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塑料的回收再用与塑料固体废弃物的处理

2019-04-22 11:16:43    2882次浏览

用石油和煤为原料生产塑料来替代天然高分子材料,曾经历了一条艰难的历程,整整一代杰出的化学家为实现目前塑料所具有的优良理化特性和耐用性能付出了辛勤的劳动。塑料以其质轻、耐用、美观、价廉等特点,取代了一大批传统的包装材料,促成了包装业的一场革命。但是出乎人胶预料的是,恰恰是塑料的这些优良性能性制造了大量耐久不腐的塑料垃圾。用后大量丢弃的塑料包装物已成为危害环境的一大祸害,其主要原因就是这些塑料垃圾难以处理,无法使其分解并化为尘土。在现有的城市固体废弃物中,塑料的比例已达到15%-20%,而其中大部分是一次性使用的名类塑料包装制品。塑料废弃物的处理已不仅是塑料工业的问题,现已成为公害国际社会的广泛关注。

为了适应保护地球环境的需要,世界塑料加工业研究出许多环保新技术。在节省资源方面,主要是提高产品耐老性能、延长寿命、多功能化、产品适量设计;在资源再利用方面,主要是研究塑料废弃物的高效分选,分离技术、高效熔融再生利用技术、化学回收利用技术、完全生物降解材料、水溶性材料、可食薄膜;在减量化技术方面,主要是研究废弃塑料压缩减容技术、薄膜袋装容器技术,在确保应用性能的前提下,尽量将制品薄型化技术;在CFC代用品的开发方面,主要是研究二氧化碳发泡技术;在替代物的研究方面,主要是开发PVC和PVDC代用品。

在城市塑料固体废弃物处理方面,目前主要采用填埋、焚烧和回收再利用三种方法。因国情不同,各国有异,美国以填埋为主,欧洲、日本以焚烧为主。采用填埋处理,因塑料制品质大体轻,且不易腐烂,会导致填埋地成为软质地基,今后很难利用。采用焚烧处理,因塑料发热量大,易损伤炉子,加上焚烧后产生的气体会促使地球暖化,有些塑料在焚烧时还会释放出有害气体而污染大气。采用回收再用的方法,由于耗费人工,回收成本高,且缺乏相应的回收渠道,目前世界回收再用仅占全部塑料消费量的15%左右。但因世界石油资源有限,从节约地球资源的角度考虑,塑料的回收再用具有重大的意义。为此,目前世界各国都投入大量人力、物力,开发各种废旧塑料回收利用的关键技术,致力于降低塑料回收再用的成本的开发其合适的应用领域。

回收热能法

大部分塑料以石油为原料,主要成分是碳氢化合物,可以燃烧,如聚苯乙烯燃烧的热量比染料油还高。有些专家认为,把塑料垃圾送入焚化炉燃烧,可以提供采暖或发电的热量,因为石油染料86%都直接烧掉了,其中只有4%制成了塑料制品,塑料用完以后再送去当热能烧掉是很正常的,热能使用是塑料回收的最后方法之一,不容轻视。但是许多环保团体反对焚烧塑料,他们认为,焚烧法把乱七八糟的化学品全部集中燃烧,会产生有毒气体。如PVC成分中一半是氯,燃烧时放出的氯气有强烈的侵蚀破坏力,而且是引起恶英的元凶。

目前,德国每年有20万吨的PVC垃圾,其中30%在焚化炉里燃烧,烧得人心惶惶,法律不得不对此拟定对策。德国联邦环境局已规定所有的焚化炉都必须符合每立方米废气值低于0.1ng(纳克)的限量。德国的焚化炉空气污染标准虽然已经属于世界公认的高标准,但仍然没有敢说燃烧方法不会因机械故障放出有害物质,所以可以预见,各国环保团体仍将大力反对焚化法回收热能。

分类回收法

作为塑料回收,最重要的是进行分类。常见的塑料有聚苯乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚氨酯等,这些塑料的差别一般人很难分辨。现在的塑料分类工作大都由人工完成。最近机器分类有了新的研究进展,德国一家化学科技协会发明以红外线来辨认类别,既迅速又准确,只是分拣成本较高。

化学还原法

研究人员开始设法提炼出塑料内化学成分以便再利用。所采用的工艺方法是将聚合物的长链切断,恢复其原有的性质,裂解出的原料可用来制作新的塑料。有些方法是通过加入化学元素促使相结合的碳原子化学裂解,或是加入能源促成其热裂解。

德国拜尔公司开发出一种水解式化学还原法来裂解PUC海绵垫。试验证明,化学还原法在技术上是可行的,但它只能用来处理清洁的塑料,例如生产制造过程中产生的边角粉末和其他塑料废料。而家庭里使用过的沾染上其他污物的塑料,就很难用化学分解法处理。这种还原法的应用,要到21世纪才会大量利用水解法处理废料。一些新的化学分解法还在研究过程中,美国福特汽车公司目前正在将酯解法运用于处理汽车废塑料件。

美国伦塞理工学院研制出一种可分解塑料废弃物的溶液,将这种已申请了专利的溶液和6种混合在一起的不同类型的塑料一起加热。在不同的温度下,可分别提取6 种聚合物。实验中,将聚苯乙烯塑料碎片和有关溶液在室温条件下混合成溶解态,将其送入一个密封的容器中加热,再送入压力较低的“闪蒸室”中,溶液迅速蒸发(可回收再手),剩下的就是可再次利用的纯聚苯乙烯。

据称,研究所用的提纯装置,每小时可提纯1kg聚合物。纽约州政府与尼加拉.摩霍克电力公司正打算联手建造一座小规模试验性工厂。投资者声称,该厂建成后,每小时可回收4t聚合物原料。其成本仅为生产原料的30%,具有十分明显的商业价值。

氢化析解法

很多专家认为,氢化作用可用于处理混合塑料制品。将混合的塑料碎片置入氢反应炉内,加以特定温度现压力,便能产生合成原油和瓦斯等原料。这种处理方法可用于处理聚氯乙烯废料,其优点是不会产生有毒的二恶英与氯气。采用这种方法处理混合塑料物品,根据不同的塑料成分,可将其中的60%-80&的成分炼成合成原油。德国巴斯夫等国家三家化学公司在共同的研究报告中指出,氢化作用为热裂解法的良方式,析解出的合成原油品质量好,可用来炼油。

美国列克星敦肯塔基大学发明了一种废塑料变成优质塑料燃料油的工艺方法。用这种方法生产的燃料很像原油,甚至比原油更轻,更容易提炼成高辛烷值的燃料油。这种用废塑料生产的燃料油不含硫磺,杂质也极少。采用类似方法把塑料与煤一起液化。也能生产出优质燃料油。

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