高级工程师 卢元洙
塑料的发现和发展得益于化学科学与工程的发展,有机高分子科学技术给塑料工业增添了无穷的活力。塑料以其优良的性能和广泛的用途促使人们大力发展塑料工业,塑料的产品不断创新,生产规模不断扩大、塑料的应用范围不断扩展。但是随之而来的是塑料的废弃物铺天盖地而来,以致地球环境艰难地承受着塑料的公害,并且产生了巨大的资源与能源的浪费。
塑料生产的废弃物和塑料制品,由于它的易破损、易老化、难降 解的特点,使塑料废弃物成为城乡固体废弃物的重要组成之一,城市固体废弃物已成为社会发展和经济发展中令人头痛的问题,如何应对垃圾固城是国家和各级政府所面临的重大课题。
城市固体废物包括:城市废物、商业废物、硬塑料包装容器,玻琍容器、建筑废物、工业废物、危险废物(包括工业危险物、医疗废物实验室废物等),而各大类废物均与塑料有关。因此我们要切实重视废旧塑料资源的回收利用,将其列入重要议题,制订方针和措施,并且有效实施。
一、废旧塑料资源的产生来源
1、塑料的特性和使用概况
塑料具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、电绝缘性、绝热性、优良的吸震和消音隔声作用。并具有很好的弹性,还能很好地与金属、玻璃、木材等其他材料粘接,易加工成型。在四大工业材料(即钢材、水泥、木材、塑料)中其数量、作用、应用急剧扩张。塑料能成为许多的替代品,用于各个领域。
随着石油化工迅速发展,高分子合成材料越来越广泛用于工业、农业、电子、国防、建筑和日常生活各领域,塑料的产量、用量大增。
据统计资料:目前世界合成树脂的年产量已超过1.4亿吨。
我国的合成树脂产量和应用也是快递增长;1995年为388万吨,1999年为803万吨。塑料制品也不断优化、调整增高。
全国塑料加工能力1995年为1000余万吨,2000年为2000万吨,全国塑料制品总产量1995年为668.4万吨,1996、1997、1998连续三年均为1500万吨。目前已大大超出此水平。
我国塑料在各行业的消费比例:包装占23%、电器占12.5%、建筑占8.5%、农业占8%、鞋类占5.2%、交通占4.2%、机械零件、医疗器械、玩具文体、家具分别占3.5%。中国的塑料制品总产量居世界第二位。预计塑料工业的市场增长速度为每年8%,现塑料制品年总产量,已达到5000万吨。
塑料工业的快速增长扩大以及塑料制品的产量、消费量快速增加也将带来废旧塑料量的快速增多,塑料的废弃物大量产生。
据有关资料反映,大多数的塑料制品是在10年内有50%-60%转为废弃塑料,在我国的按目前生产规模即相当每年有2000万吨的废弃塑料产生。如果没有采取积极有效的措施,将对日益紧缺的不可再生石化资源造成极大的浪费,并且严重污染环境。
据统计资料,在城市固体废物中,废旧塑料约占17.6%。其中、住宅占3.2%、商业占3.3%、建筑占1%、工业占10%、医疗占0.1%。
2、废旧塑料的来源和污染危害
(1)废旧塑料的来源
城市的固体废物中塑料约占17.6%。
废旧塑料可分消费前废料和消费后废料。
对加工合成时产生的塑料废料,称为消费前塑料废料或工业生产塑料废料,而消费使用后的塑料废弃物称之为消费后塑料废料。
消费前塑料废料产生量相对较小,而易于回收、一般回收工作由生产塑料工厂自己即可完成。
通常所说的废旧塑料,主要是指消费后的塑料。这类废旧塑料来源广,使用情况复杂,这类废物主要包括有:
①化学工业中使用过的袋,桶;
②纺织工业中的容器、人造纤维等;
③家电行业中的包装材料、泡沫防震垫等;
④建筑行业中的建材、管材;
⑤罐装工业中的收缩膜、拉伸膜等;
⑥食品工业中的周转箱、蛋托,用于农业中的地膜、大棚膜、化肥袋;
⑦渔业中的渔网、浮球;
⑧报废汽车上拆卸下来的保险杠、燃油箱、蓄电池箱等。
城市生活垃圾中的废旧塑料普通存在,而且日益增多、数量很大,回收利用难度也较大。对环境构成严重威胁。城市生活垃圾中废旧塑料约总量的2%-4%。这个比例数字看上似乎不大,但是由于塑料的密度仅为0.2左右,即每立方米重量为200kg,在城市生活垃圾中其实以体积计占相当大的比例。而且它往往是混合于其他的生活垃圾当中,给处理回收带来许多难题,对环境影响极大。
城市生活垃圾中的废旧塑料大部分是一次性包装材料。它们基本上是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。因此、废旧塑料中聚烯烃约占70%。
含塑料的生活垃圾品种主要包括:各种包装制品,如瓶类、膜类、罐类,日用制品,如桶、盒、杯、盘,玩具饰物,娱乐用品,服装鞋类,捆扎绳、打包带、编织袋、卫生保健用品等。
(2)塑料废弃物的污染危害。
由于塑料往往不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成。除高分子聚合物外,还
往往在聚合物中添加各种辅料,如填充料、增塑剂、稳定剂、着色剂等,使塑料不但难以降解、难处理。处理不及时有毒有害物质散发造成污染公害。
综合塑料废弃物的危害性表现为下列几个主要方面:
1、对生物体的毒害性。
由于塑料合成制造过程中不但有树脂类物质,还都会添加了一定成份的添加剂,用
于塑料的可塑性和强度改善。
例如聚氯乙烯中,加邻苯二甲酸酯(PAEs),用量可达到35%-50%。随着时间推移、PAEs可由塑料制品中迁移到外界环境。我国近年PAEs产量达21万-26万吨左右。近年经研究发现,PAEs会在大气、降尘、生物、食品、水体和土壤等造成污染,以及在河流底泥、城市污泥等介质中残留。它属难降解的有机污染物。而研究表明PAEs具有一般毒性和特殊毒性(如致畸、致突变性或具有致癌活性)。尤以造成人体生殖功能异常,男性精子数量减少,在人体和动物体内发展着类雌性激素作用,干扰内分泌正常。
2、对动物的危害。
研究表明:塑料废弃物对海洋生物造成危害是石油溢漏危害性的四倍。据统计,我
国每年丢弃在海洋的废弃渔具就有15万吨以上,各种塑料废品在数百万吨以上。海洋动物误食塑料废品会造成食道、胃部溃疡。有毒的塑料添加剂,会使动物降低食欲、降低类固醇激素水平、导致繁殖率降低,甚至死亡。陆地上的动物如牛、羊等和鸟类吞食草地上的塑料薄膜碎片会造成肠梗阻乃至死亡,这样的事例时常发生。
3、对人体的危害。
因塑料废弃物造成火灾时,塑料焚烧还会产生大量有害气体。如PVC燃烧时产生
Hcl(氯化氢),ABS、丙烯腈燃烧时产生HCN(氰化氢),聚氨脂燃烧时产生氰化物,聚碳酸酯燃烧产生光气等有害气体。
氯化物燃烧时产生的二噁英等有毒气体能造成人体肝功能紊乱和神经受损,并使癌症发病率上升,对兽类、鸟类会出现畸形和死亡。
4、对土壤和大气环境的危害。
废旧塑料废弃物混在土壤中,会影响作物吸收养份和水份,导致作物成减产。地膜
大多数是PVC为原料,很难降解,残膜碎片在土壤中可存在200-400年,会破坏土壤原来的良好理化性状,阻碍肥料的均匀分布,影响植物根系生长,导致作物减产。
混合在生活垃圾中的废旧塑料包装物很难分拣作出有效治理。卫生填埋及堆肥处理无法分解。塑料密度小,体积大,能很快填满场地,降低填埋场处理垃圾能力。而且,由于废旧塑料的存在填埋后的场地会地基松软,垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入底下、污染地下水源、危及周围环境。
5、浪费大量不再生资源。
合成塑料的原料主要是煤、石油和天燃气等不可再生资源。如果没有采取积极的治理措施,提高回收利用率,将对日益紧缺的不可再生资源造成巨大的浪费。而地球仅存的可开採石油仅还有50年,煤炭仅有230年,天燃气42年。
6、视觉污染。
塑料废弃物常散落在城市旅游区、水体、树上和道路两侧,尤其在垃圾站、垃圾场
周边这一现象更为严重,破坏城市整体美感,影响市容观瞻。
二、塑料废弃物的回收利用的路径:
按几种塑料类别分述:
1、聚烯烃塑料的应用
聚烯烃塑料是塑料的主要类别之一,占塑料总量60%-70%。聚烯烃通常使用的是
包括高密度聚乙烯,低密度聚乙烯,线型低密度聚乙烯、聚丙烯等。聚烯烃的塑料废物主要是聚乙烯和聚丙烯废弃物,约占塑料废弃物70%。废旧聚烯烃塑料主要来自薄膜、中空制品,编织袋、管材带绳、周封箱、工业配件等。
(1)农用薄膜
农用薄膜是以聚乙烯为主,地膜用的多为低密度聚乙烯(LLDPE)。由于具有
强度高,耐环境应力开裂性好、耐热、耐低温的特点被广泛使用,可制成微薄薄膜(δ=6-7μm)、也有用高密度聚乙烯(HDPE)、制造农用薄膜后,而温度棚膜大多是用聚乙烯-乙酸乙烯共聚(EVA)为主。在日本以及我国北方也有用聚氯乙烯薄膜的。农用薄膜通常使用寿命为3-5年。但是对薄型化的农用地膜寿命仅4-5个月。在农田上使用量大,而回收困难。而废弃地膜若大量残留于农田,造成生态破坏和环境污染,给农作物生长带来危害,有废膜的土地比没有废膜的会减产8.3%-54.2%。主要是它破坏了土壤结构。产生扳结、土壤透气状况恶化、破坏植物根系的吸收能力等。连续使用地膜5年每亩耕地的地膜平均会残留6-7kg,小麦减产26%。
废旧农用薄膜的回收难度大,要从开发新产品、提高薄膜强度着手、另一方面应提
倡科学使用与管理、防止大量农用地膜碎片残留在田间土壤中。
(2)用于包装薄膜和容器
全世界塑料包装废弃物已达3000万吨/年,而塑料仍然是全世界包装工业中增长
最快的材料之一,近年年平均增长率为8.7%。包装材料用的塑料主要有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、酸酰胺等。用在食品、饮料、化妆品、洗涤用品、药品以及其他消费用品盛装。工业部门的货运箱也应用量较大。
(3)聚烯烃塑料的其他应用。
制编织制品,如编织袋、编织布、其中聚丙烯编织制品占60%-70%,除一般编织
袋外,还有纸塑复合袋、网眼袋等。
聚烯烃还用于制造注射制品、固封箱、扳条箱、汽车零部件、电子电器用配套件、仪表板、蓄电池表、家用盒、桶、壶以及家用电器。还用于制作塑料管材,如水管、井管、微灌管、波纹管、复合管、燃气管。
制作容器、如牛奶、食用油、化妆品、家庭化学品、药物、化工产品的包装瓶盒。
制灌塑瓦楞箱是用高密度聚乙烯(HDPE)加入碳酸钙和各种助剂压延而成。
低密度聚乙烯(LDPE)主要用薄膜产品(包括农用和包装用膜,如糖果、蔬菜、冷冻食品等包装;液体包装用的吹塑薄膜、如牛奶、酱油、果汁、豆腐、豆奶的包装;包装袋的内袝薄膜、建筑用薄膜等。
高密度聚乙烯(HDPE)主要用于管道、如煤气管、液化气天燃气配管道、城乡饮用水管道、排污水管、工业的液料输送管,还用商品袋、杂货袋、食品包装,制吹塑产品制成的液体容器,还有在冰箱、汽车燃料箱中使用。
聚丙烯(PP)主要用于薄膜制品、注塑制品、汽车、电气、机械、仪表、无线电等工程配件;日用品、周转箱、医疗卫生用品;建筑材料、管材、单丝、应用绳索、打包带、捆扎绳、编织袋、吹塑中空制品、钙塑板、合成木材、层压板、合成板等。
2、废旧聚烯烃塑料的回收技术
(1)薄膜的回收工艺:主要包括有聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜,常用于农业和包装
领域。回收工艺过程包括:粉碎—清洗—脱水—烘干—造粒。
(2)容器的回收技术:主要包括饮料瓶、冷饮盒、医药瓶、洗发香波瓶、洗涤瓶、化妆瓶、各种盛装液体或粉末状物质的桶。塑料汽车油箱、蓄电池外壳等。回收工艺过程包括:接收、检验—分选(品质分选和杂质分选除去金属)—粉碎—脱水—烘干—造粒。
(3)编织袋周转箱的回收:主要工艺过程包括:收集—清洗—除杂质—粉碎—清洗—造粒。
(4)其他烯烃制品:如聚乙烯、聚氯乙烯片材、多在制造加工过程中产生,可直接回收处理。而聚氯乙烯的塑料管、门窗、壁板、属于长寿产品、分散、收集量小、回收利用较少。
(5)再生制品的开发应用。
指废聚烯烃塑料的再生制品。包括有直接再生和改性再生两大类。直接再生是把废
旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后直接加工成型。改性再生是指将再生料通过物理或化学方法改性如复合、增强、接枝等再加工成型。经过改性的再生塑料,其力学性能及到改善或提高,可用于制作档次较高的塑料制品。
直接再生可将废聚乙烯塑料经过碾碎、熔化、挤压、制成产品,例如用PP制品再生合成的编织袋、打包带、捆扎绳、仪表盘、保险杆等。
改性再生是为了改善废旧塑料再生料的基本力学性能,满足专用制品的质量要求,用各种各样方法对废旧塑料进行改性,以达到或超过原塑料制品的性能。
方法主要有:塑料合金化、填充改性、交联改性等。
如:PE碎片与20-30%的LDPE树脂(底密度聚乙烯)在双螺杆挤出机共混,单螺杆挤出机固相挤出,再压塑成型,可以得到力学性能相当好的塑料制品。
又如在废旧PP中渗入质量分数为10%-25%的HDPE(高密度聚乙烯)其改性后的共混物耐冲击强度比PP提高8倍,且流动性增加,可制大型容器。
填充改性类的如添加纤维进行增强改性,添加弹性体进行增韧改性,制品有塑料枕末、木塑材料。
值得多提示的木塑材料,它是用木粉或植物纤维来填充的塑料再生料,经过专用机器挤出、压制或注塑可以做成用来替代木制品的木塑制品。可以节约森林资源,保护生态环境。同时具有很高的经济附加值,用于包装、建筑等行业。可制成板材、型材、片材、管材,具有良好的可加工性,还具有强度高、防腐、防虫、防湿、使用寿命长,可重复使用等优点。用聚烯烃及PVC等,均可由木粉高比例填充改性生产木塑材料。
工艺加工方法是先将木粉加热除湿除气预处理(150℃、3h)并加入合理的分散活化剂,与塑料共混、挤出、成产品。
用改性方法制成建筑用材料。如把废旧聚丙烯、废橡胶和无机填料云母等混合成型、制成建筑用墙砖。某工业学院研究实验室,确定的各成分和工艺条件如下:废旧塑料PE30%-40%;石墨3%-5%;粉煤灰:50%-55%;碳酸钙5%-7%,经过热压制用建筑用材料。用废旧的PP和PS也可以用此法回收利用,但热压温度不同。可以制成建筑用瓦,这是消除白色污染的一种积极方法。
利用废聚乙烯制改性沥青,也广泛应用。有改善性能、工艺简单、便于推广、且价格便宜等优点。
用废弃的PE农膜及食品袋可制造道路沥青。
其他的改性再生应用还有:
用炭黑对回收废旧农膜聚乙烯制再生料,使其物理性能达到原生料地膜国标水平,耐老化性能大幅提高。聚乙烯薄膜经破碎、清洗、干燥后,进行交联改性(加入交联剂有机过氧化物,如过氧化二异丙苯等)可使其形成三维网状结构,生产出热固性塑料,改善力学性能和耐侯性。
在废PE中加入发泡剂制取发泡PE,也是废旧塑料的回收方法这一。例如:可以用作地板材料、富于弹性、摩擦系数大,步行感觉良好、有耐腐损和耐寒功能。
用废弃的聚烯烃包装材料和农膜加工成回收料经过化学改性发泡,制成泡沫片材和硬质板材,用于制胶鞋、旅游鞋、运动鞋、皮鞋和布鞋的中襯材料和箱包的缓冲材料。硬性板材可做地板,也可以用鞋厂的冲裁垫板。
用废旧塑料经过清洗、干燥粉碎、用混合溶剂溶解成塑料胶浆,加入改性剂、颜料、填料、助剂、研磨、过滤以后可以制成涂料产品。
三、泡沫聚苯乙烯塑料的回收利用
(1)泡沫塑料的特性:泡沫塑料又叫多孔塑料,以树脂为主要原料制成的内部具
有无数微孔的塑料。
由于泡沫塑料具有质轻、绝热、吸声、防震、耐腐蚀等特点广泛用于隔热、隔声、包装材料及车船壳体填充配置等。
泡沫塑料可以机械法制得,即在进行机械搅拌的同时道入空气或二氧化碳使其发泡制成。
也可以用化学法制得。即在塑料中加入发泡剂,如碳酸氢钠,偶氮二甲酰胺,偶氮二异丁腈,使其发泡制成。
发泡塑料通常可用聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等树脂制成。发泡塑料由于具有体轻、隔热、吸声、震等特性而被广泛应用。包括在建筑、家具行业,还已用作飞机、汽车、计算机等的结构部件。而有一种空心玻璃微珠填充聚笨并咪唑制得的泡沫塑料,质轻而耐高温,已用于航天器中。
(2)泡沫塑料的种类和用途
泡沫塑料有分软质泡沫塑料和硬质泡沫塑料,而按发泡倍率,即发泡后比发泡前体积增大的倍数大于5倍的为高发泡,小于5倍的为低发泡。
泡沫塑料的主要用于包装材料。在废弃物量中,占垃圾总量的比例是有限的,据统计,仅为家庭垃圾的0.2%,在废包装材料中占1%,废塑料中占的3%,这是重量比例关系。但是,由于发泡塑料在发泡成型后体积扩大50-80倍,表面容积可达75-120L/kg,单重体积比非常之大。
而泡沫塑料在焚烧处理时,因发热量大(达10500kcal/kg)往往会毁坏焚烧炉、并冒出黑烟,污染环境。成为塑料公害的典型代表。
泡沫塑料种类很多,其代表性的品种有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料聚、丙烯泡沫塑料。
而我们日常的食品包装(快餐盒)多用的是聚苯乙烯发泡塑料。
(3)废弃泡沫塑料的回收利用工艺方法。
回收泡沫塑料最大的问题是回收成本,对泡沫塑料如原封不动的收集和装运,就如
同在“运送空气”。费用高、效率低。
回收发泡塑料第一步是要进行消泡减容。
去泡的方法有机械破泡和熔融破泡法。
机械破泡法是在旋转式脱泡机中进行,由两个轧辊平行排列。在轧辊内用丙焥气加热至表面温度220℃。将泡沫塑料放入两轧辊之间加热并压缩。粘附的塑料用刮取机刮出。通常一台旋转式脱泡机每小时能处理80-100kg泡沫塑料。
熔融破泡法是将泡沫体加热至110℃,保持7min,体积可减少到原来的40%。若进行减压处理体积将减到原来的6.5%,密度达到65kg/m3。
粉碎处理也可以减少体积,如果泡沫塑料直径只有1-2cm,在100℃-120℃烘烤半小时,泡沫粒子尺寸将缩小到2-5mm,体积可缩小50%。
若废泡沫塑料放入150-190℃的烘箱中加热10-15秒,使泡孔融缩,体积收缩至1/5-1/30,密度可达到0.2-0.8g/cm3,这样烘干脱泡后的泡沫塑料变得又硬又脆,可进行粉碎处理。
对废弃泡沫聚苯乙烯塑料的回收利用的工艺方法多采用如下几种:
1、脱泡熔融挤出回收聚苯乙烯粒料;
2、热分裂解回收苯乙烯和油类;
3、用废聚苯乙烯泡沫制成涂料,粘合剂;
4、直接再利用废聚苯乙烯泡沫;
5、复合再利用。
回收工艺过程和方法:
回收普通聚苯乙烯塑料若是不含杂质和干净边角料,方法则是十分简单,可直接加
入新料中使用即可。非常困难和麻烦的是废的泡沫塑料制品,因为大量制品是用于垫块、快餐饭盒和饮料杯都较肮脏,表面沾满尘土及原来的内容物的残渣汁液。还有相当多的容器表面还复合有纸、铝泊等其他物质。清洗和分离成为首要的工序。而且回收物中往往有普通的不发泡沫塑料与发泡塑料制品混合,使分拣又成为一道必要的工序。
清洗的方法多数是用80-100℃的温度处理,使塑料收缩成团,再通过空气分离器或旋风分离器,使纸与塑料分离。也有的工厂是利用纸张与塑料的吸水性不同,把混合废塑料放入水中,纸张吸水后撕裂强度降低,在高速摩擦与切削中与塑料剥离。再利用纸和塑料的密度不同将其分离,吸水的纸下沉、不吸水的塑料上浮就可以分层回收。
对混合有不同的发泡与不发泡塑料利用选矿工艺中的浮选法进行分选,在水力旋风分离器,利用离心力不同而分离。日本还研究了近红外光分选废料的技术,近红外光有辩认有机材料的功能,可以辩认聚氯乙烯,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。在塑料碎片中,通过近红外光分析仪时,装置能自动分离出上述不同的塑料。但速度较慢,只能每分钟20-30片。
经过清洗分拣、分选、分离处理后的发泡废旧塑料进入处理回收工序,聚苯乙烯塑料的回收利用的路径有下列几种:
1、直接热熔再生利用。
对PS边角料及下脚料可直接热熔成再生PS粒料。对PS泡沫废制品则先破碎、经
螺旋推进器强制喂进,挤出机挤出选粒,制成再生料,与新的PS配合使用,重新制作发泡制品。也可以制成凝胶料后与改性树酯助剂混合成PS再生料可制作文具、玩具及用品、电子零部件等再生塑料制品。
2、用于填充改性材料。
将一般PS泡沫废塑料或一次性废餐盒,粉碎成小块,填充于水泥或添加黏结剂,
可制作水泥隔板,轻质屋顶隔热板,轻质混凝土等各种轻质建筑材料,如水泥聚苯板。用废旧聚苯乙烯泡沫塑料、水泥、增黏剂等可生产混凝土保温砌块,其保温性能优于加气混凝土砌块。
还有用于制成PS轻质混凝土,作轻质外墙体、地面回填、屋面垫层等。
3、模塑制备聚苯乙烯泡沫塑料。
废聚苯乙烯泡沫再生可成为可发性聚苯乙烯,然后模塑制作聚苯乙烯泡沫塑料。条
件是100℃下加压,先使其软化收缩,再投入凝胶液中,收缩成为凝胶料团。经揘合、挤出、选粒、即可成为可发性聚苯乙烯产品。
4、制防水材料
已由湖南湘潭新型建筑材料厂研究出用废聚苯乙烯泡沫塑料生产用于房屋建筑防
水材料,只需将废聚苯乙烯塑料与重苯、煤油按一定比例,在一定温度下,在熔化釜中搅拌熔融后、冷却、去水分,制成聚苯乙烯改性材料,加入适量无机填料和惰性材料,可制成聚苯乙烯改性防水材料。
5、溶剂法回收苯乙烯
由山东烟台化工研究所研究出,用有机溶剂萃取回收聚苯乙烯的工艺方法。是用
C4-C6脂肪醇作萃取剂,在一定温度下回流萃取废聚苯乙烯,然后作分离处理,得到聚苯乙烯和其他化工原料。有报导、美国有一研究所还提出一种在高温下废聚苯乙烯泡沫溶于一种溶剂中,在闪点时被蒸发去,聚苯乙烯被回收的工艺方法,全套工艺为闭式回路,溶剂循环使用。
6、热分离回收苯乙烯和油类。
聚苯乙烯受热达到分解温度时会裂解成苯乙烯、苯、甲苯、乙苯,通常苯乙烯占50%
左右。这种回收方法使不便清洗或无法直接再生的废聚苯乙烯泡沫塑料通过裂解工艺来回收苯乙烯等物质。在裂解釜中进行,再经过蒸馏、精馏可得到纯度99%以上的苯乙烯。若在更高温度下热裂解,可变成汽油或柴油。
7、制备涂料和粘合剂
利用废聚苯乙烯泡沫塑料,加入一定配料,在反应釜中,使其溶解,经研磨、过滤、
加入填料,最后可制成高分子快干漆。若加入增塑剂、溶剂、水、表面活性剂等可制成水乳涂料,涂在瓦楞低箱上可作防潮涂料。
还可以用废聚苯乙烯泡沫加入有机溶剂(如甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯)和碳烃类(如汽油、煤油等)它们可为两种或两种以上混合溶剂,并以芳香烃为主溶剂 。再加入松香改性树脂,增黏剂、分散乳化剂、增塑剂、按一定比例在反应釜中加热、使经破碎的废旧聚苯乙烯泡沫直至完全溶解。再加入增黏剂,分散乳化剂,在30-65℃条件下搅拌1-2.5小时,再继续反应;后停止加热搅拌,冷却至室温,可及到防水涂料。
使用不同的工艺条件和加入的溶剂、添加剂不同,还可以制出由废旧聚苯乙烯作原料的防腐涂料,胶黏剂,保护漆、塑料漆、聚苯乙烯清漆等。
(4)关于废旧聚苯乙烯泡沫塑料回收利用的几个问题
废旧聚苯乙烯泡沫塑料的回收,工艺路线和方法已实现多样化,实行回收利用是可
行的。但也存在一些实际问题,往往影响回收的实施。要依靠加强技术开发和改进管理,以及提高到资源回收利用的必要性和环境生态的保护的重要意义的认识,推进回收利用工作的社会化和工业化的实施。
其主要存在问题是:
1、回收成本较高。尤其是大型封闭式的回收工厂,尽管有其无可争议的先进性,但回收成本偏高。
2、废旧材料分散。就一般废聚苯乙烯泡沫往往是分散散布于各处,在城市的角落都存在,很难大量集中。把分散变集中也增加一定的运输和人工费用成本。
3、性能的降低。通过各种设备回收的聚苯乙烯树脂其性能均会低于原新树脂。因为经过回收处理后,尤其加热温度的作用后树脂分子会有断键或降解,一些助剂也会因较高温度的影响而降解或挥发,使回收后的树脂性能下降。
4、回收物杂质影响性能。回收料总不可避免会有无法除净的杂质。所以,回收料一般只能少量渗入到新料中使用。若完全使用回收料则只能生产低档产品。而且从卫生角度考虑也只能用于生产非食品接触型产品。
5、回收的聚苯乙烯泡沫塑料要加有清净工序。尤其是餐饮具聚苯乙烯泡沫容器,先要经过清洗处理工序。而实际上要完全清洗干净非常困难,容易还含有油污、食物、汁液,会影响树脂性能。
6、热裂解方法回收苯乙烯或油类,是对废聚苯乙烯泡沫处理回收的有效办法。通过加入催化剂可提高苯乙烯产出率,精馏剩下的残余物可作建筑物的防水材料。但热裂解的大型设备昂贵,而且要求原料量足够大才能有合理的生产成本。因此应开发研究制造,廉价又规模合适的中小型热裂解和精馏设备。
7、熔融方法将废聚苯乙烯发泡塑料制成保护漆、粘合剂的方法可推广。因工艺过程简单,成本相对较低,适宜用于废物分散,因地制宜,就地处理。
8、加快废料的回收同时,又应减少废弃的垃圾塑料量。应适当对某些方面使用塑料制品作限制,这样可以减少塑料废弃物对环境造成的危害,又可节约资源。
有的国家的做法应值及我们借鉴参考。
如意大利在1991年就宣布完全禁止使用塑料袋。
德国、瑞士确定要实行逐步减少塑料在包装方面的用量,美国对原来使用的塑料包
装已有一半改用新型纸质包装。
日本已在许多方面禁止或减少塑料包装的使用,聚苯乙烯饮料杯盒只许减量生产,不许扩大和增加生产能力。
9、塑料垃圾量的激增应引起人们和各级政府的重视
如1990年北美的塑料垃圾量达到11.8Mt,占当年塑料产量的49%。当年欧洲塑
料垃圾达到13.6Mt,占当年塑料产量的46%。我国的塑料,工业经济迅速发展,1995年全国塑料产量已达6.2Mt,目前年产达15Mt以上,用于包装的塑料约占30%,而其中使用周期很短的膜、袋、绳、瓶、盒、杯等占塑料包装材料的50%。由于这些制品很短时间即废弃,造成大量的塑料垃圾,对环境造成相当程度的危害。必须要加快回收利用步伐提高回收率,同时应对塑料包装适度限制生产和使用。
综上所述,回收聚苯乙烯泡沫势在必行,也并非难事,有多种工艺路线可选用,已有成熟的工艺设备。但要提高回收量和实际回收利用效果,关键是要制订一系列的有利于回收利用的法规和政策,减少废弃量和鼓励和支持回收利用的产业政策,调动回收工厂的积极性。
四、结语:
本文以上的论述,已较系统地介绍了废旧塑料资源的主要类别、产生和危害、进行合理地回收利用的基本工艺方法以及其重要意义。废旧塑料的回收的利用、不单只是经济价值的问题,而且对资源的合理利用和环境生态的保护有着极其重要的作用,是社会经济持续发展所必需的。
塑料工业的发展给人类带来巨大的社会和经济效益,又给人们带来生活的丰富多彩。但是塑料生产中的废弃物,塑料材料及制品使用一段时间后会成为固体废弃垃圾,造成环境污染,影响生态和经济发展,给人类社会带来许多问题。对此我们应该引起高度的重视和认识。
科学技术、工程技术的发展,已使废旧塑料的回收利用已经成为可能。包括废旧的聚烯烃塑料、聚氯乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚酯塑料、工程塑料、各种泡沫塑料都可以通过工艺方法进行回收、净化、再加工、再制成塑料制品,或用热处理方法而制得可用的油类、涂料、保护漆等,使其得到充分的利用。
由于塑料制品的多样性,它广泛用于工业、农业、包装、餐饮、医疗卫生以及生活用品等各个方面。塑料制品的产量和用量正快速增长,而回收利用却没有跟上,我国现废旧塑料的回收利用率还很低,有资料显示不足5%。因此,废旧塑料的回收利用成为当今各级政府和有关部门要注重解决的课题。
为此,应该大力宣传广,广造社会舆论,并制订出塑料使用方面的政策措施,实行回收利用的激励政策。对那些进行塑料再生、回收再利用的工厂产业,应给予扶持和政策上的鼓励支持。
还要组织好管理机制,在塑料产能、产量、和适度使用以及回收方面科学管理。在技术方面努力开发新的工艺方法,创造新的工艺路线和适应多种需求,使塑料产品生产和废旧塑料制品的回收技术更加完善和成熟,并且相互匹配,协调发展。
塑料的发明和创新,给我们的社会进步、经济发展和生活水平的提高作出了贡献,我们同时又要让其使用过程中产生的废弃物,经过处理回收继续为我们创造效益,为人类社会服务,而不能变成一种公害。