廢舊塑料的循環再利用
目前解決廢塑料的辦法大體可分為:1.燃燒;2.填埋;3.降解;4.回收再利用。以往人們多采納前二種辦法。但燃燒過程會產生大量有毒有害氣體,而在掩埋后土壤中殘留的塑料碎片又會影響土壤的透氣性,使農作物減產。從環保和節約資源角度看回收再利用是最理想的辦法。
按合成樹脂的受熱行為,塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類:熱塑性塑料受熱時能夠塑化和軟化,冷卻時則凝固成形,溫度扭轉時能夠反復變形。如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、有機玻璃熱固性塑料受熱時塑化和軟化,發作化學變遷,并固化成形,冷卻后如再加熱時,不再發作塑化變形,假如溫度繼續升高就會發作分解。如“酚醛塑料、脲醛塑料等。
按塑料用途可分為通用塑料、工程塑料和功能塑料三類:通用塑料的來源豐碩,產量大,應用面廣,價格廉價,成型加工容易。如:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(P)。
工程塑料的綜合性能(如電性能、機械性能、耐上下溫性能等)優異,可替代金屬作為工程構造材料。如:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)等。
功能塑料具有某種突出的物理功能,如耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、導電、導磁等。如:聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚砜(PSU)等。
從組成上塑料可分為低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和少量的塑料合金等。
質輕。塑料一般都較輕,相對密度約在0.8~2.2之間,絕大多數在1.2~1.5之間。泡沫塑料的相對密度能夠控制在0.01~0.5之間。
體積大。塑料制品大都為中空容器。另外還有各種發泡制品。
電絕緣性好。塑料是不良導體可作為絕緣材料使用。
具有消聲隔熱作用。泡沫塑料是隔音、絕熱或保溫的理想材料。
廢舊塑料作燃燒解決時會放出一些有毒有害的氣體。如PVC燃燒時會產生HCl氣體不能直接排入大氣中。
塑料在加工、貯存和使用過程中,由于化學因素冰、醇、酸、氧等)及物理因素(熱、光、高能輻射、機械力等)作用,引起降解或交聯,招致化學性質和物理性能的扭轉,使塑料老化,塑料制品的壽命因塑料的品種及用途而異。
表1塑料制品的使用年限塑料年限塑料制品塑料年限塑料制品包裝材料家庭用具及日常用品運輸材料建筑材料廢塑料產生根本上有兩大來源,一是來自塑料制品成型加工廠消費過程中產生的成品、殘次品、邊角料、下腳料、試驗料、混合料等。這類廢塑料污染較少,一般經過破碎即可利用。
另一類來自各類塑料制品的使用和消費過程。
從國內來看,主要是農用塑料、包裝用塑料、日用品三大領域。這類廢棄塑料通常是兩種或多種廢塑料及其它物質(如:金屬、玻璃、紙、泥土、水份等)的一種混合體系,既給回收利用帶來艱難,又使再生制品質量下降。
關于那些在技術上不可能分別回收(如各種復合材料的合金混煉制品)和難以再生的廢塑料可采納燃燒解決,回收熱能。日本協和空調公司研制的一種廢塑料燃燒爐能使廢塑料充分燃燒,簡直不產生煙霧,塑料熱解產生的有味氣體在高溫下可轉化不會形成環境污染。其產生的蒸氣供給塑料消費廠,為工廠勤儉了熱能。美國煤氣技術鉆研院開發了都市廢料焚化器的改進系統往爐內噴入天然氣能夠減少70 %氮氧化物,一氧化碳濃度也從30PPM降低到20PPM.通過氣體的燃燒回收蒸汽量可增加采納燃燒法解決廢舊塑料的長處是解決數量大,本錢低,效率高。但仍存在弊端:1.燃燒熱量大易侵害燃燒爐爐體。2.燃燒時會產生C2、S2、氮氧化物等一些有毒有害物質。如:PVC會產生HCl;聚丙烯晴會產生HCN聚氨酯會產生氰化物等。因而必需安置排放氣體的解決設備以避免污染,否則其結果是毀壞地球外層空間臭氧層,形成紫外線直射,形成溫室效應,并形成酸雨,危及人類身體安康。
另外,關于難以再循環的一般性混雜廢塑料可采納瑞士的卡特萊爾工藝參與以生石灰(CaO)為主體的添加劑制成粒狀固體燃料(R0F5)。據稱摻入生石灰還具有對來自PVC的氯或微量的硫停止脫氯和脫硫的作用。
填埋是對廢塑料解決最簡略易行的辦法。但其存在嚴重弊端:塑料留在土壤內長期不分解,降低地基的穩定性,而且隨固體寶物排出量的增加可供掩埋的土地不時減少,會加大大地資源壓力,嚴重阻礙水的浸透和公開水流通。另外若塑料中的有害物如增塑劑,或色料等溶出,則可形成二次污染。美國曾經將80%的廢塑料停止地埋,形成土空中積的減少和大規模公開水的污染,因而受到美國公眾的強烈反對。
氣化法品種繁多,但SA公司(瑞士洛迦諾市)將競爭導向了市場。其設在意大利諾巴巴亞的小規模廠每小時加工4. 2t未加分類的城市垃圾。該公司發售的一種解決才干為20t/小時的裝置用1t廢塑料可消費出14641b合成氣、4901b可用于混凝土的惰性無機殘渣、501b金屬汞劑、401b工業級鹽及7031b可直接排放到城市污水系統的水。簡直不產生任何廢氣、灰分和濾粉塵。
可將1700t廢塑料加工成城市煤氣。西門子KWU公司(德國,厄蘭根市)也領有一個對未分類的城市垃圾停止熱解決的系統,這種系統被稱為垃圾回收熱加工。德國LB代理公司(慶普齊沃茲)的工廠里,RWE公司方案每年將22萬t褐煤、10萬t塑料垃圾和城鎮石油加工廠產生的石油礦泥停止汽化。
工藝將混合塑料氣化,再轉換成水煤氣作為合成醇類的原料。
氣化法的長處在于能將城市垃圾(MSW)在一條線上加工,而不用將塑料離開。
1992年德國Vebaoel石化集團負責組建的Kohleoel―AnlageBottrop(KAB)結合體停止了工業規模的氫化試驗。該氫化妝置每小時解決24t殘渣油。經過改裝后可將磨碎了的塑料作為原料。此氫化法許可原料中含氯和填料、顏料等惰性添加劑。
產物中的氯都轉變成固體氯化鈣。1994年該裝置全面投產,每年解決4萬t含有10%聚氯乙烯的混合塑料,加工20%直徑小于8mm的磨碎了的塑料顆粒。
Weba的裝置是使碎廢舊塑料顆粒在15~ 30Mpa壓力、470°C溫度下通入氏,生成一種“合成油”,其中鏈烷烴為60%石腦油為30%芳香烴為1%.這種加工辦法能量利用有效率為88%物質轉化有效率約為80%若采納家庭垃圾廢塑料時回收率為65%,采納聚烯烴工業肥料時回收率大于目前德國開發的另一種氫化復原工程在25Mpa壓力、400°C溫度下把汽油和油礦泥加工成光滑油原料的瑞茲設備能百分之百地間斷加工廢塑料,每年猛加工廢舊塑料2000多萬t.熱分解是將廢塑料置于無氧或低氧條件下高溫加熱使其分解。熱分解溫度取決于廢塑料的品種和組成以及回收的宗旨產品。溫度超越600C熱分解主要得到混合燃料氣,如H2XH4、輕烴;溫度在400~600C時主要得到混合烴、石腦油、重油、煤油混合燃料油等液態產物和臘。熱塑性塑料熱裂解的主要產物是燃料氣和燃料油。廢PS熱解產物主要是苯乙烯單體,而PVC熱分解產生HCl酸性氣體。
英國BP石化公司(倫敦)研制的高溫分解加工工藝是在600C條件下消費出含有60%的石腦油類的C2、C3、C4混合物裂性汽油。依據漢堡大學化學華爾特。凱米斯基教授說,若在450~500C的溫度下,用惰性氣體使沙床流態化,能回收亞甲基、甲基丙烯酸酯達97%.廢塑料的熱分解通常有高溫裂解和催化裂解兩種方式。高溫裂解的工藝流程見下圖。
廢塑料~水洗塔卜4渠油罐1 I洗機hH粉碎機h*「低溫加爐1未炫物單線的熱裂解油化須要550 ~650C的高溫催化裂解僅用350~400°C的低溫即可裂解,而且裂解速度還快了3~5倍,裝置還可小型化。日本富士再生公司與幾家合作,將部分廢棄塑料經高溫熔融催化裂解,分別回收燃料油,1公斤塑料可回收1升燃料油,其中50%為汽油,余為柴油和石腦油。
與熱分解油化相比,超臨界水油化可加速塑料分解,所需設備尺寸較小,回收的油主要是輕油,簡直無副產物。日本東北電力公司從1992年開端鉆研超臨界水油化,1997年10月開端同三菱重工業公司停止結合鉆研,在其子公司被日本電線公司建造一解決才干為0.5t/d的實證裝置,1998年1月投入實驗運轉。該裝置用于解決電力工業的廢塑料如廢電線包皮等。廢塑料粉碎后與水混合,加熱、加壓至1Mpa超臨界狀態分解成油。
此外,日本物質工學工業鉆研所和熊本縣工業技術中心獨特鉆研用超臨界水分解玻璃纖維加強不飽和樹脂復合材料(RP)回收油分和纖維成分已獲初步成績。
進入二十一世紀廢舊塑料作為一種重要的資源已被人們所器重,要使廢舊塑料得到充分的循環再利用,首先應進步全民的環保及寶物回收利意圖識。
立法化,建設相應的法制約束機制政府也應建設更完善的塑料制品消費、流通消費、回收和再利用循環體制以促進和推廣相應法制。
另外,還應建設廢舊塑料回收組織,對從事此項工作的人給予一定的經濟補償。
為便于辨別按樹脂品種做出明顯標志。
結合本地域實際,以市場為導向,選定回收利用工藝。進一步開拓再生樹脂的新市場和新用途;開發單體原料回收技術,對難以再生利用的廢塑料作燃燒解決回收熱量。
門路有:1.避免樹脂老化,延長使用期限。特別是包裝材料應正確使用。另外,如塑料瓶等容器可反復使用。2.在具有同樣功能條件下減小使用數量,降低制品次品率。
如:光降解塑料、生物降解塑料、光畢生物降解塑料、水降解塑料。
綜上所述,為了愛護環境、減少資源的浪費,對廢塑料的回收解決、循環利意圖義嚴重,是功在當代,利在千秋的大事。