在國外,“白(bái)色汙(wū)染”已引起了從國民到政府、從生產商(shāng)到學術界(jiè)的(de)廣泛關注(zhù)且取得了多方麵進展;在國內(nèi),廢舊(jiù)塑料回收利用技(jì)術起步較晚,但(dàn)進展迅速,許多高校(xiào)、化工研究所、環保部門(mén)、生產廠商等都加入到研究行列。廢舊塑料的回收利用技術方法主(zhǔ)要可歸納(nà)為三類,即再生回收法、化學裂解回收法(fǎ)和焚燒回收能源法。
一(yī)、再生回收法(fǎ)
再生回收利用技術是指回收(shōu)的塑料製品經鑒別、分類、清洗、破碎或溶解(jiě)、熔融後,直接加工(gōng)成型,或經過機(jī)械共混或化學改性,再加工成型。再生回收法有溶解再生回收法(fǎ)、熔融再生回收(shōu)法及粉碎再生回收法等;其又有(yǒu)單純再(zài)生和複(fù)合(hé)再生之(zhī)分。單純再生是針對來源於生產廠家、商業集散地等的品種單一、相對潔淨的邊角(jiǎo)廢塑料熔融(róng)再生,再生的塑(sù)料及(jí)製(zhì)品品質較高;複合再生是針(zhēn)對那些品種不夠單一、由(yóu)多(duō)種類別(bié)組成的廢棄塑料,其再生後的塑料性能不穩定,一般用作(zuò)製造垃圾袋、建築填料(liào)、複合建(jiàn)築材料、塗料、粘合(hé)劑等抵擋製品,該類製品已廣泛應用(yòng)於農業、漁業、建築業等(děng)領(lǐng)域。但由於(yú)此類製品性能(néng)較差,產品附加值不高(gāo),科技人員逐(zhú)步把目光投(tóu)向開發高(gāo)附加值(zhí)的產品上。
再生PET流程圖:
1. 直接回收再生
塑料回收的初級階段由於成(chéng)本較高,消(xiāo)費量較小,所以生產量不(bú)大,且(qiě)人們對塑料性能要求較低。對廢塑料進行清(qīng)洗、分離和破碎等工序後就可作(zuò)為新塑料的原料,可按一定比例(lì)加到新(xīn)塑料中進行循環利用或幾種混合加工成複合型塑(sù)料(liào)。
如將一定配比的廢聚(jù)乙烯(PE)和廢(fèi)聚苯(běn)乙烯(PS)、過氧化二異(yì)丙苯(DCP)、多官能團(tuán)單體混合均勻後在雙螺杆擠(jǐ)出機上進行反應性(xìng)共混擠出。擠出各段溫度均為200℃,螺(luó)杆轉速為(wéi)120r/min,物料平均停留時間為2min,可得到一種(zhǒng)再生PS/PE接枝共聚物塑料。複合再生雖然(rán)路線簡單,但產品質量較差,性質不穩定,易變脆。目前,國內僅(jǐn)用(yòng)於建築填(tián)料、垃圾袋、雨具等低檔產品的生產。
2. 改性再生
改性就是根據不同廢塑料的特(tè)性加入不同的改性劑,使其轉化(huà)成高附加值的有用材料。按其改性原理(lǐ)的不同可分為物理改性和化學改性。
(1)物理改性。物理改性,即主要用物理方法使其改性(xìng),向(xiàng)廢塑料中加入一定溶(róng)劑和填料,提高一些通用廢塑料的機械性能,使其再生利用。如將廢舊聚氯(lǜ)乙烯(PVC)、聚苯乙烯改性(xìng)成(chéng)再生粒子;把廢舊(jiù)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)研磨成粉末並進行表麵處理,填充到PVC製品中,可明顯提高PVC製品的拉伸強度等。我國在廢PS的物理改性方麵研究較(jiào)多,如將廢舊聚苯乙烯和(hé)溶劑配成溶液在家填料製(zhì)成模型成型劑,也有用纖(xiān)維做(zuò)填料(liào)製成(chéng)保溫材料等。
(2)化學改性。化學(xué)改性是目前研究(jiū)的熱(rè)門領域。如廢聚酯塑料與多元醇進行醇解、縮聚反應,合成一種應用廣泛、性能優良(liáng)的1730聚酯絕緣(yuán)漆;用(yòng)PET廢塑料醇解產物與馬來酸酐、苯乙烯等進行酯(zhǐ)化再生的方法(fǎ)得到(dào)了優良的UP樹脂,為(wéi)PET廢料的處理和回收利用提供了一條新途徑;用(yòng)丙烯酸和活性單(dān)體對(duì)廢舊聚苯乙烯進行接枝改性,製(zhì)備出有(yǒu)良(liáng)好的柔韌性以及附著力、機械性能和耐候性好的塗料;廢聚苯乙烯塑料與溶劑油(yóu)、聚乙烯醇共混改性生產建築密封劑,可用於門窗縫(féng)隙的密封;用廢塑料改性(xìng)生成吸油劑,用於處理海上溢油事故等。
二(èr)、化學裂解回收法(fǎ)
化學裂(liè)解回(huí)收法是單一品種的廢舊塑料經水解(jiě)或醇解(jiě)後製成單體或低分子量的多聚(jù)體,或將廢舊塑料(可以是某些品種的(de)混合物)高溫裂解或催化裂解後製取(qǔ)化學品(如乙烯、丙烯、芳烴、焦油等)及(jí)液(yè)體燃(rán)料油(汽油、柴油、煤油等)。這方麵的技術其他國家(jiā)已報道的有(yǒu):日(rì)本富士循環公司開(kāi)發的富士回收法、日本理化研究所開發的KURATA法、德國VEBA公司開發的VEBA法、英國BP公司開發的BP法等。我國在這方(fāng)麵的研究(jiū)也取得了突出的(de)成績,例(lì)如:國內(nèi)研究成功的(de)廢舊塑料油化技術、廢舊塑料裂解回(huí)收燃油技術等,另據報道,我國已開發出(chū)了一步法直接(jiē)催化降(jiàng)解液化聚烯烴製取氣態烴油的工藝,總回收率達85%~87%。
1. 熱分解法
廢塑(sù)料經分揀、破碎、熔融後進入熱分解反應器內,將反應器升溫,廢塑料熔(róng)融為高粘度的液(yè)體,並在一定溫度下發生熱解,生成相對分子質量較小的物質。各種廢塑料的熱(rè)裂解溫度各不相同,但基本在350~500℃的範圍內。用此工藝處理廢塑料,既可以減輕環境汙染,又可以回收(shōu)汽油、柴油等油品,回收率可達80%以上(shàng),具有一定的現實意義。目前我國在(zài)塑料回(huí)收方(fāng)麵也(yě)多采用該技(jì)術,即(jí)通過高(gāo)溫裂解或催化裂解兩種方式來回收燃油(油、汽),但一般規模較小(xiǎo),而且在塑(sù)料裂解過程中,由於各種原(yuán)因(yīn)(如塑料受熱(rè)產生高粘度融化物難以輸送;塑料的導熱性差,達(dá)到熱分解溫度的(de)時間長(zhǎng)等)造成能耗高、易碳化堵塞管道(dào)、工藝不(bú)易控製、處(chù)理時間長等缺點。因此研究開發環境良好的化學工藝過程是(shì)非常必要(yào)的。
裂(liè)解(jiě)廢塑料通常分為熱裂解(jiě)和催(cuī)化裂解。
(1)熱(rè)裂解。廢塑料的分離較為複雜,若將它們分離後再裂解,要花費一定的設備投資、能源和時間,回收成本較高。熱裂解一(yī)般是在反應器中使那些無法分選和汙染的廢塑料加熱到其分解溫度(600~900℃)使其分解,吸收、淨化得到可利用分解物,主要利用(yòng)廢塑料熱裂解溫度特性的差異采用分段熱裂解分離(lí)回收,其工藝流程如下:
各種廢塑料都有自己的熱裂解溫度特性(xìng),對常見的廢塑料PVC、PE、PP、PS通常進行分(fèn)段熱裂解。通(tōng)過控製熱裂解溫度,對廢塑料(liào)混合物進行分段裂解(jiě)。如在低溫階段對聚苯乙烯進行熱裂解,可回收具有較高價值的苯乙烯單體(tǐ)的輕質燃料油,高溫階段回(huí)收重質(zhì)燃料油。
(2)催化裂解。熱裂解反應溫度要求高,難以控(kòng)製。為降(jiàng)低溫度(dù),節約成本,提高產率,常使用催化劑催化裂解。廢塑料催化裂解製(zhì)燃料油技術在世界(jiè)範圍內已有成功的先例。我國在北京、西安、廣(guǎng)州等城市也建(jiàn)立了一些小(xiǎo)規(guī)模的廢塑料油化工廠,其工藝流程如下:
廢塑(sù)料裂解催化劑的選擇是該技術的(de)關(guān)鍵所在,下(xià)表為幾種塑料的裂解條件及主要產物:
但在總體上,目前國內乃至於全世(shì)界在化學裂(liè)解(jiě)上都存在著相同的問題,即工(gōng)藝及設備較複雜,回收(shōu)成本高,經濟(jì)效益差,在(zài)工業生產(chǎn)上的可行(háng)性較低等。
資料來源:中(zhōng)塑在線、廢塑料新觀察
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