塑料包装废弃物的再生利用<fon

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湖南工业大学学报塑料包装废弃物的再生利用贺全国，聂立波（湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点。　　缩写英文全称化学组成包装塑料材料聚丙烯聚苯乙烯乙烯/ EVA树脂醋酸乙烯共聚物聚砜聚四氟乙烯聚氨酯聚氨基甲酸酯聚氨酯聚氨基甲酸乙酯聚氯乙烯聚酰胺尼龙、锦纶聚酰胺一酰亚胺聚对苯二酸聚酯丁二酯聚碳酸酯聚乙烯聚醚酰亚胺聚苯醚砜聚醚砜聚对苯二甲酸涤纶（线型）乙二酯树脂酚醛树脂电木粉、胶木粉丙烯腈/丁二烯/ ABS树脂苯乙烯共聚物1.2塑料包装废弃物的回收分离塑料包装废弃物回收分离的关键在于开发相关技术（自动分选分类技术、自动回收清洁处理技术和回收处理生化技术）及设备。包装废弃物自动分选分类技术及设备国外已投入使用，但国内企业还难以承受其昂贵的价格，因此亟待创新，进行改型设计或自主开发。自动回收清洁处理技术及设备，是对分选回收后的包装废弃物按材质分类清理清洗、分类回收或再生的技术和设备。分离方式一般由废弃物的性质决定，有重力沉淀分离、静电分离和泡沫浮选分离等。如Pongstabodee等用下沉一上浮分离法在氯化钙水溶液中将PS和ABS从PET和PVC中分离出来。Carvalho等利用流化床技术将低品位（在原材料中品味1.6%）PS从PET和PVC中分离出来，得到高品位PS（83%）。Reddy等利用选择性扭曲成型和重力分离法将含氯的塑料膜（如PVC和PVDC）从形形色色的重质PPW塑料包装膜中分离出来。回收处理生化技术是利用酶催化技术，使包装废弃物在无热、无能源消耗的情况下，实现无污染的变性转化与降解。　　2塑料包装废弃物的再生利用总的来讲，废弃塑料包装材料再生利用的方法主要有：回收循环复用，机械性再生利用，化学性再生利用，回收能量和生物降解利用等。描述了塑料包装废弃物的不同处理途径。　　塑料废弃物处理分离的混合ch4o2热回收塑料塑料、塍或焚烧初级产品二产品燃料和化工热能（初级回收）（二级回收）（三级回收）（四级回收）塑料包装废弃物的不同处理途径2.1回收循环复用回收循环复用是指没有加工处理的过程，而是通过清洁后直接重复使用。技术处理工艺为：分类和挑选一将符合基本要求的塑料包装进行水洗一酸洗一碱洗一消毒一水洗一亚硫酸氢钠浸泡一水洗一蒸馏水洗一50°C烘干一再利用。这种方法主要是针对一些硬质、干净、光滑、易清洗的较大容器，如托盘、周转箱、包装盒及大容量的饮料瓶、盛装液体的桶等，这些容器经过技术处理，卫生检测合格后即可重复使用。　　2.2机械性再生利用机械性再生利用首先将塑料包装废弃物进行种类分选，根据不同材料进行不同处理；接着进行机械性地破碎，进一步除去金属等非塑料物；然后用一些溶剂对其进行洗涤除杂；再进行干燥；最后加工成再生颗粒。而这种再生颗粒要成为产品，必须解决其色泽差、异味、劣化等问题。然后根据不同需要，掺和新的树脂以改善品质，或通过多层成型、层压成型等技术来改善废弃材料中所带来的色泽不均及异味问题。　　机械性再生利用法可以利用的废弃塑料包括：农业用薄膜（PVC，PET），工业边角废料、PVC管，汽车部件（PP），塑料货箱（PP，PE）以及塑料瓶（PET，PVC，PP，PE）。下面以农用薄膜为例，简单介绍机械性再生利用法的应用。　　农用薄膜一般使用PVC及PET，所以在分类方面比较简单，较麻烦的是农用薄膜上一般都粘附着一些砂土、化肥、农药等复合污染物。在再生过程中，首先将其剪为15cm见方的小片，以除去较大的杂物。由于这些薄膜上粘附着20%左右的砂土、化肥、农药，需将上述薄膜片在水槽中进行杂质分离，然后进行粉碎，把混入的PE用水比重差分法分离，最后脱水制成软纤维或颗粒。PVC经脱色、去异味处理并制成颗粒后，再根据不同的需要，加入一定比例的新PVC材料制成产品。　　机械性再生利用法是一种效果较好，无环境污染的非化学回收手段。不采用化学试剂分解，而是纯物理方法，充分利用废弃物的同时，也更好地保护了环境。相信这种方法在今后的发展中能有更好的突破。　　2.3化学性再生利用化学处理再生利用是将包装废弃塑料经过热分解或化学试剂的作用后，使其结构被破坏，产物可为单体、不同聚体的小分子和大分子化合物等化工产品。这种回收处理方式可使自然资源的使用形成一个封闭的循环，此种再生处理方式有着显著的优点：分解生成的化工原料可以在质量上与新的原料相媲美，可与新材料等同使用。化学处理再生利用的主要方法有热分解和化学分解2类。　　热分解热分解的基本原理是：在缺氧条件下，将废弃塑料包装制品中的原树脂高聚物利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转化成小分子量的燃料气、液状物（油、油脂等）及焦炭等。热分解与焚烧不同，焚烧是在充分供氧的条件下加热有机物，使有机物完全氧化，生成稳定的二氧化碳和水。热分解可依所得产物为油、气、固体或混合体的不同以及工艺的不同分为：油化工艺、气化工艺及炭化工艺。热裂解法是塑料废弃物热分解的主要方法，因此应用较多。八办48等用模拟塑料混合物和真实塑料废弃物为样品，在铝的副产品催化下进行热裂解对比实验，结果真实样品分解成了质轻的气体和固状产物，之后还有少量液态物产生。在中试规模的反应器中，Miskolczi等运用ZSM-5催化剂，将农业和包装业中的塑料废弃物在520C条件下进行热裂解，得到多种短链烃、轻重油类和气体等，大部分产物可当作燃料使用。　　化学分解化学分解法是将塑料包装废弃物进行水解或醇解的过程，可将其分解为单体或相对分子质量较小的物质，使其成为新的高分子生产原料。其特点是：产物均匀，易控制，不需进行分离和纯化，生产设备投资少。此法对塑料的纯度要求较高，不适用于混杂型废旧塑料制品，目前，化学分解主要用于聚氨醋、热塑性聚脂、聚酞胺等极性类废旧塑料。　　化学分解法主要包括催化剂分解法和试剂分解法。催化剂分解是指在常温常压下加入复合性催化剂，使塑料分解成原单体。如Yamada等将PE放在反应器底部，反应器上方是Pd/Al23复合催化剂组成的催化剂床，首先加热裂解聚乙烯，然后用其裂解的产物与二氧化碳在催化剂床上发生化学反应，继而生成氢气、甲烷、一氧化碳和乙烷等小分子的物质。试剂分解法一般是采用醇解法，将废弃塑料进行清洁干燥预处理，再加入反应釜，可得到多元醇类产品。　　2.4焚烧热能的利用焚烧法是处理废弃塑料及垃圾最简单、方便的方法，主要利用燃烧时产生的热量，将其转化成电能等其他能量形式，其主要特点是将已确定为废物的物质转化为能源，发热量可达52346987k/t，与其它燃料油的发热量基本相同，远高于纸、木质类燃料燃烧发热量，且燃烧后的残渣体积小、密度大（其质量可减少85%左右，体积可减少95%左右），经处理后填埋，既稳定又易于在土壤中解体。焚烧工艺简单，无需前期处理，废物可直接入炉，既节省了人力资源，又能获得高价值的能源，有效地保护了生态环境。但要根据废弃物的特性，对焚烧时产生的废气、废渣进行处理后，才能将其排入大气或进行填埋，以减少废弃物对环境的污染。　　2.5作为改性剂或催化剂再利用塑料包装废弃物中富含各类高聚物，有些高聚物具有独特的作用，经过简单处理后可用作某类反应的改性剂、偶联剂和催化剂等。如FangChangqing等用废弃物中的EVA作为改性剂，在交联剂和催化剂的作用下对粗柏油沥青进行一般的物理改性，使沥青的性能有了较大的改善。　　2.6生物降解回收再利用生物回收再利用，除了光降解外还有生物降解法。这种回收利用方法所处理的塑料跟普通塑料的各项性能基本相同，只是废弃后光降解塑料在光的照射下可自动降解，而生物降解塑料是被环境中的微生物所分解，生物降解型塑料在使用后可与普通生物垃圾一起堆肥（光降解塑料不能用土埋法处理，它只能在有光的环境下降解），而不必花费很大代价进行收集、分类和再生处理。且分解产物进入生态循环，不会产生资源浪费问题。　　在塑料包装废弃物的再生利用、环境保护和资源节省方面，上述再生利用途径发挥着重要作用，但在实施回收利用的过程中会受多种因素的影响，如设备短缺、人员不足、环保意识缺乏以及环境因素等，这是值得注意的问题。丨8等研究了无线射频识别标签对塑料包装废弃物回收再生利用的影响，结果证明塑料包装上的识别标签虽然不会影响再生塑料的质量，但会出现操作上的难题，进而带来回收再生的障碍。　　3结语塑料作为一种主要的包装材料，具有其独特的优点，因此，塑料包装是不可能被其它包装取代的。　　但塑料包装废弃物不但对环境造成严重的污染，而且也会造成资源的浪费，因此，塑料包装废弃物的回收再生利用是非常必要的，其再生利用途径较多，应根据具体情况采取不同的再生利用方法。我国废旧塑料回收利用技术的开发方向应该是全方位的，针对国内的生产和技术现状，系统地进行技术研究和开发，是废旧塑料回收利用的技术发展方向。