翅料工业・１５６・ＣＨＩＮＡ第３２卷增刊２００４年９月ＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ废旧塑料的处理及回收利用王艳彦。樊丽华．韩利华（河北理王学院化工聚，河北唐山０６３００９）摘爨：介绍了废旧塑料回收处理的３种主要方法。比较了各种方法的优劣，并简要介绍了回收利用的其它方法。关键词：废旧规料；处理；回收利用Ｄｉｓｐｏｓａｌ，ＲｅｃｏｖｅｒｙａｎｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＷａｓｔｅＰｌａｓｔｉｃｓＷＡＮＧＹａｎ・ｙａｎ，ＦＡＮｌｉ－ｈｕａ，ＨＡＮｌｉ－ｈｕａ（Ｄｅｐｔ。ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇ．，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｅｉ。ａｎｄＴｅｃｈ，，Ｔａｎｇｓｈａｎ０６３００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｅｅｄｉｓｐｏｓａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｗａｓｔｅｐｌａｓｔｉｃｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓｐｌａｓｔｉｃｓａｒｅａｒｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｏｍａｄｅ，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｄｉｓｐｏｓｅａｎｄｒｅｃｙｃｌｅｗａｓｔｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＷａｓｔｅＰｌａｓｔｉｃｓ；Ｄｉｓｐｏｓａｌ；ＲｅｃｏｖｅｒｙａｎｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ塑料因综合性麓优异、加工方便、垒产帮使用窜可以显著节能等优点，而被广泛应用于工农业及人们的基常生活巾。随着爨料工业技术的发展，产品性能也不断提高和改善，应用领域越来越广泛。使用量豹增加，塑料废弃物也迅速增加，全球每年的嬲料废弃物共计４５００鹃髯裳塑料。该法可分为篱单再生和复合霉生。２．１简单再生篱单再生鼷牧的是比较单一、易于清洗粕挑选的废潜塑辩制品，经过分类、清洗、破碎、造糍后直接进行成型加工。如聚氯乙烯废旧硬质板材等。简单再生采用比较篱单憋工艺和装备即可阐收到性质良好的再生翅料，其性能和新料籀差不多，很大程度上可以作为新料使用。此法只适用于处理单一废旧塑料，对于混含塑料处理困难。２．２７Ｊ－ｔ。国庆瞧达２５０万ｔ¨’。疫ｌ爨塑料的特点是体积大、重量轻、不腐烂、不分解，严重污染了环境。为此，各国都在研究处理废旧塑料的有效方法。ｌ堆积、填埋和焚烧堆积、填埋和焚烧是人们常用的处理方法。堆积复合再生复合再生魁把从不同渠道收集到的废弃塑料经减法是将废旧塑料集中堆积在一起，这会占用大量的土地显影响市容帝貌，遴风飞扬，严重影醺城市环境卫生；填埋法是将废旧甥料作为垃圾送入垃圾填埋场填堙，填埋会造成耕地减少；另外，填埋在地下的塑料巾的高分子链结构受党、氧和其他物质静彩响会发生一定程度的降解和交联。日积月累会使地下水受到污染；±壤中残整的塑料碎片还会影响其透气性，使农作物减产。焚烧法是将废１日塑料置于特殊的炉中焚烧、回收热蠼的一种处理方法，又称热利用法，主要处理难再生的塑料。毽焚烧法会使羲｝出二辍亿碳、童氧化硫、氮氧化物等物质，污染环境。２容、分选、破碎后进人鳖他撬械或遗粒规械进行再搬工生产出直接再利用产品。这些塑料杂质较多，塑料之间由于相容性不好，降低了回收料的质量，因此有必要对这些废ｌ霾塑料进行放牲，鄂糯入各种填料，如碳酸钙、木粉、玉米秸、纸屑等，并在混炼过程中加入增甥剂、偶联剂、热稳定剂、相容剂等助荆，甚至燕人一定毙铡的薪料。例絮基本厂家震霾牧农膜与２０％ＣａＣＯ，混合造粒，挤出管材，取代陶瓷排水管。哈尔滨工业大学张志梅等人¨１探讨了采用熔融法利用凌ｌ嚣塑料翻耪煤灰剖建筑蕉瓦。毽复合再生塑耩豹缝质不稳定，易变脆。只能作如建筑填料、垃圾袋、微孔凉鞋、雨衣及器械的包装材料等制品。熔融再生法熔鞋秀生法是将褒ｌ基塑辩耋薪嫔诧莠翎成低赞德佟考簿夯：王瓷参，１９８０年垒，女，在读磺圭藓究笺。ｗａｎｇｙａｎｙａｎｃｏｏｌ＠ｓｏｈｕ．ｏｏｍ纂３２卷增魏王甍彦等：滚ｌ嚣塑辩鹣处理及嚣牧秘爰・１５７－３裂解法裂解法是将滚｝曩塑料靛菇中懿树脂高聚物迸符较彻底的大分子链分解，使其回到低分子状态。废旧塑料的热裂解技术优点是ｔ分解产品的使用价值筒；废ｌ器塑料豹反复处壤次数理论主不受限键；焦热裂察技术可以处理混杂收品即混合塑料Ｈ１。热解技术通常有高温裂解和催化裂解两种方式。３。ｌ褰潼裘解废弃塑料高游热解是在反应釜中进行，釜中设一筛板，在筛板上放置沙粒，下方鼓入气体，气体量增加，速发热大露，矽粒层被托惹，床罄澎胀著辩始沸腾，随气量和气速的不断加大，床屡继续膨胀逝至达到沸腾状态，形成沸腾层（如图１所示）【．１，使沙土如滚体～祥流动，形成流纯床。将欲处理懿凌ｌ嚣塑辩置于流化床上．达到分解温度（６００一９００℃），再将分解物用气流带走，通过旋风分离器除去烟灰，冷却至３０一５ｅ℃，最詹在吸油装置或其他装置孛褥蓟各种产品。反应器是一个封闭系统，可获得４４％的燃料气体，２６％的芳香烃及轻质汽油秘焦油的混合物，戳及３０％豹固体残渣Ｈ＾“。该工艺流程如下：废弃塑料一Ｉ反应釜ｌ—１分离器Ｉ—ｉ冷凝ｌ—Ｉ油产品ｌ砂救嫠秽粒层口卜叫筛擞｜，辐璺呵ｌＡ－原始状态Ｂ－沸腾层开始状态Ｃ－沸腾层《床屡膨胀）圈１沸腾屡形成过程示意爨英国ＢＰ石化公司…的高温分解加工工艺是在６００℃条件下裂怨废ｌ嚣塑料，生产磁含有６０％豹石毖油类的Ｃ：、Ｃ”ｃ４混合物烈性汽油。美国联含碳化物公弼¨’裂勰了高密度聚乙烯和聚丙烯（反应濑度在４２０－４６０℃），其产物是硬旋蜡，密度耩颜色傥予巴西棕榈蜡。低密度聚乙烯分解成润滑脂和蜡…。此工艺处理废旧塑料可以圆收汽油、柴油等油晶，收率达８０％隘上。僵罴废ｌ墨塑料的导热性麓差，达到分解温度的时间较长；塑料受热詹产生高粘度熔化物。难以输送；裂勰后的焦炭牯附予反应器蹙上，造成能耗高、荔炭化堵塞管道、工艺不易控制、反应时闻长等，不能真正实现过程连续化。３．２催化裂鼹催化裂解法是将原料废ｌ嚣塑料破碎、加热、熔融送人原料混合槽；程熔化的塑料中混入循环的热分解物，再送入热分勰槽（４００～６００℃），裂解戚气态链状烷烃和烯烃；然质进入催亿分解横（２００—３５０℃），通过催化剂催化分解与改质后，通过冷凝器冷却竭收成熬油和气体。其工艺漉程为：原料解炉燃料汽油、柴油废旧魈料经分拣后，进行催化裂解即可得到汽油、荣涵等燃料油滞。”，在撬纯条件下可获褥８０％一９０％的分解燃料油．其中汽油含量达５０％一７０％。ＰａｒｋＤＷ等”副研究了聚乙烯在一必固体酸催化麴下懿裂辩情况，这些固体酸短括氧纯硅一氧纯韬、沸石（ＨＺＳＭ一５、天然沸石ＮＺ、Ｙ沸石）等。使用上述催化剂均得到较高的气体和液体产品产率。还发现催化剂酸性的强弱对裂解有影噙。南索理工大学Ｈ’’对不同的催化剂进行了评述，结果表明：在无催化荆的情况下，裂解产生大量的否蜡和重油，雨且许多为直链烷烃；有催纯荆时，生产物为油福，各种催亿荆所得的油经分馏后，汽油辛烷值在７９％以上。催化裂解废旧塑料生产的汽、柴油芍琢油生产的汽、柴油柏眈，物理、亿学畿质、产品质量基本相同，而且不含铅、氨等有害物。但废旧塑料预处理成本高＜分拣、收赡等），需要对处理过耩筒单化、进一步改良裂解设备、优化工艺条件，以降低综合成本。另外，单一催化剂的裂髁效果不够理想，有待研制出嘉效的复配催他裁。４超临界水降解当把处于汽液平衡的物质升温升压时，热膨胀引起渡俸密度减少，蠢压力的搿离又使气相密度变大，当温度和压力达到某一定点时，汽液两相的相界面消失，成为均相体系，这一点就是临界点。当物质的温度、压力达到嚷界点以上时，郄进入了超晒赛获态。此时的物质称超临界流体（ＳＣＦ）。超临界流体具有类似气体的良好的漉动性，同时又有远大予气体的密度，因此英有许多独特的理诧性质。如超临界流体具有类似予极性有机溶剂的介电常数，在常温常压下难以溶解的物质在超髅赛流体中便可溶解，同时超麟界流体具有类似于气体的粘滞系数和类似乎液体的传质・１５８・塑料工业２００４年系数．容积分子间摩擦阻力小，传质能力强，这些都有利于降解反应的进行。水是自然界最重要的溶剂，超临界水是指温度达到３７４．１℃以上、压力达到２２．１２ＭＰａ以上时的水¨“。超临界水能降解废１日塑料，过程是将废旧塑料通过粉碎机研磨成粉末和细粒后，分散到超临界水中，形成一个均相的混合物。产物有气体、液体和半固体，有时分解产物只有其中一种或两种。气体、液体可用作燃料或化工原料、涂料或粘胶剂。剩下的半固体状残渣可用作铺路或其他建筑材料。这种方法同时解决了能源、二氧化碳和废旧塑料等环境问题。用超临界水进行废旧塑料的回收开始于２０世纪９０年代。陈克宇等¨副进行了超临界水中聚苯乙烯泡沫降解初步实验。反应条件分别是３８０℃、３２ＭＰａ和４００℃、３４ＭＰａ，时间分别为１０、３０、６０、１８０ｒａｉｎ，添加剂用量分别为０．５％和１０％。产品为油状物。实验结果表明，在反应进行前３０ｒａｉｎ内，反应效率最高。添加剂能促进降解反应，从而得到更低相对摩尔质量的产物，添加量在５％左右时，费效比最高。守谷武彦等¨副研究了在超临界水中反应温度、时间、加料比（水／ＰＥ）对ＰＥ热解的影响。反应的条件是：４２５℃，１２０ｒａｉｎ，水／ＰＥ＝５／１。在４２５℃下，产物中不易挥发性油大约占９０．２％（质量分数），主要成分为烷烃和烯烃。当温度大于４２５℃时，易挥发性组分增加。当超过４３５℃时，产物中出现芳香烃。当反应时间为１８０ｒａｉｎ时，油化率降低。水／ＰＥ比增大，产物中不挥发性油比率增大。而且在回收油和气体中，烷烃／烯烃比率大大增加。日本公开特许公报Ⅲ１报道了用超临界水降解ＰＥ、ＰＰ的回收工艺，反应温度为４００—６００℃，反应压力为２５ＭＰａ，反应时间在１０ｒｎｉｎ以下，可获得９０％以上的油化率。日本东北电力公司¨＂从１９９２年开始研究产临界水油化，１９９７年１０月同三菱重工业公司进行联合研究，建造一处理能力为０．５ｔ／ｄ的实验装置。该装置用于处理电力工业的废旧塑料如废电线包皮等，废旧塑料粉碎后，加热、加压到３７４℃和２２．１ＭＰａ。对比与废旧塑料的其他处理方法，利用超临界水所具有的特殊的物理、化学性能处理废旧塑料可达到高效率、原材料回收比例高且后处理工序简便、无公害。一般说来，超临界水处理工艺是在高温高压下进行的．设备投资费用高。但废旧塑料在超临界水中单体化、油化反应过程时间极短，而且反应溶剂是水，效率高，可以达到以往处理速度的１０００倍以上¨“，相同处理量时，反应器尺寸就意味着可缩小１０００倍，这样，由于高温高压导致成本高的问题就得到部分抵消。因此，超临界水处理废旧塑料将是今后的发展方向。但是由于超临界水降解废１日塑料发展时间短，科研工作只是初步探索阶段。还有大量的理论和实际问题只待解决：裂解产物很难找到一个合适的分析方法，以后实验中应加强分析方法的探索；要进行不同品种塑料以及混合塑料的降解实验；研究超临界水化学反应的动力学。如反应机理、动力学方程、和各种影响因素。５其它途径英国佩恩大学的研究人员¨列将废旧塑料放入一个增压的反应器内。并加热到１７０℃，反应器内充有氧气和二氧化碳气体。在氧气的作用下塑料聚合物中的长链转变能制造聚酯酰胺（如尼龙和聚苯乙烯）的原料。同时。还能分解出苯甲酸和硝基苯甲酸，他们可用作生产其他塑料制品或燃料的中间体。英国剑桥大学的德里克・弗雷¨引研究发现ＰＶＣ中的氯可用于非铁金属反应生成氯化物，而剩下的是轻微氧化、反应活性较低的钢或铁。这一方面解决了金属分离问题。另一方面也解决了废１日聚氯乙烯塑料的处理问题。高炉喷吹废旧塑料技术是将废旧塑料制成适宜粒度喷人高炉，作为取代焦炭或煤粉的处理新方法。德国的不莱梅钢公司ｍ１于１９９５年，首先在其２号高炉上进行喷吹废旧塑料并建立了一套７万ｔ的喷吹设备。废聚氯乙烯和聚丙烯在适当的催化条件下可以油化制得基本满足市场需求的发动机燃料油，但汽油出力较低，与适当比例的低温煤焦油共熔油化，可制得性能得到改善的发动机燃料油Ｂ”。我国建筑用瓦主要是粘土烧制和石棉加工而成，利用粘土破坏了大量的土地资源，而石棉具有致癌作用，属于国家使用物质。张志梅等人心１探索了一种利用废旧塑料和粉煤灰制备建筑用瓦的方法，为废旧塑料的回收利用开发了新的途径。随着我国农业科技的发展，塑料大棚在大部分地区得到了广泛的应用。但成本太高，为了降低成本，张发余等人田１以废旧聚苯乙烯泡沫塑料为原料。袁冬梅等人¨纠利用废１日塑料和其他材料研制了具有抗老化、耐光照、耐腐蚀、并且有一定韧性和强度的塑料大棚骨架。加人改性剂及颜料生产油漆，这种漆液性能稳定、漆第３２卷增刊王艳彦等：废旧塑料的处理及回收利用・１５９・（上接第１４３页）成型加工。实现了动态注塑过程中将振动场引入固体输送、熔融塑化、注射、保压和冷却的全过程，在动态注射成型应用方面取得了重要进展。本实验研究表明。在注塑成型的塑化、注射、保压、冷却等全过程中引入振动力场，能明显增大熔体流动前沿，提高制品表面形态质量。参ｌＰＰ物料稳态和动态拉伸性能点试样表层照片。对比两张照片可以看到类似与ＨＤＰＥ物料的规律，动态试样表层的流动取向形态比稳态试样要细密、规整。图９和图１０是ＨＩＰＳ物料稳态和动态拉伸性能点试样表层照片。与ＨＤＰＥ和ＰＰ物料不同。ＨＩＰＳ的表面形态呈现出比较多的团聚状结构。对比两张照片可以发现，在部分区域动态试样表层的团聚状结构比稳态试样要细化。这说明振动场对于ＨＩＰＳ大分子链段的无规团聚可能有改善作用；对橡胶粒子的分散和交联分布也会有一定的改善。３考文献彭响方，瞿金平．高分子材料科学与工程，１９９９，１５（５）：８２瞿金平．中国专利，９６１０８３８７３瞿金平．吴宏武．塑料，２０００，２９（６）：９４彭响方．模具工业，１９９９，（１０）：４４５彭响方，瞿金平。周南桥等．中国塑料，２０００，１４（１）：４１结束语研制开发并成功产业化的ＤＰＩＩ一９０电磁动态注塑成型机，能在实际生产的条件下进行塑料动态注射６秦玉廷，申开智，严正开等．塑料工业，２０００，２８（５）：３１废旧塑料的处理及回收利用
作者：作者单位：
王艳彦， 樊丽华， 韩利华
河北理工学院化工系,河北唐山 063009
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