废旧塑料回收利用技术

从高分子学科的基本原理上看，该废弃物中的高分子链结构受光、氧等作用会发生一定程度的老化（降解或交联），然而，它们的大分子要分解到不影响土壤中植物生长的程度则需要十分漫长的岁月，如果埋藏在土层之中，简直会“顽固不化”。加之日积月累，不仅对土壤表层绿色植物是致命的危害，而且也间接、灾难性地威胁人类的生存。

　　大量废弃物的出现被现代人们称为“白色污染”，若不行之有效地解决这类“白色污染”，迟早会出现“白色恐怖”。回收、处理和利用这些废弃物已到了不可忽视的地步。

　　塑料的基本成分（专业术语为单体）主要来自石油。与其他自然资源一样，从长远看石油等资源不会“取之不尽、用之不竭”。所以，与其说是回收废旧的塑料制品，不如称之为“再利用的资源”。

　　塑料的回收利用至少有两个基本意义。其一是解决环境污染，保护人类赖以生存的地球；其二是充分利用自然资源。

　　2废旧塑料制品的来源主渠道尽管塑料制品的种类繁多、用途广泛，但主要流通使用渠道为农业领域、商业部门、家庭日用3个方面。

　　2.1农业领域中的废旧塑料制品环境保护应用科学技术研究所工程师，主要从事环境科技信息。环境污染治理工作。

　　我国是一个农业大国，农用塑料占塑料制品的比重较大，据不完全统计，现阶段年均塑料制品的537万t中，仅农用膜即占15%左右，这个应用比例还在逐年上升。在农业领域中塑料制品的应用主要在4个方面：（1农用地膜和棚膜；⑵纺织袋，如化肥、种子、粮食的包装纺织袋等；⑶农用水利管件，包括硬质和软质排水、输水管道；⑷塑料绳索和网具。上述塑料制品的树脂品种多为聚乙烯树月旨（如地膜和水管、绳索与网具），其次为聚丙烯树脂（如纺织袋），还有聚乙烯树脂（如排水软管、棚膜）。

　　22商业部门的废弃塑料制品商业部门的塑料制品废弃物至少表现在两个方面。一个是经销部门，这类部门可回收的塑料制品大都为一次性包装材料，如包装袋、打捆绳、防震泡沫塑料、包装箱、隔层板等。此类塑料制品种类较多，但基本无污染，回收后通过这类即可再生处理。另一个是消费部门废弃的塑料制品，如食品盒、饮料瓶、包装袋、盘、碟、容器等塑料杂品。

　　这类制品一般均使用过，有污染物。它们除分类回收外，还需进一步处理。

　　23家庭日用中的废旧塑料制品日常生活中所用塑料制品占整个塑料制品的较大比重，而且日用塑料的比率越来越大。这些日用塑料制品可分成3种：一种是包装材料，如包装袋、包装盒、家用电器的PS泡沫塑料减震材料、包装绳等；另一种是一次性塑料制品，如饮料瓶、牛奶袋、罐、杯、盆、容器等；第三种为非一次用品，如各类器皿、塑料鞋、灯具、文具、炊具、厕具、化妆用具等杂品。日常用塑料制品所用树脂品种多，除四大通用树脂外，还有聚酯（PET）、ABS、Nylon（尼龙）等树脂。西方发达国家的城市垃圾中塑料占7%左右，我国城市垃圾中塑料比重也渐趋增加。

　　3废旧塑料的回收利用概况我国的合成树脂及塑料加工业虽然起步较晚，但增长速度很快。塑料年产量由80年代初的100万t增加到90年代初的300余万t，1992年我国塑料制品产量约为537万t有人预计到本世纪末塑料加工业可生产900万t制品。我国的废旧塑料量在80年代末年均约60万t，实际回收利用的在5%左右。我国幅员辽阔，且是农业大国，农用塑料量很大，仅农用塑料膜（含地膜、棚膜）1992年的用量就高达80万t.我国有关部门（如国家科委、国家经委及前轻工业部等）已将废旧塑料回收利用列入议事日程。国家科委已将废旧塑料再利用列入了科技攻关项目国家经委等部门也将塑料弃物的综合利用列入了重点课题，有关部门还多次主持召开了废旧塑料回收利用的经验交流会和学术讨论会。我国在回收利用废旧塑料制品方面已取得可喜的成效。在引进一批废旧塑料回收装置和设备的同时，还结合国情研制出了多种回收机械（如废膜清洗机、破碎机、造粒机），兼具回收处理、生产再生制品的再生组合机也已商品化。

　　但是我们至今还未建立一套完善、切实可行的有关废旧塑料的回收、管理、利用的法规和制度；实际回收再利用的效率还远远地落后于塑料制品的飞速发展。

　　4废旧塑料回收利用的技术41再生利用与改性利用再生利用技术可分为简单再生和改性再生两大类。

　　简单再生系指回收的废旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后直接进行成型加工。如聚氯乙烯废旧硬质板材、管材等硬制品经过上述处理后可直接挤出管材，用于建筑物中的电线护管。这类再生利用的工艺路线比较简单且表现为直接处理和成型。因为未采取其他改性技术，再生制品的性能欠佳，一般只作档次较低的塑料制品。

　　改性再生利用指将再生料通过机械共混或化学接枝进行改性，如增韧、增强、并用、复合活性粒子填充的共混改性，或交联、接枝、氯化等化学改性，使再生制品的力学性能得到改善或提高，可以做档次较高的再生制品。这类改性再生利用的工艺路线较复杂，有的需要特定的机械设备。改性再生塑料技术值得大力倡导及进一步研究和开发，它是废旧塑料回收利用的发展方向和趋势。

　　42废旧塑料的热分解技术热分解技术的基本原理是，将废旧塑料制品中原树脂高聚物进行较彻底的大分子链分解，使其回到低分子量状态（有的组分就是其单体），其他组分是基本有机原料。如德国的一套废旧塑料的热解装置年处理能力约1万t其分解产物中乙烯占7.5%、丙烯占46%、甲烷占20.4%、苯占148%、焦油占5.9%.该热解技术可分为高温分解和催化低温分解，前者一般在600~900°C高温下进行，后者在低于450°C甚至在300°C较低的温度下进行，且两者的分解产物不同。另外，热解技术采用的工艺可分为油化工艺、气化工艺、炭化工艺，所使用的分解反应器为反应塔、反应槽、反应管、流化床等。

　　废旧塑料的热解技术主要优点是：（1）分解产品的使用价值高；（2）废旧塑料的反复处理次数理论上不受限制，即废旧塑料裂解成单体然后聚合成高聚物，其制品废弃后可再进行分解解如此反复。但是，因为受到力学性能逐次下降的制约，一般再生利用的反复次数会受到限制；（3）用热解技术可以处理混杂收品（如聚丙烯和聚乙烯制品的混杂回收物），但需按含氯制品和非含氯制品分类。热分解技术的主要不足是投资较高，技术操作要求严格。

　　43超临界水油化与热分解油化相比，超临界水油化可加速塑料分角解所需设备尺寸较小，回收的油主要是轻油，几乎无副产物。日本东北电力公司从1992年开始研究超临界水油化，1997年10月开始同三菱重工业公司进行联合研究，在其子公司北日本电线公司建造一处理能力为0.5t/d的实证装置，1998年1月投入试验运转。该装置用于处理电力工业的废塑料如废电线包皮等。废塑料粉碎后与水混合，加热、加压至374C和22. 1MPa超临界状态分解成油。

　　44废旧塑料焚烧热能利用废旧塑料的热能利用，系指将其作为燃料，通过控制燃烧温度，充分利用废塑料焚烧时放出的热量。这种将废旧塑料进行焚烧，使其转化为热能的方法具有明显的优点：不需繁杂的预处理，也不需与生活垃圾分离，特别适用于难以分捡的混杂型塑料品；废旧塑料的生热值与相同种类的燃料油相当，产生的热量可观；从处理废弃物的角度看是十分有效的，焚烧后可使其质量减少80%以上，体积减少90%以上，燃烧后的渣滓密度较大，作掩埋处理也很方便。

　　因此，废旧塑料的热能利用得到了越来越大的重视。在日本通过焚烧回收热能的废旧塑料约占回收总量的36%，远远高于简单的直接再生或复合再生的比例；原联邦德国已有47家废旧塑料烧结厂（并计划继续扩建这类工厂）它们将这种热能用于火力发电，已占总电力的6%左右。

　　采用燃烧法回收热能时，值得注意的问题是：（1）各类塑料燃烧后会产生二恶英类致癌物质污染大气环境，另外，PVC燃烧可产生氯化氢（HCL）、PAN（聚丙烯腈）燃烧可产生氰化氢（HCN）、PU（氯氨酯）燃烧可产生氰化物等，因此必须采取防污染的有效措施；此项技术的投资较高，专用燃烧装置的一次性投资大。如何做到保护环境、不致产生二次污染是关键的问题。

　　45掩埋处理塑料废弃物如果把废旧塑料的再利用也当作一种处理方式，那么可以说处理废旧塑料有两大类方式。第一是对其再利用的方式，即如前所述的再生制品的利用、分解产物的利用，热能回收的利用。显然，通过利用废旧塑料而对其处理，是积极的处理，既保护了自然环境，又利旧利废，真正体现出将废旧材料变成可再利用的资源。第二是深埋废旧塑料的处理方式，勿庸置疑，这是一种最下策的处理方法，但掩埋处理比不负责任的排放废弃物还是一种积极的方式。

　　掩埋处理法有两个优点，一是深埋于地下，对地表层的绿色植物生长不会构成危害；二是这种处理方法最为简单，设备投资最少，甚至可以只消耗人力和简单工具即可。但作为不可倡导的掩埋法，明显有其严重的弊端：一是因埋入地下不见阳光和隔绝了空气，当真成为“不朽之物”，短时期内虽然无害，但最终还是因其积累过多会严重妨碍水的渗透和地下水的流通等；二是耗费了大量人力物力，却把可再利用的资源白白弃之浪费，实为可惜。更有甚者是久而久之，地下水源必将受到这类废弃物的污染，这类废弃物量的积累和增加将成为人类的公害，为子孙后代埋下了隐患。

　　46光降解和微生物降解塑料以上5种回收利用与处理废旧塑料的方法是年代，80年代未开始对淀粉填充型生物降解塑料进行研究。90年代国家把“可降解塑料地膜”列入重点科技攻关项目。

　　目前，我国研究开发的降解塑料制品按原料分类有光降解、光/生物降解、光/氧/生物降解、光/碳酸钙降解，淀粉填充型生物降解以及高填充碳酸钙环境友好材料的母料或专用料。其中，光/生物聚乙烯降解塑料地膜。环境降解地膜被列入国家863计划。总体来说，除完全生物降解塑料外，我国降解塑料研究开发进程与世界同步，技术水平与国外先进水平接近或相当。

　　目前降解塑料的应用领域主要有农用、包装和日用一次性消费。开发的产品有地膜、肥料袋、堆肥袋、水果网套、包装膜、食品袋、购物袋、杂品袋、垃圾袋、饮料杯、台布、手套等。目前降解地膜处于示范应用阶段，包装材料和日杂用品正在有序地推向市场。

　　1996年国家颁布了中华人民共和国固体废弃物处理法其中明确规定塑料地膜及一次性包装塑料制品是应当易回收利用，易处置或在环境中易于消纳的产品。到目前为止，全国已有20多个省市先后出台了禁用或限用普通聚苯乙烯塑料发泡餐具和普通聚苯乙烯包装袋，规定或推荐采用纸制餐具、纸浆模塑餐具、光/生物降解聚丙烯餐具和光/生物降解聚苯乙烯发泡餐具以及降解聚乙烯/聚丙烯包装材料等，这既有利于环保，又能满足交通、旅游、快餐业以及人们生活的需要。

　　目前我国的降解塑料试验评价方法和标准正在研究制定中，由国家有关部门提出的“一次性可降解餐具通用技术条件”的国家标准，已通过了专家审查。降解塑料研究会已完成“降解塑料识别标志”、“降解聚乙烯包装薄膜”及“降解聚苯乙烯发泡片及餐具”的行业标准，前两项已经得到全国塑料制品标准化委员会批准，预计不日即将发布，后者正待审批中。另外，降解塑料研究会协同中国农科院土肥所、原化工部广州合成材料研究院、中科院上海有机所、上海三林降解树脂有限公司对深圳乙烯泡沫餐盒、普通塑料薄膜和盒进行了为期一年的土壤填埋、垃圾堆埋试验检测，积累了许多有益的数据和经验，目前正在汇集整理检测数据，并结合试验室检测数据进行分析评价，研究适合于我国国情的评价方法和标准。

　　经过多年的研究开发，我国降解塑料在提高可控性、降解性、降低成本及开拓市场方面有了不小的进步，作为治理环境污染措施之一，正在逐步取得政府的支持。国家已把降解塑料列入国家优先发展的高技术产业化重点领域（农用材料、医用材料）中国21世纪议程也把发展可降解塑料包装列入发展内容之一；降解塑料正在推向市场，开拓市场，无论在农用、包装用、日用、医用等领域都具有较大的市场潜力。

　　降解塑料的发展前景十分乐观，国外最新资料显示，日本、美国、欧洲等都在加强降解塑料的研究开发及加速实用化进程。日本继成立了“生物降解塑料研究会”后，又成立了“生物降解塑料实用化委员会”。据预测，今后10年内生物降解塑料的市场规模，日本将为15万吨，全世界为130万吨。

　　据统计，从1994年到2000年北美降解塑料市场的需求量年均增长率为8. 8%，其中美国为86%，加拿大为122%此外，欧洲1997年降解塑料销售额为1630万美元。据预测，2000年我国塑料包装产量为300多万吨，其中难以回收的一次性塑料包装占30%左右，塑料地膜产量40多万吨，一次性日杂用品及医疗产品约40多万吨，降解塑料发展前景十分广阔。

　　5废旧塑料的其他利用与处理5.1废旧塑料的化学处理法不用热分解法而用化学处理法分解塑料废弃物也是可行的。化学处理法比热分解法有诸多优越性，如分解产物均匀且易于控制，在一般情况下，产物不需进行分离和纯化，生产设备投资少等。但处理法不适用于混杂型废旧塑料，一是因为所用试剂均有严格的选择性；二是因为它对废旧塑料预处理的清洁度和品种均匀性皆有较高的要求。因此，化学处理法更适用于较单一品种的无污染型废旧塑料。

　　探索性实验表明，化学处理法对多种塑料都是可行的，但目前主要是处理聚氨酯、热塑性聚酯、聚酿胺类等极性类废旧塑料。

　　化学处理法有水解法、醇解法和其他化学溶剂法等。

　　5.2用废旧塑料制造控制释放肥料的包膜材料了一种新型释放肥料，它为外有一层塑料包膜的3~5mm直径的颗粒。其芯子是复配肥料，它可根据作物的品种、生长期的需要配氮磷钾、微量元素、植物生长调节剂、除草剂、杀虫剂和腐植酸等，一次施用有效期可从数月到一年。颗粒肥施入土壤后包膜自行开孔，形成大小比较稳定的孔隙，使包膜中的肥料得以均衡释放。肥料释放后成为皮包水颗粒，在耕作或风化中包膜自行粉碎并进一步降角解它不仅不妨碍耕作，还会增加土壤的透气性和透水性。这种控制释放肥料存放时不潮解；施撒时对眼、口、鼻粘膜和皮肤无刺激；施用该种包膜复合肥料比单纯用化肥或农家有机肥少释放甲烷七八成（甲烷是重要的产生温室效应气体）有利于提高环境质量。该肥有显著的增产效果，少施肥15%反而可增产10%.这种释放肥料的包膜材料主要为来源广泛、价格低廉的废旧塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。这种消纳废旧塑料的方法纯属物理加工，生产中不会排放“三废”。因农作物施用化肥量很大，因此推广该项技术可消纳大量废旧塑料资源。

　　5.3用废旧塑料制造建筑用瓦哈尔滨大学张志梅等，探索了一种利用废旧塑料制备建筑用瓦的方法，为废旧塑料的回收利用开拓了一条新路。

　　6废塑料回收利用的发展对策废旧塑料回收再利用是既有利于环境保护，又能回收资源和能源，并能产生经济效益的一项极有意义的工作，同时它又是一项社会性和技术性很强的工作。塑料的品种繁多，而且许多材料难以回收（如一些食品包装袋、农用地膜等）所以它不仅要靠专门的回收部门和组织来完成，而且需要全社会自觉自愿地参与。因而我们提出以下建议：立法化，建立相应法制约束机制。目前许多发达国家都制定了相应的塑料回收法规和政策。美国环保局（EPA）新的城市垃圾对策规定，全国1992年废弃塑料回收率要达到25%：“资源保护和回收法案”的一份补充建议规定，到1999年回收率要达到50%.意大利政府立法规定，饮料瓶回收指标必须达到40%并要求制造厂、包装厂出资办回收公司，凡达不到上述指标者，将课以重税。

　　标准化、标记化。为便于废旧塑料制品的回收利用，按树脂种类做出明显标记是很必要的。美国SPI（塑料工业协会）已对一些塑料制品做出标记。对塑料容器实施的标记有：PETE、HDPE、PVC、LDPE、PP、PS、其它。

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