塑料制品在汽车材料中的大量使用无疑会增加汽车的火灾危险性。因为塑料多为可燃易燃材料,而且燃烧产物中还有大量的有毒有害烟气。近年来,汽车生产厂家为了使车辆舒适、美观,提高市场竞争力,都要对车辆进行装修。在汽车内饰中使用大量可燃材料进行装修,且不进行阻燃处理,一旦发生火灾很容易酿成大火。火灾后车辆面目全非,轻则车辆烧毁,重则造成大量人员伤亡。
汽车是有报废年限的,以我国目前汽车保有量7000万辆计,据专业人士估算,国内每年报废总量在250万辆以上,且还在逐年递增。全国有汽车拆解企业1000多家,拆下的巨量废塑料的处理已经成为社会高度关注的难解之题。目前国内相当部分的车用废塑料还采用焚烧的落后方法来处理,严重污染大气。还有一些采用填埋方法处理。由于塑料很难降解,也造成不小的环境隐患。车用废塑料其实是一种宝贵资源,其再生利用可产生经济价值,节约石油资源,同时可解决环境污染问题。
目前汽车内饰件已经基本实现塑料化,并且塑料化的趋势正由内饰件向外装件、车身和结构件扩展,今后的重点发展方向是开发结构件、外装件用的加强塑料复合材料与高性能树脂材料。如果能通过初始的设计使这些高性能的塑料若干年后能再生利用,就能节约大量的宝贵资源。
塑料其自身的性能独特:质量轻、比强度高、易加工成型、优异的电绝缘性、绝热性和耐化学腐蚀性等,已成为现代工业的支柱材料之一,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。然而,正是由于塑料的某些优异性能,导致其使用后的废弃物不易腐烂,日积月累,严重影响了地球的生态环境,已引起了世人的极大关注。目前,全球塑料制品的总量早已超亿吨。我国的塑料制品也近千万吨,废旧塑料的总量也将急剧增长,环境与发展的矛盾将越来越突出,因而对塑料废弃物的治理,已受到社会和人们的极大的重视。
随着全球经济的日益发展,能源与环境已经成为最重要的两大主题。中国作为能源大国和需求大国,废旧塑料的回收循环利用可为国家节约资源,缓解国内塑料原料供需矛盾,是对我国塑料原材料紧缺的有益补充,也是国内塑料业可持续发展的必由之路。将废旧塑料回收加工后生成再生塑料,做到循环生产的同时,还可以减少对石化原料的消耗。再生塑料有着突出的价格优势,更强大的市场潜力,做好废旧塑料回收利用,节约能源、保护环境,应当得到社会各界的支持。
目前汽车使用的塑料由几十种高分子材料组成。当前世界各大汽车公司致力于减少车用塑料的种类,并尽量使其通用化。未来汽车在工程塑料类型的选择上将会发生巨大的变化。这将有利于材料的回收再生和生态环境的保护。研究汽车新材料的最终处置问题至关重要,从某种程度上讲,关系到它的生存与发展。目前,汽车上约占自重25%的材料无法回收再用,其中,1/3为各种塑料,1/3为橡胶,还有1/3为玻璃和纤维。鉴于这种情况,世界各国都花费大量的人力、物力进行材料的回收再生问题的研究。
2车用废旧塑料的分类氟塑料是各种含氟塑料的总称,由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得。按数量及用途来说,以聚四氟乙烯为最重要。以聚四氟乙烯(PTFE,简称F4)为代表的氟塑料具有一系列优良的使用特性,耐高温,长期使用温度达200耐低温,在°C以下仍柔软,耐腐蚀,能耐王水和有机溶剂;耐气候,在塑料中最佳的老化寿命;高绝缘,体积电阻达1018ncm,而且介电性能几乎与温度及频率的变化无关;高润滑,具有塑料中最小的静摩擦因数;不黏附,有固体材料中最小的表面张力而不黏附任何物质;无毒害,具有生理惰性,宜与血液接触。由于氟塑料兼备以上种种实用性能,使它可在国民经济的许多领域大显身手,广泛应用于防腐蚀、密封、支承负荷、防黏、电气绝缘、医疗卫生及家庭日用品等方面,已成为汽车、电子电气、化工等不可缺少的重要材料之一。
塑料按其结构、性能可分为热塑性和热固性两大类。目前我国能回收利用的则大都是热塑性塑料,因为它是可溶、可塑的。废塑料的来源不同造成废塑料的利用程度不同,价格也不同。首先是颜色,颜色越浅(甚至无色透明),则利用范围越广,如白色,既可调成多种其它颜色,也可做回白色产品,同样价格也高。其次,因为产品的需要,在原料中加入了各种成分。
目前从国内市场上看,主要是CaC3(石粉)的含量决定废塑料的利用价值,CaC3含量越多,价格越低。从肉眼上看,产品不鲜艳,无光泽(亚光除外),则CaC3含量便多;从手感上也会感觉到重,用火烧,则烧的部分会发红,熄后成灰。另外,还要注意增强(指玻纤)产品,目前能利用的增强产品仅PA,PBT,PP等几种,价格都不高。根据原料的密度来判断该互混的料能否回用。目前问题最多的是ABS和PS互混,PC和PMMA互混,PVC片料(瓶料)和PE片料互混,PE和PP各半互混,这几种料互混后,因密度差不多,很难使用。
废旧塑料成分复杂,主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、泡聚苯乙烯(PSF)和聚氯乙烯(PVC),其它还有聚对苯二甲酸乙二醇(PET)、聚氨酯(PU)和ABS塑料等。除了少数废塑料如塑料制品加工过程中的过渡料和边角料是以单一塑料形式存在,可以直接再生利用外,大多数废塑料都以多种塑料混杂的形式存在于固体垃圾中。由于大多数塑料品种是不相容的,由混合塑料制得的产品的机械性能较差,因此,废塑料再生利用前应按塑料品种(化学结构)进行分类。
可根据不同塑料的用途、性质进行分类。例一13一如:采用目测、手感、密度、燃烧等简易方法,可以将常用的聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等塑料进行分类。再如,根据不同塑料之间存在的密度差异,可将不同种类的塑料置于特定的溶液中(如水、饱和食盐溶液、酒精溶液、氯化钙溶液等)根据塑料在该溶液中的沉浮性进行分类和鉴别。又如,利用不同塑料在溶剂中的溶解性差异,可以采用溶解-沉淀法进行分离。其方法是将废塑料碎片加入到特定溶液中,控制不同温度,使各种塑料选择性地溶解并分选。另外,当废料量大、杂物多时,还可以采用风力筛选技术。此法是在重力筛选室将粉碎的废塑料由上方投入,从横向喷入空气,利用塑料的自重和对空气的阻力的不同进行筛选。
3车用废旧塑料的常见处理方法废旧塑料的处理得当是资源型环保的一部分。
但不可忽视的是,废旧塑料本身处理过程会对环境产生不良影响。塑料废弃物最简单的处理方法就是填埋和简单焚烧。填埋需要占用很多宝贵的土地资源,而且也会污染周边环境和地下水;简单焚烧也会排放有害气体和残渣;同时,由于无法回收废旧塑料燃烧时产生的大量燃烧热而造成能源的巨大浪费,两者均非良策。废旧塑料转化为燃料油的研究已受到了广泛的重视。
废弃塑料的填埋处理与废旧塑料焚烧法相比,废旧塑料的卫生填埋法具有建设投资少、运行费用低和回收沼气等优点,成为目前世界各国广泛采用的废旧塑料最终处理方法。例如:北京市城区周围的几座大型现代化垃圾填埋场中,塑料垃圾比重很大。但废旧塑料由于其大分子结构,密度小、体积大,占用空间大;暴露在空间可随风飞动,在水中漂浮,长期不易分解腐烂,塑料废弃物难以降解,填埋后将成为永久垃±及,成了“不朽之物”;废旧塑料中的添加剂析出后还会污染土壤和水体资源。而且目前废旧塑料填埋作业不规范,技术水平低,废旧塑料填埋场产生的渗滤液污染地下水、大气和土壤。由于该法填埋了大量可利用的废旧塑料,这与可持续利用背道而驰,未能从根本上解决废旧塑料的资源化问题。人们可利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建设填埋场填埋。在废旧塑料填埋过程中只要合理调度,操作机械化,可以大幅度减少处理费用。填埋要求防止废弃物分解、雨淋造成渗出有毒液体污染环境,设有一14一沼气发电和燃烧装置。一般将填埋场铺设防渗层,并用机械压实压平,上面覆盖土层,进行绿化、植树种草、建公园或自然景观,供休息游玩。废旧塑料在美国、加拿大、西欧国家大多采用填埋处理,日本是以焚烧为主。
填埋处理也带来了某些负面效应:占据大量的土地空间;地表处理费用高昂;处理不好又会影响地面的使用;废旧塑料中的有机物、化学助剂、物品残留物产生的气体、渗液对环境会产生一定的污染;填埋使资源废弃不能充分利用,也是对资源和土地的浪费。
废弃塑料的焚烧处理废旧塑料的焚烧处置处理量大、减量性好、无害化彻底,并可回收热能,因此,被各国普遍采用。
随着城市生活垃圾中废旧塑料比重日益增加,废旧塑料焚烧回收热能、发电的可能性越来越大。但是我国目前还没有专一的废旧塑料焚烧炉,废旧塑料焚烧的稳定性差、产生成分复杂的废气和大量毒性极强的污染物,对大气环境造成二次污染,如多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃。因此,要对废旧塑料燃烧排放的气体进行控制,防止二次污染物对大气环境的影响。另外,废旧塑料焚烧法还存在着投资大、设备损耗和维修运转费用高等问题。为了使废弃物中蕴涵的能源得以恢复,一个现代化的焚烧处理厂通常被建成具有严格废气、烟尘和灰渣处理等污染控制装置的发电厂,国外称之为废物产能工厂。美国、日本的这类工厂焚烧处理效能很高,日处理废弃物上千吨到几万吨,焚烧产生的电力价格与核能发电可竞争,排出的烟道气可用于雾化燃油或助燃,节省工厂的燃料10% ~15%,降低工厂费用。废旧塑料采用焚烧处理,可减少填埋需要的大量土地,产生的热能发电使废物转换成能源。
废旧塑料催化裂解汽柴油利用废弃塑料生产无铅汽油、轻柴油,变废为宝,既能解决废塑料对环境的污染,又可补充能源。
废旧塑料催化裂解汽柴油是新技术,有长远生命力的发展前景,具有长期社会、环境和经济效益,解决了白色垃圾处理这一难题,符合当前国家产业政策。该项技术生产过程无“三废”排放,排放气体主要是丙烷、乙烷等低碳烷烃,含量6%~8%,可以采用技术措施加以回收利用,也可以放空火炬烧掉。排渣中仅有少量炭黑、杂质和泥沙,对动植物无生理危害,符合国家排放标准。汽油、柴油是生产、生活的必需品,目前价格不断上涨。废塑料炼油前景将无限光明。以废旧塑料为原料,在催化剂的作用下,通过热裂解反应和催化裂解反应生成汽油和柴油,以实现由碳氢元素组成的高分子塑料向低分子燃油的转化。再经分馏工艺最后生成汽油和柴油。将各种废塑料经人工除去杂物及泥沙后供给热裂解反应釜中,进行热裂解和催化裂解反应生成气相物质(汽油柴油混合物),经过冷凝器呈液态进入分馏塔,分馏后产出汽油和柴油。
石油大学的研究结果是:废聚乙烯裂解所得汽油的辛烷值为88废聚丙烯裂解所得汽油的辛烷值为92废聚苯乙烯裂解所得汽油的辛烷值为93~102=.适当调节进料中三种废塑料的比例,可以生产出辛烷值为90~93=的汽油,同时生产的汽柴油符合国家标准。其次,对废气污染控制。采取措施,加强密封,严格控制裂解产生的气体泄露;尽可能采取低硫矿物燃料,减少二氧化硫污染;裂解气体燃烧后,在排放之前,要经过催化转化或碱液、酸液吸收,防止二氧化硫及氯化氢、氮氧化物、磷化合物污染环境。
6结束语绿色浪潮席卷全球,环保产业已经成为新兴的朝阳产业。努力提高科技在环境保护中的贡献率,同时对我国废塑料再生利用将产生深远影响。在车用废旧塑料再生利用的处理技术中,应根据我国国情,以回收及再生利用为主,填埋、焚烧、热裂解等途径为辅。大力发展改性再生技术可以减少资源浪费,延长产品使用寿命,减少对石油的过分依赖,提高产品附加值,创造经济效益,具有极其广阔的发展前景,值得大力推广。
塑料业界与汽车行业加强合作,共同推进使用环保新材料,提高原材料的可回收率。在抓好车用塑料“出生”环节的同时,也要做好“善终”工作,让车用废塑料的回收再生与利用逐步成为新兴产业。国家应确立汽车塑料应用技术的环保理念,加快制定相关政策,完善鼓励支持车用废塑料等废旧制品回收再利用的法规,加快车用废塑料回收利用技术环节上的创新和开发。同时,汽车工业及相关研究、设计和生产流通等部门应努力开展车用废塑料回收再利用等技术的研究开发,力争在较短时间内使车用废旧塑料不再污染环境。在我国目前状况下,车用废旧塑料再生利用具有巨大的市场空间,是循环经济可持续发展的必然选择。
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