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1国外塑料回收现状
美国是世界塑料制品用量最大的国家,2005年消费塑料5100万t,全国拥有6800多个回收点。2000年,美国年生产塑料制品3400余万t,废旧塑料超过1600万t。其中回收利用塑料制品的比例为:包装制品50%,建筑材料18%,消费品11%,汽车配件5%,电子电气制品3%,其它13%。如按废旧塑料材料分类:聚烯烃类61%,聚氯乙烯13%,聚苯乙烯10%,聚酯类11%,,其它5%。20世纪80年代末,美国的废旧塑料回收率将近35%。在20世纪末废旧塑料回收率已达到35%以上。
日本塑料回收利用率已达60%以上。2003年日本塑料制品消费量为1101万t,化学再利用为33万t,占3%左右;热能再利用为387万t,占39%;未利用为417万t,占42%.
2003年澳大利亚塑料消费总量为152.14万t,回收塑料共计18.94万t,回收率约为12%(回收量/消费总量)。其中本地加工再利用13,07万t,出口58678t。回收的塑料中,塑料包装回收总量为134905t,为该年度塑料包装消费量的20.5%。
1.1国外常见塑料回收方式
1.1.1PVC回收利用技术
苏威公司在意大利费拉腊投产了世界上第1套回收软PVC(聚氯乙烯)装置,投资1060万欧元,采用Vinyloop批量工艺,年产8500tPVC。该技术采用甲乙酮混合物在100~140℃和加压条件下溶解PVC及其添加剂,然后逐步蒸发溶液,使PVC从溶液中沉淀生成均相的软PVC,甲乙酮混合物可以循环使用。该装置的原料主要由电缆绝缘PVC组成,至少80%的物料是使用后的废料。第2套Vinytoop装置于2004年在法国投运,该装置特定设计用于回收涂复PVC的漆布和织物。
1.1.2聚酯回收利用技术
日本帝人公司开发了从废弃PET瓶回收对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)的循环利用工艺。在该工艺中,PET瓶先粉碎和清洗,然后溶解在乙二醇中,在EG沸点和0.1MPa下,PET解聚为对苯二甲酸双羟基乙二醇酯(BHET)。过滤除去脏物和添加剂后,BHET与甲醇在甲醇沸点和0.1MPa下,通过酯交换反应,生成DMT和EG。DMT和EG用蒸馏分离,然后DMT再用重结晶提纯,蒸馏回收EG。产品纯度均为99.99%,循环回收费用相当于常规工艺生产DMT和EG的费用。DMT被转化成用于生产瓶级PET树脂的纯PTA(对苯二甲酸)。上述循环回收装置可生产该公司树脂原料的10%。
1.1.3PS回收利用技术
日本东芝Kensetsu公司建设了1000t/a试验装置,用废弃聚苯乙烯(PS)泡沫生产苯乙烯单体。将废PS熔融进入管式反应器,在500~700℃和约50mm汞柱减压下被分解。分解的物料依次进入二座减压蒸馏塔。第一座塔分离较轻组分,第二座塔去除重质组分,生产的苯乙烯单体纯度为99.83%。苯乙烯单体产率为废PS的70%左右,剩余30%大多为重油,用于过程加热。
此外,日本等发达国家先后开发了聚烯烃回收利用技术、聚氨酯回收利用技术、聚碳酸酯回收利用技术等。
1.2废旧塑料的新应用
1.2.1车用热固性废旧塑料用于生产水泥
据欧洲复合物回收公司介绍,目前每年报废交通工具中所含的热固性玻璃纤维增强塑料(GRP)约17万t,预计2015年将达到25.1万t,同时GRP生产中的废物也将由目前的4.7万t/a增加到5.3万t/a。GRP包括整体模塑料和片状模塑料,都含有较多的氧化钙、二氧化硅和氧化铝,是水泥的主要成分,GRP中的树脂可以满足生产30%的能源需求。
1.2.2废旧塑料合成高级新型包装材料
新西兰奥克兰大学高级合成材料研究中心用废旧的聚乙烯塑料牛奶瓶和PET可乐瓶共混合成了一种新塑料。这种新型塑料性能明显优于两种原材料,并且比任何一种原材料的硬度都大,而且阻隔氧的效果提高了2~3倍,非常适合作食品的包装材料。当在该塑料中加入合适的添加剂后,电磁屏蔽性能大大提高,是电子产品理想的包装材料。这种新型塑料可回收循环使用几次而性能不会降低。目前这种新型塑料的生产设备也已由该中心设计制造完成。
1.2.3用废聚酯瓶生产PBT和PC/PBT混合物
GE塑料公司开发的用废旧聚酯瓶制备PBT树脂和PC/PBT混合物。这类树脂主要用于汽车工业,其产品的80%可用PET废弃瓶生产。传统的PBT是由精对苯二甲酸与丁二醇反应来制备,而GE塑料公司专有的工艺,可使废弃聚酯瓶进行化学再生,然后与丁二醇反应。这样既可避免使用另外两种化学品,又可减少相应的能耗和二氧化碳的排放。
由于废塑料种类繁多,因此开发出的用途很多,如利用废塑料生产高密度砖、废聚烯烃转化为芳烃、废塑料解聚为液体燃料、用微波炉分解废塑料瓶等。
2国内塑料回收技术的现状
我国塑料回收再生行业,起步较晚,但发展较快。与一些发达国家相比,塑料回收利用方面的差距,正在缩小。 聚氨酯在170~200℃时开始分解,当温度达到300℃左右,聚氨酯的分解基本完成。聚合物主链上氨基甲酸酯基团在C-O键处断裂,分解生成二异氰酸酯和多元醇,多元醇进一步分解为胺类、烯烃和CO2。在热分解过程中一部分二异氰酸酯产物反应形成二酞亚胺。当温度升高到320℃时,二酸亚胺又分解生成异氰酸酯。产物中的二元胺是二异氰酸酯合成过程中的中间原料,可作为再次合成聚氨酯的原料使用,多元醇也可回收再利用。
2.2等离子体热解废旧塑料
普通的废旧塑料热解方法,因温度、压力、时间、颗粒大小、升温速率等的不同而得到的分解产物不同。根据重粒子温度的不同,废弃物处理的等离子体分为热等离子体和冷等离子体,直流电弧等离子体反应器是目前应用较为广泛的一种发生器,由钨电极和水冷设备构成。热解产物成分为H2、CO、CH4、CO、O2、N2、C2H4,采用电感耦合等离子反应系统。
2.3裂解法
2.3.1蒸汽水裂解
废弃脂类、聚氨脂类塑料在一定温度、压力条件下可用蒸汽水解、裂解。如聚氨基甲酸脂在1atm、250℃条件下用蒸汽水解裂解,产物为多元醇和二元胺,可重新利用。陈可宁等利用超临界水进行了降解垃圾中高分子废物,得到气体、液体和固体产物。气体和液体可用作化工原料,粘稠状产物可用作防水涂料或胶粘剂,残渣可用作铺路或建筑材料。
2.3.2热裂解
热裂解是在反应器中使那些难以分选或污染的废塑料加热到其分解温度(600~900℃),使其分解,利用废塑料热裂解温度特性的差异,吸收、净化得到可利用的分解物。采用分段热裂解分离回收,其工艺流程图如图2。
图2废塑料热裂解工艺流程图
2.4降解法
2.4.1光降解
光降解主要是紫外线照射而降解。整个降解过程是光降解和自由基断裂氧化反应的结合,称为Norrish反应。聚合物吸收紫外光后发生引光作用,使键能减弱,长链分裂成低分子量的短链。在空气中进一步发生氧化作用,然后产生自由基断裂反应,使聚合物分子链断裂,并被逐步降解成能被生物分解的低分子量化合物,最终生成CO2和H2O。
2.4.2生物降解
生物降解是指废旧塑料在自然条件下通过土壤微生物和酶的作用而被分解。对降解起主要作用的是真菌、细菌等微生物,其消化降解作用有三种形式,生物物理作用、生物化学作用和酶的直接作用。使塑料具有降解性的方法有两种:一是利用其本身具有被微生物降解结构的高分子物质;二是把生物可降解的高分子物质添加或掺混入塑料。
2.4.3光-生物双解酶
光-生物双解酶塑料具有光解性和生物降解性的协同效应,是一种降解较完全的理想的降解方式。但由于在生产中涉及到掺配可被生物降解的化学助剂和可被光激发的光敏剂,在工艺和设备等各方面都有较高的要求。
3我国塑料回收行业存在的问题
当前我国塑料回收行业主要存在以下问题。
(1)企业数量众多、规模小、分布广、盈利能力弱,能够引领我国塑料再生行业的企业很少;
(2)进入行业门槛低,重复投资、二次污染严重;
(3)大多数小企业经营不规范,竞争无序易形成恶性循环;
(4)从业人员素质普遍较低,再生塑料品质不高;
(5)行业整体盈利能力不强,影响行业健康发展;
(6)再生塑料有效利用率不高,装备技术水平提升较慢;
(7)社会对塑料再生环保作用的认知度不够,宣传不够;
(8)相关政策扶持力度不够,技术更新投入不足;
(9)沿海与内地差别大,发展极不平衡。
4结语
着重分析了国内外废旧塑料回收的一些现状和我国废旧塑料回收中一些滞后性问题。提出了废旧塑料回收“圈区化管理”的理念,并对建立圈区化工业园区做了大量研究工作,希望能够将废旧塑料回收商家集中到整体工业园区,进行统一管理,注重引导,建立完整的产业链。通过改进废旧塑料回收再生的工艺使废旧塑料再生高质化,力求提高废旧塑料附加值,增加企业效益。通过合理的环境规划,建立健全三废的就地处理和无害化处理。为降低建立产业园区带来的不利影响,希望政府能够积极建立地方性示范点,根据运行情况,再提出进一步推广的较合理方案,最终实现我国废旧塑料的高质化、无害化、循环化使用。
参考文献略