废塑料的综合处理利用技术

石油工业突飞猛进地发展，促进了塑料产品的生产。由于塑料的广泛用途及其良好的使用性能，塑料与钢铁、木材、水泥构成了现代工业的四大基础材料，在国民经济各个领域中得到了广泛的应用。伴随着塑料生产和应用的扩大，塑料对环境的污染问题日益严重。这些废弃塑料以各种途径进入环境中，引起江河流域、交通于线、城乡结合部、旅游景区、农田的“白色污染”。废弃塑料在环境中已经成为了一个社会公害，公众越来越关注，成为一个亟待解决的环保问题。随着科学技术的飞速发展，人们对“白色污染”的认识亦在不断深化。政府也在逐步采取措施进行有效的管理。本文通过对“白色污染”的有关调查，概述我国废塑料的处理措施和治理技术。 
1“白色污染”的现状 
我国从20世纪80年代开始在农业生产中使用地膜覆盖技术，在增加了农作物产量的同时也产生了大量的废旧农膜。20世纪90年代以来，各种塑料袋和一次性餐具的广泛使用给顾客带来了很大的方便，但是，由于人们对废塑料带来的环境问题缺乏认识，将大量的废旧塑料制品随意抛弃，引发了新的环境问题。主要表现在视觉污染和潜在的危害两种危害。 
视觉污染是指散落在环境中的废塑料制品对市容、景观在审美方面的破坏。在大城市、旅游区、水体中、铁道旁散落的废塑料给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的整体美感。 
潜在的危害是指废塑料制品在进入自然环境后，因难以降解而带来的长期的、深层次环境问题。其危害有：1)废塑料制品在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。根据一些产粮地区的试验统计表明，连续使用2年农膜以上的麦田，每亩残留农膜碎片6.9kg，小麦减产9％；连续使用5年农膜以上的麦田，每亩残留农膜碎片25kg，小麦减产26%。2)抛弃在陆地上或水体中的废塑料制品，被动物当作食物吞入，导致动物死亡。如倾入海洋中的塑料制品日积月累，队海洋生物的生存构成严重威胁，千年海龟将其当作海蜇误食而亡。3)进人生活垃圾中的废塑料制品很难处理。生活垃圾中的废塑料成分所占的比例从196增加到4％左右，有的城市达到8％～10%，体积比可占到1/3。在填埋处置过程中，因其难以降解对垃圾渗滤液的渗透和垃圾沼气的收集、导排产生影响。 
2废塑料的回收与利用 
2.1废塑料的回收 
废塑料的来源大体上分为两大类，一类是来自塑料制品成型加工厂在加工成制品时不可避免地出现废品、残次品、边角料、下脚料等。我国沿海等地进口的可作原料的废塑料，大部分就是这类物品，它们污染较少，一般经过破碎即可利用。另一类就是来自于各类消费使用过程中的塑料制品，主要是日用品、包装用塑料、农用塑料等，这类废弃的塑料品种多，使用频率高、使用面广、使用量大，而且随机性强，大部分与土壤、生活垃圾混合在一起，成分复杂，是废旧塑料的主要来源，回收难度大。据调查，目前各大类塑料制品所占的比例约为：包装用塑料制品占27%，塑料日用品占25%，农用塑料占20%，此三类塑料制品占全部废塑料制品的72%。这类废塑料是造成“白色污染”的主要原因。从我国目前回收利用这类废塑料的情况看，与其说再生利用困难，不如说回收的工作更难。 
2.2废塑料的分选 
由于环境中废塑料成分复杂，常常混有砂土、织物、垃圾，因此，在实际应用中，不仅要将废塑料从这些杂物中分离出来，还要把不同种类的废塑料也应当归类才能满足其回收使用要求。分选的目的就是要清除废塑料中的沙石、织物等杂物，并把混杂在一起的不同品种德塑料制品分开、归类。常见的分选方法有：手工分选法，其缺点是效率低，其优点是可将散落在环境中的零星废塑料收集起来，容易将不同品质、颜色、形状、大小的废塑料分类收集起来；风力分选，依据废物中各种密度的不同，随风飘移的距离不同而进行分离，适应于分离石块、砂粒等。此外，还有磁选分类、静电分类等分类的方法和措施。总之，一般城市垃圾的分选技术均适用于废塑料的回收分选。 
废塑料分选后还要依据废塑料成分的差别进行分类，为下一步利用做准备。按废塑料的成分进行分类，一般可以分为：①聚乙烯(PE)：农膜、家用塑料袋等；②聚丙烯(PP)：编织袋、塑料绳、汽车用保险杠等；③聚氯乙烯(PVC)：废旧塑料鞋底、硬质板材、管材等；④聚苯乙烯(PS)：各种泡沫制品、保温材料等。 
2.3废塑料的再生利用 
2.3.1概述 
废塑料回收的关键是对其进行再生利用，主要是熔融再生，分为简单再生利用和复合再生利用两大类。 
简单再生利用是针对单一品种的废塑料直接循环回用或经过简单加工后加以利用。例如，加工厂的残次品下脚料、拆解下来的包装材料等，除直接回用外，还可以将其简单加工为填充物、防震包装材料，或生产无纺布、隔音隔热板、加塑混凝土和土地改良剂等，并可以熔融切片造粒，做为半制成品出售。复合再生利用主要针对从流通、消费领域回收的废塑料为原料，经分选、预处理、熔炼、造粒、成型等工序而再生利用的方式。几乎所有热塑性废塑料都可以再生回收利用。废塑料经干燥后热熔，可生产再生塑料板材、管材、包装容器等。 
2.3.2预处理 
不论何种废塑料制品，在制备回收废塑料的再生粒料前都应进行预处理，包括分选、清洗、干燥和破碎。 
目前，在我国清洗工艺采取人工清洗和机械清洗两种方法。人工清洗工作效率低，手工作坊式的塑料加工厂主要采用人工清洗。机械清洗效率高、效果好、适应广，将混有沙土、脏物的废塑料放入温热的洗涤液中浸泡数小时，再用机械搅拌，通过摩擦与撞击除去杂质和污物。清洗时，应根据不同的污染物分别使用不同的清洗剂，可选择直接用清水、盐水作清洗剂的机械清洗方法。清洗后的废塑料可采取风干、离心脱水等措施进行干燥。 
废塑料在简单加工前还需进行破碎或剪切，以便进一步熔融再造粒，但有的单一品质的废塑料也可直接进行简单加工。破碎设备主要有压缩型粉碎机、冲击型粉碎机、剪切式粉碎机，上述设备在我国分别有各种不同的型号和系列。 
2.3.3熔炼、造粒 
经过与处理后，应对各类品级的回收料进行熔炼和造粒，为制成品打基础，其一般流程如下： 
1)废聚乙烯(PE)、废聚丙烯(PP)的利用。 

2)废氯聚乙烯(PVC)的利用 

3)废聚苯乙烯(PS)的利用。 
将废PS泡沫塑料在140～190℃下烘烤，使其收缩脱泡，冷却后进行粉碎选粒，工艺如下： 

2.3.4成型 
成型是指废塑料复合再生利用的最后过程，经过此道工序，废塑料可以被生产成再生塑料板材、管材、包装容器等。主要的成型工艺有模压成型、挤塑成型、注塑成型、压延成型和吹塑成型等。各种工艺之间优缺点的比较如表1。 
表1各种工艺之间优缺点的比较 


2.4废塑料的最终利用与处置 
废塑料不可能无限地回收与循环利用下去，最终总要以不可用的废物形式进人到环境中，或者改变其原有的塑料性质而成为其它物质。即废塑料不再以塑料形式回收利用而实现其最终的处理与处置。 
2.4.1废塑料的焚烧 
由于废塑料直接燃用时二次污染危害很大，且收集足够的废塑料和设置高效焚烧设备均有困难。更为合理的做法是利用废塑料制造成垃圾固体燃料，即用垃圾和废弃的塑料经处理后压缩成型制取的固体燃料，在美国称RDF(Refuse Derived Fuel)，在英国及欧洲则称WDF(Waster Derived Fuel)。 
RDF燃料生产后可集中进行有效利用，加上其发热量高而均匀，形状一致，故燃烧和发电效率均高于一般的垃圾焚烧发电站。且在加工过程中经干燥、脱臭处理并加人消石灰后，烟气和二恶英等污染物的排放量较少且易于治理。但干燥与加工过程所需的能耗较高。通过RDF燃料的焚烧回收热能、供给热水、生产蒸汽和发电，实现对资源的合理利用。 
2.4.2废塑料的热解热解是在无氧或缺氧条件下对废塑料进行高温加热使其分解。热分解温度取决于废塑料的种类和组成以及回收的目的产品。温度超过600℃时，热解的主要产物是混合燃料气，如H2、CH4、轻烃；温度在400-600℃时的主要分解产物为混合烃、石脑油、重油、煤油混合燃料油等液态产物和腊。聚烯烃等热塑性塑料热裂解的主要产物是燃料气和燃料油。废PS塑料热解产物主要是苯乙烯单体，而PVC塑料热分解产生氯化氢酸性气体。 
目前我国有关单位研制出利用回收废PE、PP塑料生产无铅汽油、柴油技术，并已获得规模化生产，生产的成套设备已出口美国，该技术对于治理“白色污染”是一条很好的途径。工艺原理为：将废塑料经初步分选处理后加人反应釜中，在催化剂(多次改性的Y型分子筛和高效活性的氢氧化铝)及一定温度作用下进行裂化反应，反应后可以生成汽油、柴油，经冷凝进人储罐分离杂质和水分，总收率85%～87％。再加热后进人分馏塔将两种产品分开。催化工艺分出的气体通过火炬进行最后处理，所得到的轻组分为汽油，重组分为柴油，残渣作为焦油处理，重新参加二次反应。该工艺的特点是：裂解温度低，反应时间短，产品收率高，设备投资少，但催化剂用量大，残渣分离难，需进一步解决。 
2.4.3废塑料的自然降解 
传统的塑料难以自然降解，在自然环境状态下残留时间很长。20世纪70年代，国外开始了降解塑料的研究工作，当前降解塑料主要有：光降解塑料、生物降解塑料、光-生物降解塑料等。从总体水平而言，仍处在技术有待进一步深化研究、工艺进一步完善，并致力于提高性能、降低成本、拓宽用途和推进市场化的进程。降解塑料从其摩尔质量变化、结构、微生物分解变化、外观变化等研究来看，降解塑料从一定程度上来说是中降解的，如有的光降解塑料材料在夏季曝晒半个月就可变得很脆；生物降解塑料由于塑料原料中反加了淀粉类物质，促进了微生物的消化分解，而且掺加了不同量的淀粉的降解塑料其分解释放最终产物CO2量是不同的。降解塑料尽管从初始机理上得到肯定，但随着降解的时间推移，其降解难度越来越大，远远达不到在短时间内完全或绝大部分可控降解的要求。而且完全降解塑料还处在实验研究阶段，成本很高导致应用范围大受限制。因此，目前技术条件下，降解塑料不可能全面也无法全面替代普通塑料。 
3结论与建议 
通过以上分析可以看出，废塑料有许许多多的回收利用和处理方式，也就是说消除“白色污染”并不是没有技术，而是有各种回收利用、处理处置技术。然而，治理“白色污染”是一个庞大的系统工程，需要各部门、各行业的共同努力，需要全社会的共同支持和参与。针对有关问题提出以下建议： 
加强宣传教育。大力开展宣传教育，让大家认识到问题的严重性，既要自觉遵守法规，又要制止身边的不良行为。制定政策，加强管理。要以法规的形式确定生产者、销售者、消费者回收利用的义务。 
制定适当的经济政策，建立良好的运行机制。充分利用经济杠杆的调节作用，在回收和利用之间确立一个有利于利益的机制。 
研究新材料、新工艺，寻求切实可行的替代品。鼓励开发无污染、少污染的新材料、新工艺，扶持绿色包装材料地生产企业。以替代品作为治理“白色污染”的补充措施。相信通过实施“以教育为先导，以管理为核心、以回收利用为主要手段，以产品替代为补充”的办法，一定能够治理废塑料造成的“白色污染”。 
参考文献 
1苏政权.再生资源研究，1995，(4):18 
2陈占勋编著.废旧高分子材料资源及综合利用.北京:化工出版社，36 
3常玉宏.环境与开发，1996，(4):25 
4邹盛欧.石油化工，1996，(8):32 
5管运启.塑料，1992，(6):28