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废塑料的回收利用
添加时间: 2010-4-2 23:16:51 文章来源: 文章作者: 点击数:2642
董雪波[1]
(成都理工大学材料与化学化工学院,四川 成都 610059)
摘要  分析了废塑料引起的“白色污染”对环境、人类的影响与危害。提出了废塑料的来源、收集与分离等,介绍了填埋、焚烧回收热能、再生利用与改性利用、化学循环利用和综合利用等目前废塑料常用的回收和利用的方法,最后提出了相关的建议和对策。
关键词  废塑料  白色污染  回收利用
Recycling and reutilizing of plastic rubbish  Dong Xuebo. (College of Materials and Chemistry & chemical Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059)
Abstract: The harm of “white pollution” caused by plastic rubbish to environment and people is analyzed in the paper, and its origin, collection and prevention and cure are summarized. Some ways and advice about plastic recycling and reutilizing are briefly introduced.
Keywords: Plastic rubbish  White pollution  Recycling and reutilizing
塑料是一种人工高分子合成的聚合物,是较为新型的工业材料。塑料与钢材、木材、水泥一起共同构成现代工业的四大基础材料。在国民经济中占有重要地位。由于它具有重量轻、耐腐蚀、强度高、易加工成型、外观美观、色泽鲜艳等性能及生产和使用中可节省能源等优点而广泛用于工农业与人们的日常生活中。
塑料给人们生活与生产带来方便和利益的同时也产生了大量的污染。有数据表明,塑料总量中约70%~80%的通用塑料在10年内将转化为废塑料,其中有50%将在2年内转化为废塑料。这些废塑料被人们随意丢弃和不恰当处理,给环境带来极大的危害,人们将之称为“白色污染”。为了预防与治理“白色污染”,要加大宣传力度和提出一些优惠政策,号召全体公民积极采取措施共同治理 [1,2]
影响与危害
在环境方面,由于家用电器、工业仪器仪表等包装物,日常生活中的一次性快餐盒与饮料杯,其他塑料等用完之后被当作废塑料,这些废塑料体积大、重量轻、不易腐烂、不易分解,被随意仍掉后,引起城市环境、道路沿线、河流及旅游景区到处都可以看见“白色污染”状况。在铁路沿线的“白色污染”外国游客感叹其为“中国人造的第二条长城”[3]
在多风地区,乱弃的塑料的危害更大,其对供电系统有很大影响。如,1996年天津电业部门因塑料袋缠绕在架空的线路上而造成短路事故就有多起。还有废塑料是蝇、蚊、各种细菌赖以生存与繁殖的场所,容易引起病菌的传播,影响人们的身体健康。
塑料进入土壤后,因其不透气性而破坏土质,影响植物的生长,从而使农作物减产,动物误食后易引起肠梗阻而死亡;若遗弃在江河、湖海,可导致水生生物的死亡。如,1984年,意大利居民在亚德利亚海打捞上一条死鲸,经解剖后发现它吞下约50个塑料袋,其中几个卡在喉咙处导致窒息死亡。
废塑料本身常混有各种污染物和有害物质。生活垃圾主要来源于家庭及商业服务业,且这类废弃塑料物中常含有大量污染物并可能夹带各种细菌和病原体。
常用的回收方法是填埋、焚烧等。假如埋入地下,废塑料长久不腐烂、不分解,不能被吸收成为有用物质。相反,它不仅占有耕地,且浪费有限的国土资源。在无光照的情况下,微生物很难分解高分子有机聚合物,塑料垃圾填埋后,经200年才会被分解完,在此期间掩埋地不可作为耕地或建筑用地等。
若用焚烧危害则更大,因燃烧时会发出大量恶臭气体,有的还带有致癌、致畸物质,且有的还带有对人体有毒的气体如一氧化碳、硫化氢等。这些气体可与血液中的血红蛋白结合,形成碳氧血红蛋白,使血液供氧能力下降,造成大脑缺氧而发生疾病。另外,有些气体对粘膜有强烈刺激作用,如对肺功能产生危害,严重者可导致肺癌的发生[1]
来源、收集与分离
废塑料来源主要有两大类:一是塑料制成品成型加工厂生产过程中产生的废品、边角料、试验料、混合料等,此类废塑料污染少,一般经过破碎可再加以利用[4];二是在各类塑料制品的使用和消费过程中产生的,从国内看,主要是农用塑料、包装用塑料、日用品消费等领域,此类废塑料通常是两类或多类塑料及其他物质(如金属、玻璃、纸、泥土、水分等)的一种混合体系,既给回收利用带来困难,又使再生制品的质量下降[5]
收集主要是通过商业部门设置的站点,将农用、饮料、食品、包装等行业,以及居民丢弃的废塑料加以回收。根据塑料使用过程或加工成分的差别对其加以分类回收(见表1)。
1 塑料名称及常用制品
塑料名称
常见制品
PE
农膜、家用塑料袋等
PP
编织袋、绳、汽车用保险杠、仪表盘等
PVC
废旧塑料鞋底、硬质板材、管材等
PS
各种泡沫制品、保温材料等
为了便于废塑料的分类回收、处理和利用,我国塑料加工工业协会要求塑料制品上要标明其材料的种类名称[6]
不同树脂的性能有很大差别,难以综合利用。为了使废塑料得到最好的再生利用,最好将回收的废塑料加以分离,使其成单一产品再加以利用。因此,分离筛选是废塑料回收利用的重要环节。目前,采用的方法有人工分离法、利用X射线及热源识别技术、近红外线(NIR)识别机分离、利用水力旋风分离器或利用溶剂的选择性加以分离等。
 
治理“白色污染”最彻底有效的方法是化末端治理为源头控制,即要不断研制开发出新产品,如可降解的“绿色塑料”,减少难降解塑料的使用量。
3.1  开发光降解塑料
指在太阳的照射下,引起光化学反应,使大分子链断解为小分子而降解。如纯聚烯烃塑料加入某些光敏性化合物后,经太阳照射可产生敏化聚烯烃的光降解作用。
3.2  开发生物降解塑料
此类塑料可以被环境中的微生物分解。如利用纤维素、淀粉、木质素等的糖类天然高分子或将其与高分子接枝制得生物降解塑料。 
上述两类塑料的特点是先使大分子链的聚合物发生降解,大分子断裂为小分子,分子量不断下降直至降解完。
回收与利用
4.1  填埋法
填埋后的塑料垃圾经雨水长期冲刷,使大量有害物质带入人类的生存环境,造成对子孙后代的危害。农用地膜的掩埋后,对土壤形成阻隔层,使耕地劣化甚至不能使用,阻碍植物根系发育和对养分、水分的吸收,使土壤毒化、农作物减产等。废塑料在美国、加拿大、西欧等国家大多采用填埋法,但其对环境的污染是一种长期效应,实际应用中要尽量避免使用这类方法。
4.2    焚烧法
为解决掩埋法占地、费用高和对环境的长期危害等情况,不少地方采用焚烧法来代替,并利用产生的热量进行发电,达到废资源的再利用。但在热分解过程中会产生有害气体,如聚苯乙烯塑料在80 ℃以下可保持物质组成不变,当温度大于280 ℃时,其分子量开始下降,产生有害气体,其中苯乙烯单体44%,双体22%,三体及少量甲苯、乙苯等。又如聚氯乙烯塑料,燃烧后产生氯气、氯化氢及二噁英等气体[7],还有一氧化碳、甲醛、氯乙烯、苯乙烯等。
废塑料的焚烧在国外被称为废物产能工厂。在美国、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千吨,而日本在废塑料处理方面主要用焚烧法。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,节省工厂的燃料达10%~15%,降低成本。但在焚烧过程中,作为填充物、染色等的无机金属也会被挥发于大气之中(如铅、砷等有害物质),造成大气污染,因此要加以适当处理。
4.3  再生利用与改性利用
废塑料经清洗、破碎、塑化直接加工成型或造粒后成二次塑料制品,如聚乙烯可直接加工成塑料盒、垃圾桶等;聚丙烯可加工成PP再生打包带、拉丝、纺绳等。
废塑料采用混炼工艺制备多元组分的共混物和复合材料,或采用交联改性、接枝共聚改性等改善某些力学性能,如加入碳酸钙填料提高成品强度,加入顺丁橡胶提高聚丙烯塑料的韧性等。
4.4  化学循环利用
化学循环利用指在热和化学试剂的作用下高分子发生降解反应,形成低分子量的产物。产物可进一步加以利用,如单体再聚合,油品可进行深加工等。目前,主要方法有解聚、热裂解和气化。
解聚是将高分子材料降解成单体或化学原料,用于高分子合成。
热裂解是指塑料在无氧条件下高温(大于700 ℃)裂解,是目前研究较多和用于生产较多的化学深加工方法之一。
气化是将废聚合材料在高温(大于1000 ℃)下裂解成一氧化碳、二氧化碳、氢气作为有机物的合成材料,用于合成甲醇和尿素等工业产品。
化学循环法[8]自20世纪90年代后,在西方工业发达国家获得迅速发展,是近期研究开发热点领域之一。
4.5  综合利用
4.5.1  燃料化
废塑料的热值在25.07 kJ/kg,是一种理想的燃料,可制成热量均匀的固体燃料,但其中含氯量应控制在0.4%以下。普遍方法是将废塑料粉碎成细粉或微粒,再调和成浆液做燃料。这种燃料具有易燃、热值高、燃烧后灰垢少等特点。
4.5.2  热分解成油
废塑料主要有PE、PP、PS等,用它们制成的油可做燃料或粗原料。河南省沈丘县科协高新技术研究所利用废塑料生产的90#无铅汽油和10#柴油经用户使用后,反映良好,吨成本只有1200元左右。经河南省质量监督部门检测鉴定,汽油达到GB 484—93国家标准,柴油达到GB 252—94国家标准,该油具有爆发力好、耐燃烧等特点,对发动机无副作用。
4.5.3  多功能树脂胶
用废塑料生产的多功能树脂胶,具有附着力好、光泽度高、抗冲击强、耐酸碱等优点。工业上可用于生产各种玻璃制品,能大大降低成本。
4.5.4  防渗补漏剂
以废泡沫塑料为原料,配以少量增塑剂,采用热熔工艺生产而成。产品塑化快、干燥迅速、具有密封性好、附着力强、耐酸碱、抗老化、成本低、效益好等特点。其防水防腐蚀性能提高很多,超过常用的塑料油膏与沥青油膏,使用寿命长达20年以上。
4.5.5  带锈防锈漆
用废塑料生产的带锈防锈漆,成本低廉,可直接涂于锈蚀的钢材表面,有渗透、防锈、防腐蚀作用,还可用于民用家俱的表面油漆[9]
除此之外,还可以生产防火宝丽板、防水隔热板等,其潜在经济价值不可估量。
4.6  废塑料与木材的复合材料
由于塑料具有亲油性,而木纤维等是亲水性的,只要解决两者的粘合就可以生产。美国的研究人员利用一种特殊的接枝共聚物分子可将两者有效粘合。实验时,将细木条涂覆上该试剂,然后将塑料酸奶瓶切成细条与木条进行混合,再将混合物放入机器进行加热和挤压处理,最后获得一种坚固的褐色新材料[10]
4.7  其他利用
意大利科学家研究出一种从废塑料的混合物中生产出高强度、高价值的聚合物,方法是在混合物中加入固体二氧化碳,二氧化碳在一定压力下变成液体,产生像热球碰撞一样的轻微爆炸,部分二氧化碳在几秒钟内蒸发成气体,结果是各种分子碎片在分解链的端点和不成对的电子发生高速反应,迅速重新化合,形成坚固的新聚合物。由此所得的复合材料具有同纯聚乙烯一样的强度,与PVC塑料一样坚硬和耐用。
发达国家在回收利用废塑料中已取得了明显的经济效益和社会效益:可节约能源;降低或减少废塑料制品带来的危害;抑制油价上涨;废塑料再生制品,在经济上是便利的;还可以综合利用。如20世纪90年代初,日本废塑料回收率达7%;20世纪90年代末,美国废塑料回收率达35%以上;而意大利在欧洲国家回收废塑料的工作做的最好,废塑料约占回收城市固体废弃物的4%,回收率达28%。我国废塑料的回收工作才刚起步。
建议和对策
可加大废塑料回收利用的宣传力度,采用优惠政策,提高回收价格;进行分类回收,提高废塑料的回收率。另外,废塑料的综合开发利用的前景广阔,市场潜力大,因为其资源丰富,到处可见,且生产工艺简单,技术容易控制掌握,直观性强。但是目前国内对于废塑料的回收利用率不高,建议政府能切实落实废塑料回收、分级利用政策;避免过度的塑料包装;加大科技投入,解决回收利用、降解塑料等问题。
参考文献
1         邱小香.“白色污染”的危害及防治.渭南师范学院学报,2004,3(19):50~51
2         胡其非,吴鸿强.废旧塑料综合利用技术及应用前景.环境保护,1998,(9):29~30
3         丁俊峰. “白色污染”及其消除途径.环境保护科学,2000,(12):19~21
4         岳名正.废塑料的分离技术.塑料科技,1990,(2):30~34
5         周炳炎.废塑料的处置技术.环境保护,2000,(3):17~21
6         杨惠娣.常用塑料鉴别法.中国塑料,1998,12(2):76
7         田洪海,全  浩.固体废物焚烧处理中的二噁英排放.环境科学研究,1998,11(3):5~7
8         刑艳红,胡  莹. “白色污染”及废旧塑料的综合治理.青海师范大学学报,2003,4:64~67
9         徐同考.废旧塑料的处理方法与再生利用.塑料加工,2001,30(2):47~50
10     章  信.废旧塑料与木材的复合材料.塑料,2004,33(1):100 
责任编辑:闵  怀  ( 收到修改稿日期:2006-02-23)
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[1]作者:董雪波,男,1977年生,硕士研究生,主要从事造纸废液中的木质素与废旧塑料相混合制成新型材料的研究。
 
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