废旧塑料再生利用技术研究进展

   查文网   2020-09-15 00:00:00

  摘 要:综述了国内外近年来废旧塑料的回收利用现状。重点介绍了废塑料的3种复合再生利用技术:制再生粒子、制包装材料、制建筑材料,并阐述了废旧塑料再生利用后产生的效应,提出了废塑料行业加强新技术研究与开发的展望。
  关键词:废旧塑料;再生利用;复合再生;
  文章编号:1674-3520(2015)-10-00-02
  一、引言
  一般来说,废塑料可来源于①塑料制品的使用以及消费过程;②下脚料、试验料、混合料、废品、残次品、边角料等一些塑料制品成型加工厂的生产过程中产生的物件。目前,从国内的情况来看,第一个来源主要是有三个大的领域:用于农业方面的塑料、包装使用的塑料与日常生活用品。塑料的难降解性,导致其废弃物的长期存在下去。而大量的塑料制品特别是其中的包装物使用周期非常短,大约6~12个月时间便废弃,很快以各种途径进入环境中,引起江河流域、交通干线、城乡结合部、旅游景区、农田的"白色污染"。废旧塑料成为垃圾,一方面造成社会财富的巨大浪费,另一方面严重污染环境,并破坏生态平衡。据报导,全世界每年向海洋和江河倾倒大量塑料垃圾,造成鱼类大量死亡。另外,大量塑料垃圾分散于土壤中,影响土壤的透气性,不利于作物生长。纪录片《塑料王国》向我们展示了沿海各省的大型废塑料产区,他们回收来自美国、德国、法国、澳大利亚、韩国等多个国家的塑料垃圾,其中含有生活垃圾和医疗垃圾。在国外被弃之不用的废旧塑料,进入中国后被以粗放的方式回收处理,引发的是严重的环境污染,并最终损害公众的健康。
  2014年国家发改委、科技部、工信部等 6部委近日发布《重要资源循环利用工程(技术推广及装备产业化)实施方案》,提出了废塑料循环利用工程的目标和任务是,开发废塑料改性等高值化利用技术、废塑料回收利用二次污染控制技术及专用设备,研发阻燃塑料、纸塑、铝塑、钢塑复合材料等分离技术,推广废旧塑料破碎分选改性造粒生产线、废塑料自动识别及分选技术,重点研发pet瓶、ps泡沫塑料、农地膜等废塑料的分拣加工技术。迫于当今经济发展和环境保护的压力,废旧塑料的资源化利用技术的开发与创新成为了各高校、团体和机构研究的热点问题。废旧塑料回收与再利用拥有的巨大的市场潜力也将推动废塑料行业企业的迅猛发展。
  二、废旧塑料回收利用的现状
  (一)国外
  美国是世界塑料生产大国。早在20世纪60年代,美国就已开展对废旧塑料回收利用的广泛研究。1976年,美国颁布了《资源保护与循环利用法》,简称(rcra),并授权联邦环保局制定具体的法规和实施纲要。2011年,美国消费类废塑料瓶的回收量达到118万t,比2010年增加1.7%,塑料瓶的回收率已达28.9%。 废pet瓶在2011年的回收利用量为72.8万t,回收率达29.3%。再生利用的废pet瓶,38.3%用于生产化纤,19.4%用于包装膜,11.5用于打包带,23.3%用于食品用瓶,5.5%用于非食品用瓶[3]。
  日本是塑料生产第二大国。20世纪80年代,其年均废旧塑料排放量占生产量的46%。20世纪90年代初,日本回收利用废旧塑料率为7%,燃烧利用热能率为35%。2007年,日本废旧塑料的总排出量约为994万吨。其中,用作发电的有289万吨,用作发热的有132万吨。通过三种循环再造法再造的有效利用率为73%,2008年有效利用率达到了76%。 据日本废塑料再生利用技术协会统计,2011年,日本全国共产生废塑料952万t, 有744万t得到有效利用,占全部废塑料的78%。大部分是新能源转化,作为塑料材料得到回收再生利用的仅占22%。
  近年来,加拿大废弃塑料的回收再利用率得到大幅度提高,三分之二的废塑料得到回收再利用。2011年,约268.8万t塑料废弃物得到回收。消费类塑料包装废弃物的回收再利用率同比提高24%,其中以非瓶类硬质包装物的回收再利用率同比跃升明显,高达70%;塑料瓶的回收率增加19%;而塑料袋的回收率亦有%的提高。目前,每年仍有大量无法回收的废塑料被地下填埋。加拿大塑料工业协会下属机构的最新研究表明,如将这些废塑料用于炼油,可生产出燃料900万桶,足够60万辆汽车行驶一年;如作为燃料供给电厂发电,则可供50万户居民全年之用。
  (二)我国
  2003年,我国规模以上工业企业塑料制品产量达到1700万t,如果算上小型企业,保守估计产量达2500万t。若按塑料制品中有20%为可回收塑料计算,则我国可回收塑料废弃物每年约有400万~500万t,而这不包括企业生产中产生的边脚料和没使用过的残次塑料制品回收。然而,2003年我国回收废旧塑料却只有200多万t。2012年国内相对实际的塑料消费量大约为5500万t,塑料制品的废弃率高达45%~55%,废旧塑料回收率仅为29.3%。2013年国内相对实际的塑料消费量大约为5900万t,废塑料产生量为3300万t,再生利用量为2150万t,废旧塑料回收率仅为23%。我国在 2007 年开始先后出台了《废塑料回收与再生利用污染控制技术规范》(试行)、《生活垃圾处理技术指南》、《农村生活污染防治技术政策》、《废塑料加工利用污染防治管理规定》。
  三、废旧塑料的再生利用技术
  (一)废塑料的单纯再生利用
  废塑料的简单再生利用主要用于回收塑料生产及加工过程中产生的边脚料、下脚料等,也用于回收那些易清洗和挑选的一次性废弃品。该方法国内已经比较成熟,如利用废农膜压制花盆、盘、垃圾桶;利用废pp生产编织袋、打包带、捆扎绳、仪表盘、保险杆;利用废聚氯乙烯生产管材等。由于简单再生利用的制品性能欠佳,一般只能用于档次较低的塑料制品。
  (二)废塑料的复合再生利用
  复合再生是指对已无使用价值的塑料种类分选、前处理配合、熔融、混炼、成型等工序处理,生产出再生的塑料制品。该工艺是以混合废塑料为原料,再参与其它配料的利用方式。   1、废旧塑料制再生粒子
  2000年4月,新日铁化学公司以所拥有高市场占有率的阻燃性聚苯乙烯(ps)为中心,使用配料调配技术将废塑料的物性恢复到原来状态,再生做成塑料颗粒。废旧塑料再生粒子在国内需求量很大,如一家中型农膜厂,年需用再生粒子1000吨以上,一家中型鞋厂年需用再生粒子2000吨以上,小型私营塑料企业,年需用再生颗粒也在几百吨以上。但供给方面,以苏州为例,据权威人士估计,苏州市全年的废旧塑料总量在350吨左右,可制造塑料粒子300吨左右。而实际上,苏州一个公司一年的需求量就在3000吨左右,供给根本满足不了需求。目前,全国各地塑料市场高压聚乙烯原料的平均价格为7000元/吨,而再生颗粒平均价格为3800元/吨,每吨相差3200元,因此,许多塑料加工制品厂都选用再生粒子作为原料。
  2、废旧塑料制包装材料
  2004年4月,武汉现代工业技术研究院的科研人员,采用pe、pp、pvc废旧塑料和农作物秸秆及木质纤维等材料再生为新型环保工业用包装托盘的生产技术开发成功。应用该技术不但可以生产包装用托盘,并且可生产多种工业用包装材料,如包装箱、支撑架、防潮垫仓板、建筑用模板等制品。该产品除具有硬度高、装饰性好、防潮防腐、无蛀虫、抗静电、阻燃等优点外,其使用寿命比一般木质包装材料长达5倍以上,与新塑料制成的包装材料使用寿命一样,而成本可降低50%以上。
  3、废旧塑料制建筑材料
  生产建筑材料是废塑料资源综合利用的一个重要方面,已成为国内应用较广泛且技术比较成熟的再利用方式。废塑料制备具有防水、保温等功能的建筑材料,有望创造可观的经济效益和社会效益。武健[8]指出利用废泡沫塑料可用于制备防水涂料和保温材料,制备出的防水涂料可以常温速干且耐水时间长,可以替代防潮油用于瓦楞纸箱和纤维板的防水。用废聚苯乙烯泡沫塑料制成的铝塑板比泡沫混凝土、沥青玻璃棉毡等建材的保温性高,且经冬天实际检测不会出现反霜、结露现象;此外,将废聚苯乙烯泡沫塑料制成铝塑板的工程造价低,操作简便,损耗量小,尤其在北方采暖地区具有广泛的用途和良好的市场前景。还可向废塑料中加入粉煤灰、碳酸钙、石墨等填充物制备建筑瓦料,可以降低瓦料的生产成本、提高瓦料的硬度、增强瓦料的耐热性和稳定性。是一种所产价值极高的废塑料回收再利用的方法。龙斌等[9]选用废弃聚乙烯(pe)、pp来改性防水材料10沥青,发现最好的配比条件是沥青(36g)、相溶剂eva(1.5g)、pe、pp(7.5g)。改性沥青与未改性的沥青相比,高温稳定性及抗冲击性能更高,低温抗裂性更好。吴彦[10]用焦化厂的废液、水泥厂的窑灰、垃圾堆的废塑料,与煤焦油,聚氯乙烯共混、热塑、交联、混炼而制备的新型防水材料,具有低温柔韧性好,冷作业施工,单层防水,一次性完成防水作业等特点。王秀岩[11]发明的由废聚苯乙烯为基料制得的一种耐水性、耐寒性突出的建筑装饰粘合剂,适于在卫生间、地下室、鱼缸、水池、游泳池、桥梁破损修补等防水、防潮性要求高的场所使用,成本较低。蒋正武等[12]发明的一种由水泥、聚合物乳胶粉、废弃pp纤维、膨润土、水性硅烷 硅氧烷乳液、石英砂和水按适当配比和一定的工艺制备的建筑内外墙用的环保型防水保温砂浆,具有优良的保温隔热性,以及良好的耐水、防水、抗渗性能。
  四、废旧塑料再生利用后产生的经济效应和社会效应
  随着废塑料回收及再生利用技术的不断开发,回收料及改性再生塑料应用领域得到不断扩展,含废旧塑料的再生制品由于其绿色低碳而获得相关环保认证并得到推广使用,成为塑料原料重要补充。2012年数据显示,我国回收再生利用废塑料总量约占到塑料消费总量8400万吨的29.6%,与当年合成树脂消费总量7063.3万吨的1/3相当,等于节约使用2486万吨原料,或等于节约5000~7000万吨原油及大量减少炼制乙烯生成的co2、so2排放以及减少生产垃圾填埋1600万吨,并节省70%的工业能耗[5]。可见,合理的对废弃塑料改性不仅能够提升废塑料使用性能,还能够显著减少资源的浪费,实现技术和市场双赢效果。在"十二五"号召下,世界电子电器跨国公司已经开始在it行业、电视机行业、成像设备行业和小家电等行业中使用回收塑料,其市场需求量日益扩大。
  五、结论
  目前,我国陆续开展了废旧塑料回收利用技术的科研开发工作,在回收废旧塑料制取油品,利用废旧塑料制备建筑材料等领域取得了一定的进展,但技术还不是十分成熟。2015年新环保法的颁布和执行,对废塑料行业企业有了更严格的要求和考验。因此,政府和企业应加大投资和扶植力度,加强设备和工艺的升级,加快新技术的研究和开发步伐,努力打造一条由实验室到产业化的高速路,不断开发出不同类型的具有较高使用价值的产品,扩大废弃塑料的再生利用领域,早日赶超世界上废旧塑料回收利用起步较早的国家,为我国节约能源,改善环境做出贡献。
  参考文献:
  [1]郜娅,魏春雪. 浅析我国塑料回收利用技术[j]. 化工管理,2014:105
  [2]关于印发《重要资源循环利用工程(技术推广及装备产业化)实施方案》的通知. 发改环资[2014]3052号
  [3]李丛志. 发达国家废塑料再生利用现状及对我国的影响[j]. 再生资源与循环经济. 2013,6(4):38-44
  [4]王茜. 废旧塑料循环再造产品的思考―日本的经验及对我国的启示[j]. 美术大观,2015


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