白色污染-废旧塑料的利用

四、废旧塑料的综合利用技术
1.分离筛选 2.熔融再生 3.改性利用 4.裂解 5.高炉喷吹
1 分离筛选
开展废塑料回收利用工作最困难的是废塑 料的收集和成功有效的分离。 废旧塑料的分离筛选,最简单的方法是人工 分拣, 但费时费力。为此世界各个国家和 地区做了大量的工作。 在分离技术方面, 主要有静电筛选法、流 动式风力筛选法、湿式比重筛选法这三种 分离方法。
张松滨等按废聚苯乙烯、溶剂、增塑剂、填料的质量比等 于(30-40)：(50-60)：(3-4)：(1-2)的比例研制出了一种 胶粘剂。该胶粘剂可适用于粘信封、书籍等；粘玻璃效果 也非常好，浸酸、碱48h后无脱胶现象。 张向和等用废旧塑料，按废塑料、混合溶剂、汽油、颜料 +填料+助剂、改性树脂、增韧增塑剂的质量比等于(1530)：(50-60)：适量：(0-45)：(3-10)：(0.5-5)的比例 生产出了防锈、防腐漆，各色莹光漆、高档漆。其性能优 良、附着力好、抗冲击力强，成本约为正规同类涂料的一 半，且设备简单。
⑶聚丙烯塑料(PP)：耐热性、耐腐性、拉伸性和电性能都 较好，不足之处是收缩性较大，低温时变脆，耐老化性能 较差。含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等，洗 衣机框架及机盖，喷水器等。
⑷聚苯乙烯塑料(PS)：常用于制作泡沫塑料制品；是优良 的绝缘材料；无色透明，大多做透明日用器皿，文教用品 等；染色性能好，可制作五光十色的塑料制品和儿童玩具。
(2) 裂解制单体
如果在600-800℃ 高温下, PE的裂解产物 主要是乙烯和苯; PVC的主要裂解产物是氯 化氢; PS的主要裂解产物是苯乙烯。
日本北海道工业开发试验所与日挥公司共同研究 采用流化床热分解炉的废PS热分解工艺。该工艺 以废旧PS与空气为原料, ,生成苯乙烯单体为 62.5wt% 。 日本制钢所研究的是挤出机热分解工艺,以挤出机 为热分解装置, 废旧PS热分解生成物中, 苯乙烯 单体为78.6wt% 。 1989 年初, 湖北化工研究设计所与湖北汉江化工 厂合作建成年处理量50t 聚苯乙烯泡沫废弃物生 产苯乙烯的车间。
二、废旧塑料的危害
1. 视觉的影响。
2.对农业生产的影响。 有资料显示，用石油为原料、氟里昂为发泡 剂生产的塑料制品废弃后难于处理，填埋地下很 难自然降解，其周期需二三百年。
3.危及动物的安全。 飘浮在陆地上或水体中的废塑料制品，被动 物当作食物吞入，会导致死亡，所以它还是家畜 及水产养殖业的天敌。
3 裂解
裂解技术的基本原理是：将废旧塑料制品 中原树脂高聚物通过高温催化裂解将大分 子链分解，使其回到低分子状态燃油、单 体或基本有机原料。
(1) 裂解制油品
通过加热或加入一定的催化剂使大分子的塑料聚 合物发生分子链断裂，生成分子量较小的混合烃， 经蒸馏分离成石油类产品（柴油、汽油、燃料气 等）。
(2) 化学改性
用化学改性的方法把废旧塑料转化成高附加值的其它有用 的材料。化学改性后的废塑料可用作胶黏剂，涂料等。 ⑴废旧塑料做涂料（以聚苯乙烯为例） 制备PS涂料可将废PS溶于适当的有机溶剂中，得到具 有黏性的透明的PS胶。其生产工艺流程如下图所示：
废旧塑料生产涂料要加入溶剂、乳化剂、改性剂、填料等。 ⑵废旧塑料生产胶黏剂
废旧塑料的利用
一、我国废旧塑料的现状
我国1992年塑料原料产量约370万吨，进口量 近200万吨，国内塑料年消耗量近600万吨，成了 世界上十大塑料制品生产国之一。 我国的城市生活垃圾年产出量达一亿吨，并 且正以年增长率10% 以上的速度递增，其中塑料 垃圾占相当大的比重。据报道，北京市生活垃圾 日产量为1.2万吨，其中废塑料含量约为3%。每年 总量约为14万吨；上海市生活垃圾年产出量为1.1 万吨，其中废塑料含量约为7% ，每年总量约为29 万吨 。
高炉喷吹
高炉喷吹废塑料技术实质上是将废塑料去除杂质 后粉碎成小颗粒，掺入煤粉一起从风口喷入高炉 即可。 在高炉中除了发挥提高炉温的燃料作用外，还可 起到还原剂的作用，加上废塑料的发热量比煤高 10%，有助于煤气热值的提高，综合节能效果很好。
1 国外高炉喷吹废塑料的现状
德国从1994年开始进行喷吹的工业性实验, 1995 年6月在德国不莱梅钢铁公司建造了世界上第一套 喷吹废塑料设备, 喷吹能力为7万t/ 年。 在日本, 1996年10月首套投资15亿日元的高炉喷 吹废塑料联合处理系统已在NKK公司京滨厂1号高 炉运行, 年处理废塑料3万t。
2 熔融再生
再生法是指将废塑料重新熔化后制成低价 值的再生塑料的方法。
简单再生利用是把单一品种的废塑料直接 循环回收利用或经过简单加工利用。 复合再生利用是以混合废料为原料，再搀 入其他配料的利用方式。
(1) 塑料合金化
聚合物合金又称高分子共混物，是表观均一但含有两种或 两种以上不同结构的多组分聚合物体系。 将未经分类的废塑料拆解后磨碎，如入增强剂、增容剂与 添加剂混炼合金化，再挤出成型，可制成具有某种特性的 聚合物合金，如：制成各种塑料“木材”产品。
2 我国实施高炉吹喷的可能性
一，适合高炉喷吹的废塑料种类及主要成 分。以不含氯塑料为主。 目前, 我国发生的废塑料量达500～600万 t/ a,可用于吹喷的聚乙烯、聚丙烯和聚苯 乙烯塑料占废塑料年发生总量的71% , 近 400万t, 潜力仍然是巨大的。
二，试验证明, 对于聚乙烯、聚丙烯和聚 苯乙烯类不含氯的废塑料, 通过适当的加 工方法可以制成适用于高炉喷吹的颗粒, 而且比煤粉更容易实现浓相输送。 三，国外喷吹表明, 废塑料在高炉上的利 用率达80%, 仅产生较少的有害气体, 处理 费用较低。
<建材应用>
再生塑料是将废弃塑料经过加工粉碎后形 成的。其自身具有一定的弹性、较高的强 度及耐磨性能、较好的绝缘性能, 因此已 经被越来越多地运用于建筑行业。
ⅰ在保温建材方面的应用(以PS塑料为例)
⑴再生聚苯板 再生聚苯板是以破碎的废PS泡沫为原料，加入到粘合剂及 与水混合而成的溶剂中，搅拌混合成浆状，模压成型，最 后干燥而成。价格低，仅为正品PS泡沫板的50%-60%，保 温效果好(5cm厚的再生聚苯板相当于17-20cm厚的加气混 凝土或70-76cm厚砖墙的保温性能)。 废PS泡沫粉碎颗粒 浆体 粘合剂与水混合的溶剂 模压成型 干燥
三、废旧塑料的处理
1.焚烧
废旧塑料的焚烧处置处理量大，减量性好，并能 回收热能，因此，被世界各国广泛采用。 但是，焚烧处置产生大量的有毒有害成分，会对 大气造成再次污染，因此，要对排出的有毒有害 成分进行控制，防止二次污染的发生。
2.卫生填埋
卫生填埋无需从垃圾中分离塑料，从废弃物的收 集到处理都十分简单，而且投资少。 但塑料无法被生物降解，这样它不仅侵占了大片 土地，还对土壤、水、大气等造成视觉污染和潜 在危害，不可取。
(1) 物理改性
这种回收技术是要将废旧塑料与其它塑料或物质 共混, 来提高废旧塑料的力学性能, 制成有用的 制品。 ①活化无机粒子的填充改性 在废旧塑料中加入填料既可以降低塑料制品 的成本，又可以提高制品的强度，但是必须填加 适量，并且应使用性能较好的表面活性剂处理。 常用的无机粒子有碳酸钙、硅酸钙、滑石粉 （3MgO· 4SiO2· 2O）、云母、高岭土 H （Al2O3· 2SiO2· 2O）、炭黑、氢氧化铝等。 2H
②增韧改性 再生塑料的耐冲击性能一般较低，其主要原因是塑料 制品在使用过程中发生了老化，树脂的大分子链发生了降 解所致。通常使用弹性体或共混型热塑性弹性体（TPO、 TPR、TPV）进行增韧改性。
③增强改性 对回收的热塑性塑料可以用纤维进行增强改性，经此 改性后，复合材料的强度和模量可以超过原来树脂的强度 和模量。 以玻璃纤维增强的聚丙烯具有较低的密度，低廉的价 格以及可以循环使用等优点，目前正逐步取代工程塑料与 金属在汽车仪表板，汽车车身和底盘零件中的应用 。
4.生活垃圾难以处置。
正因为废旧塑料的危害程度较高，而且 现在废旧塑料的产生量也相当大，因此 我们必须研究废旧塑料的利用方法。
三、废旧塑料的种类与辨识
（一）种类 ⑴聚氯乙烯塑料(PVC)：可塑性优良，价钱便宜，故广泛 应用于日常生活及工农业生产中；电气工业上，主要用作 绝缘材料。
⑵聚乙烯塑料(PE)：根据密度的不同分为高密度聚乙烯 (HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE) 。高密度聚乙烯具有较高 的使用温度、硬度、机械强度和耐化学药品的性能，可制 成各种容器；低密度聚乙烯质轻、柔性、耐寒性、耐冲击 性较好，广泛应用于生产薄膜等。
⑵保温砂浆 PS保温砂浆属新型轻质保温材料，以泡沫颗粒为主要轻骨 料，再加入珍珠岩散料、水泥及一定比例的混合粘合剂配 制而成的砂浆。 PS塑料 泡沫颗粒 珍珠岩散料 水泥
砂浆
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Sullivan 等把废旧聚丙烯、废橡胶和无机填料云 母等混合成型, 制成可用于建筑的墙砖, 由于含有 许多易挥发的组分, 在加热成型中, 这些挥发组分 会使成型制品形成泡沫结构, 使砖密度小、重量轻, 并且隔音和保温, 通过改变成型模具, 可加工成任 何形状, 深受建筑商的欢迎。 张金安等通过大量试验研究, 以二级粉煤灰和42. 5R普通硅酸盐水泥为胶凝材料, 以废旧泡沫塑料 为骨料, 辅以憎水剂和自配的微膨胀剂,研制开发 了废旧泡沫塑料- 粉煤灰防水保温材料。
(5)聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)：PET具有优良的特性 (耐热性、耐化学药品性、强韧性、电绝缘性、安全性等)， 价格便宜，所以广泛用做纤维、薄膜、工程塑料等。
塑料制品小常识
塑料制品上的三角标 每个塑料的器皿，在底部都有一个 数字 ( 它是一个带箭头的三角型 , 三角型里面有一个数 字 ) 。 假若数字在 “05” 或以上就可以循环再用 。 而数字愈 大愈安全 。 假若小于 “05” ，即 “04” 或以下，甚至 没有数字， 请勿再利用或加热使用 。
(2) 制土工材料
利用废PP或HDPE加工成 降低地表水位的盲沟或 防止滑坡塌方的土木格栅。
利用废尼龙、HDPE、PP 可制造护坡植草的丝网。
以废PVC 或LDPE加工 防漏或保水的土工膜。
2 改性利用
为了改善废旧塑料再生的基本力学性能， 满足专用制品的质量要求，可采取各种改 性方法对废塑料改性以达到或超过原塑料 制品的性能。主要有物理改性和化学改性 两种方法。
ⅱ塑料防渗补漏剂
以废旧塑料纺织袋、塑料薄膜、泡沫塑料 等废塑料原料配以合理的增塑剂、固化剂， 采用低压冷溶反应生产而成。是一种能够 迅速防止房屋渗漏的新型建筑补漏剂。
ⅲ 在混凝土方面的应用
将再生塑料粉碎成不同粒径的颗粒直接加入混凝 土材料中制作成新型混凝土称为再生塑料改性混 凝土。 将塑料废弃物进行回收、分类、清洗、破碎成颗 粒状或粉状后掺入混凝土当中, 所形成的再生塑 料改性混凝土虽然在物理、力学等性能方面有所 降低, 但能够约束混凝土内部裂缝的产生和发展, 使混凝土表现出更好的延展性。塑料本身不溶于 水, 较难溶于化学溶剂, 用其形成塑料混凝土抗 渗性优于普通混凝土。
⑴静电筛选法：利用各类塑料静电发生状 态及带电情况不同从而将各类塑料分离的 方法。 ⑵流动式风力筛选法：从倾斜筛下部鼓入 空气, 使废旧塑料碎片流动而分离的方法。
⑶湿式重力筛选法：根据塑料的密度差,利 用水或其它液体进行分离的方法。
最新研究
分离技术的研究, 最近又取得了突破性的进展, 自动分拣技术也不断地在更新完善。 日本塑料处理促进协会利用旋风分离原理和塑料 的密度差, 研究水力旋风分离技术。分离装置能 有效地将密度小于水或大于水的塑料分离出来。 利用热源识别PVC也是近年研究成功的一种方法。 德国Refraki公司根据各种塑料的熔融温度不同的 特性, 利用加热将在较低温度下熔融的PVC从混合 废旧塑料中分离出来。