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废塑料的资源化技术——回收再利用

陈荔峰
（莆田市环境监测站）
摘 要 分析废塑料现存处理方式不当引起的危害，提出了废塑料回收再利用的必要性，然后在分析废塑料分选技术的基础上，提出了废塑料不同方式的回收再利用技术。
关键词 塑料 危害 分选 回收再利用
一、废塑料现有处理方式不当引起的危害，越来越引起人们重视废塑料回收再利用的紧迫性和必要性
塑料因具有质量轻、强度高、耐磨性好，化学稳定性好、抗药剂能力强、绝缘性能好、经济实惠等优点，因而在生产、生活中得到了广泛的应用。而不仅仅就莆田市而言，目前就所存在的废塑料的处理方式只有两种：垃圾填埋和焚烧，而且不单单是我生活的城市，对于我国绝大多数城市而言，填埋和焚烧是处理废塑料的主要方式。
首先，就填埋方式而言，废塑料在环境中长期不被降解，造成了严重的白色污染。其次，就焚烧方式而言，其危害性是显而易见，不仅废塑料焚烧时释放出的多种有毒化学气体直接威胁人类的身体健康，而且焚烧时产生的HCl气体导致酸雨的加剧。现在，这现有的两种处理方式导致环境的恶化越来越严重，因此废塑料的资源化技术——回收再利用越来越引起人们的重视，因为我们相信“垃圾是放错地方的资源，回收再利用是恢复资源的法宝”。
二、做好废塑料的分选工作是做好废塑料回收再利用的前提工作
分选的目的不仅是清除废塑料中的金属、沙石、织物等杂物，而且把混杂在一起的不同品种的塑料制品分开、归类。这是因为回收来的塑料制品的组成十分复杂，往往是几种塑料的混杂物。由于混合塑料的利用技术还不是很成熟，所以再生利用比较困难。因此在对废塑料再生利用之前，必须进行一定程度的分选。这是因为：其一，不同极性性质的树脂制品是不相容的，混合后的再生制品容易出现分层，发生“貌合神离”现象，制品性能低劣；其二、一般不同的树脂塑料制品熔点或软化点相差较大，难以在同一温度下加工成型。
废塑料的分选可以按以下步骤进行：
（一）手工分选
在我国劳动力这么廉价的国家，手工分选还是很重要的一种分选方法。
A．先将非塑料制品杂物除去（其中金属杂物是很难用手工分选出来的，可使用磁铁清除金属碎片），然后将油污制品及变黑、变焦等变质制品挑拣出去。
B．按塑料品种进行分类。

表1 不同品种塑料塑化温度
品种
低密度聚乙烯
(LPPE)
高密度聚乙烯
（HDPE）
线性低密度聚乙烯（LLDPE）
聚丙烯（PP）
聚苯乙烯（PS）
聚氯乙烯（PVC）
塑化温度℃
110—115
140—145
125—130
165—170
145—150
150—170
表1 不同品种塑料塑化温度
品种
低密度聚乙烯
(LPPE)
高密度聚乙烯
（HDPE）
线性低密度聚乙烯（LLDPE）
聚丙烯（PP）
聚苯乙烯（PS）
聚氯乙烯（PVC）
塑化温度℃
110—115
140—145
125—130
165—170
145—150
150—170

1．根据不同塑料的常见用途，以经验确定不同废塑料的品种，如颗粒状泡沫包装箱一般为聚苯乙烯（PS）；食品包装袋一般为聚乙烯（PE）；饮料瓶多使用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）；打包袋多使用聚丙烯（PP）；塑料建材多为聚氯乙烯（PVC）。
2．遇到难以分辨的制品可以用以下4种方法进行鉴别。
①塑化温度鉴别法：根据不同品种塑料的塑料的塑化温度不同，即使同一品种的塑料也其形态不同而具有不同的塑化温度。可用转矩塑化仪测定塑化温度，如表1可分辨出不同品种塑料。
②密度鉴别法:根据不同类型塑料具有不同的相对密度，将样品放进配有一定密度的已知溶液中，如表2，根据沉下或浮上鉴别塑料品种。
表2 通用大品种塑料的密度鉴定
溶液类别
溶液密度(9/m3)
溶液的配制
上浮
下沉
CaCl2溶液
1.27
水159g，NaCL2100g
PE、PP、PS
PVC
H2O
1.0
净水
PE、PP
PVC、PS
NaCl溶液
1.19
水74g，NaCL126g
PS
PVC
乙醇溶液
0.91
水100g，95%酒精160g
PP
PE

③燃烧鉴别法。根据不同品种塑料燃烧时的表现与特征不同如表3分辨不同品种塑料。
表3 几种塑料的燃烧特征
塑料
品种
燃烧
难易
离开火焰分燃烧与否
火焰特征
燃烧时
外观状态
气味
PE
易
燃烧
上部黄色、下部青色
无烟，逐滴滴下
如硫磺燃烧气味
PP
易
燃烧
上部黄色、下部青色
黑烟，逐滴滴下
如石油气味
PS
易
燃烧
橙黄色、黑烟
浓黑烟，软代起泡
如苯乙烯味
PVC
极难
否

白烟，变软，可抽丝
如氯化氢味
PET
易
燃烧
内部黄色、外部兰色
可裂为碎片
刺激性气味
尼龙、聚酰胺PA
不易
燃烧缓慢
上部呈黄色
燃烧时有液滴
如羊毛燃烧气味

④外观鉴别法：根据塑料的表面状态和性状等特点如表4进行分类。
表4 不同塑料品种的外观性状
塑料品种
外观性状
PE
手感较滑腻，未着色时呈半透明状、柔而韧，LDPE手感更软，HDPE则稍硬
PP
比PE更硬，透明度较好，未着色时呈白色透明状
PS
性脆、易断裂、未着色时无色透明状，敲打时有金属性的清脆声
PVC
本色为微黄色透明状，透明状较PE、PP好，软制品柔而韧，硬制品的硬度高于LDPE而低于PP

（二）在手工分选的基础上再结合一些设备进行分选
A．风力分选：根据塑料的相对密度不同，随风飘移的距离也不同。此法不仅能分开相对密度差异较大的塑料，而且可以将相对密度较大的碎石块、土沙块分离出去。其操作步骤是：首先
将废塑料制品破碎送入分选装置的料斗中；然后开动风机，使碎片、碎块喷散出去，由落下距离不同而实现分离。
B．静电分选：利用各种塑料磨擦带电能力的差异分离混合塑料。其步骤是用表面活性剂对废塑料进行预处理，使废塑料附有10-6级表面活性剂，然后激烈搅拌，磨擦产生静电。当带甲荷的塑料颗粒在12×104V的的电荷中落下时带负电荷的被吸到“正极”侧，带正电荷的被吸到“负极”侧，这样反复操作数次，可依据塑料带电能力不同将塑料品种分开。（带正电）聚苯乙烯>聚乙烯>聚丙烯>聚对苯二甲酸乙=酯>聚氯乙烯（带负电）。
三、废塑料的资源化技术——回收再利用
（一）各种品种的废塑料通用的回收再利用技术，也就是废塑料不要严格的区分为PS、PE、PVC等品种的回收再利用技术。
A．废塑料生产涂料
表5 废塑料生产涂料的配方/%
组成
废塑料
混合溶剂
汽油
颜料、填料、助剂
增塑剂、增韧剂
含量
15—30
50—60
适量
0—45
0.5—5

如表5所示，废塑料先进行分选杂物、清水洗净、再晾干、晒干或烘干后用粉碎机粉碎成合格的粒度。加入装有混合溶剂（二甲苯70%、乙酸乙酯20%、丁醇10%）的容器中，在一定温度下使PS、PE、PP塑料全部催化溶解，制成塑料胶浆。在另一容器中加入配制好的改性树脂，与塑料胶浆按比例混合[废塑料：改性用树脂：（1—5）：1]制成清漆。在清漆中添加颜料、填料、助剂高速搅拌分散均匀，研磨到所需细度，用200#溶剂汽油调节色漆黏度、过滤即得合格色漆产品。
B．生产色漆
收集的废塑料需预先除杂、清洗、除污、去油，然后晾干、晒干或烘干。将干燥的废塑料适当破碎，投入带搅拌的反应釜中，并加入适当比例的酚醛树脂、甲基纤维素、松香和混合溶剂（氯仿、香蕉水、二甲苯）浸泡24h，高速搅拌浸泡物3h以上使其完全溶解，制得均匀的胶浆状溶液。用80目筛过滤该溶液，得到合格的改性塑料浆，然后按废塑料:混合溶剂:废环氧树脂:废酚醛树脂:颜料=1:10:（0.5—1）:1:（1—2）的配比加入色浆，制得的色漆、耐磨、耐热、耐寒、防水、耐酸碱，是一种物美价廉的装饰材料。
C．制备其它涂料如各色荧光漆、珠光漆、夜光漆、示温漆等。
在无色清漆中加入各种荧光颜料，在光照之下，能发生波长比吸叫波长略长的荧光，使颜色极为艳丽，可用它代替广告标牌；在五色清漆中加入用金属氧化物处理过的氧化钛—云母珠光粉，则成为晶莹似珍珠光泽的珠光漆；在五色清漆中加入荧光粉和激活剂，可制出能在黑暗中发光的夜光漆，用于书店、影剧院的座椅号、电源开关、隧道的标志等；在五色清漆中加入各种能随温度变化而变色的化合物，可制出示温漆，用于指示工业设备、家用电器以及难以用普通温度进行观测等场所的工作温度。
D．废塑料热解油化再生技术
对于大量的生活废弃塑料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、燃料气和地蜡等）。废塑料的热解油化技术不仅对环境无污染，又能将原先用石油制成的塑料还原成石油制品，能最有效的回收能源，但聚氯乙烯（PVC）在较低温度下会释放出HCL气体对反应设备具有严重的腐蚀性，而且影响催化剂的使用寿命和柴油、汽油的质量。因此，裂解原料中一般要求不含聚氯乙烯废塑料。
E．废塑料的热能利用技术—制造垃圾固体燃料
该技术是将难以再生利用的废塑料粉碎，并与生石灰为主的混合剂混合、干燥加压、固化成直径为20—50mm颗粒的一种方法，该固体燃料使废塑料体积减小，且无臭、质量较稳定，运输和存放方便；其发热量相当于重油，发用效率高；N0X、SOX的排放量很少。对不便直接燃烧的含氯高分子材料废弃物（PVC）可与其它各种可燃垃圾混配成固体燃料，这样使氯不但得到稀释，而且可代替煤用作锅炉和工业窑炉的燃料。
（二）针对不同品种的废塑料采取相应不同的回收再利用技术，即废塑料应严格的区分为PE、PS、PP、PVC等品种
A．各品种废塑料通用的材料再生利用技术
材料再生利用技术即是通过原形（如旧货商店的物品）或改制利用，以及通过粉碎、热熔加工、溶剂等手法，使废塑料作用原料应用的技术。该技术对塑料的分类要求较严格。材料再生的基本手段有机械再生法、溶剂再生法和热熔加工再生法。
机械再生法为：①将简单分离的物料输入专用生产线，切碎、筛选和烘干；②科学分离和清洗；③制成粒料或粉料，作为再生原料出售或利用。该技术适用于所有PVC、PE、PET以及聚氨脂PU、酚醛树脂PE、环氧树脂和不饱和树脂等塑料的再生利用。
溶剂再生法为：①将废塑料切片、水洗；②加入合适溶剂使其溶解至最高浓度；③加压溶解除去不溶解成分；④加入非溶剂使残留在溶液中的聚合物沉淀；⑤对沉淀的聚合物进行过滤、洗涤和干燥。该法的关键是要根据不同废塑料选择最佳溶剂和非溶剂。如：PP的最佳溶剂是四氯乙烯、二甲苯、非溶剂是丙酮；PS泡沫塑料的最佳溶剂是二甲苯、非溶剂是甲醇；PVC的最佳溶剂是四氢呋喃或环乙酮，非溶剂是乙醇。用过的溶剂和非溶剂可通过分馏处理加以分离，以便循环再用。由于溶剂法能获得最佳性能的塑料再生原料，所以被广泛用于PS、PP、PVC及尼龙6等废塑料的再生。
热溶再生技术方法为：①热塑性废塑料经分离、清洗、粉碎和干燥；②通过混合机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融加工、挤出造粒，作再生原料出售或直接成型制品。热固性废塑料的粉碎料可与热塑性塑料或胶黏剂混合，实现熔融加工。
B．聚氯乙烯与聚苯乙烯塑料的另外其它方式的回收再利用技术
①聚氯乙烯（PVC）
1．制做塑料油膏
以煤焦油为基料，加入废PVC对煤焦油进行改性塑化。加热时，PVC分子健作为骨架，煤油分子进入骨架中，既可改善煤焦油的流动性，又可提高PVC分子链的柔韧性。加入增塑剂，以提高产品的低温柔韧性和塑性，加入稳定剂以阻止PVC高温分解放出氯化氢气体。具体步骤为先向反应釜中加入适量已脱水的煤焦油，再加入定量清洗过的PVC塑料、增塑剂、稳定剂、稀释剂和填充剂等。边加料边搅拌，加温至140℃恒温，待塑化合格后出料，冷却、切块包装，即成PVC油膏制品。该制品适用于各种混凝土屋面嵌缝防水和天沟、落水管、桥梁、填坝等混凝土构配件接缝防水以及旧屋面的补漏工程。
2．生产板材
利用废PVC塑料可生产内软质拼装地板、木质塑料板材、人造板材、混合包装板材等。
A．软质拼装型地板 以废旧PVC塑料为主要原料，经过粉碎、清洗、辊炼等工艺合成塑料粒，然后加入适量的增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料及其他外加剂，经切料、混合、注塑成型、冲裁工艺而制成。
产品配方为：废旧PVC塑料100份，邻苯二甲酸二辛酯5份，邻苯二甲酸左二辛酯5份，石油脂5份，三盐基硫酸铅3份，二盐基亚硫酸铅2份，硬脂酸钡1份，硬脂酯1份，碳酸钙15份，阻燃剂、抗静电剂、颜料、香料适量。
B．生产地板块 聚氯乙烯塑料地板是以废PVC农膜和碳酸钙为主要原料，经过配比原材料、两辊炼塑、拉片、切粒、挤出片、两辊压延冷却、剪片、冲块而成。原料配比为：废旧聚氯乙烯农膜100份，碳酸钙120—150份，润滑剂1.5份，稳定剂4份，色浆剂适量。
聚氯乙烯塑料地板块是一种新型室内地面铺设材料。它具有耐磨、耐腐蚀、隔凉、防潮、不易燃等特点，又具有色泽美观、铺设方法简单，可拼成各种图案和装饰效果好等特点，已被广泛应用。
C．木质塑料板材
用木粉和废旧聚氯乙烯塑料热塑成型的复合材料。它保留了热塑性塑料的特点，而价格仅为一般塑料的三分之一左右。这种板材用途广泛，即适用于建筑材料、交通运输、包装容器，也适用于制作家具。它具有不霉、不腐、不折裂、隔音、隔热、减振、不易老化等特点。在市温下使用至少可达15年。
D．人造板材
利用生产麻黄素后剩下的麻黄草渣、榨油后的葵花仔皮和废旧聚氯乙烯塑料为主要原料，加工几种辅助化工原料，经混合热压而成。检测表明，它的各种物理性能指标接近甚至超过木材。它具有耐酸、碱、油及耐高温、不变形、成本低、亮度好的特点，是制造各种高档家具、室内装饰品和建筑方面的理想材料。
3．塑料砖
以废旧PVC塑料为主要制砖材料掺和在黏土中烧制而成，在烧制过程中，塑料化为灰烬，砖里呈现出孔状空隙，使其质量变小，保温性能提高。
②聚苯乙烯（PS）
（1）防水涂料
将混合有机溶剂30—60份（可为芳香烃、酯类、碳烃类等），倒入反应锅中，在搅拌下加入松香改性树脂10—18份，再将废旧聚苯乙烯泡沫10—40份（经洗净晾干）破碎成小块放入反应锅中直至完全溶解。加入增黏剂0.5—2份和自制分散乳化剂3—20份，在30—65℃条件下搅拌1—2.5h，再加增塑剂0.2—2份，继续反应0.5—1小时，最后停止加热和搅拌，取出冷却至室温，即得防水涂料。
（2）胶黏剂
将净化处理的废PS粉碎，装入圆底烧瓶，加一定的混合溶剂，搅拌使之溶解，同时伴有大量气泡放出，待PS全部溶解后，将烧瓶放入带有搅拌机的水浴锅内。固定烧瓶，在一定温度下，启动搅拌机，加入适量改性剂，控制转速，充分反应1—3h后再加入增塑剂，继续搅拌2—3min，沉淀数小时后即可出料。
（3）生产建筑绝热板与绝热砂浆
将发泡聚苯乙烯塑料制品破碎成碎粒后，作为超轻骨料，然后用水泥，石膏等胶凝材料胶结，压力成型，常温养护，可得绝热性能优良的建筑保温板；如果将泡沫塑料与胶凝材料分开包装，现场搅拌涂抹，即为绝热砂浆。
（4）制造油漆
将干净的聚苯乙烯塑料加入装有苯的容器中，使之全部溶解成胶状，将汽油或煤油加入装二甲苯的另一容器中，将上述两个容器中的溶液混合均匀后，加入松香或沥青，溶解后再加入油溶性染料，最后加入少量硬脂酸锌，混合均匀后加压过滤。
四、废塑料回收再利用的现状及发展前景。
无需讳言，目前，我国塑料再生企业在环境保护这方面是存在问题的。在这一行业生产过程中，需要对回收的废塑料进行清洗，洗涤后的污水有的就直接排放到农田或废水池里，给农作物造成危害，回收不能加工的废塑料一般都采用露天焚烧的方法。而且就我国的塑料再生行业规模而言，基本上是以小作坊为主，设备比较落后，技术含量不高，产品档次低，总体利润没有多少，企业大多是能赚一点就赚一点，赚不了就关门，那就更不需要说在环保设施方面的投资。在塑料回收生产过程中产生的废气直接排放对大气环境造成污染。例如：莆田市涵江区塑料再生厂完全是一家手工作坊式的企业，简单的设备没有一分环保设施的投资，生产排放的废气引起邻近村民的极度不满，也使邻近村民致癌率明显增加。
虽然废塑料回收再利用的现状是不容乐观的，但我们不能忽视该行业存在的广大的前景。曾有资料显示：高压聚乙烯原料在全国各地塑料市场2004年平均价格为7000元/吨，而回收再利用后的再生颗粒平均价格仅为3800元/吨，存在巨大的利润空间，而且我国废塑料的资源十分丰富，回收价格十分低廉，对我国废塑料回收再利用企业而言利润空间则更大，更何况该类型企业是国家扶持项目（免税）。因此，废塑料回收再利用行业必将有一个美好的明天，既为自己带来利益，也为社会造福。
主要参考文献
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