浅谈(废)塑料的回收利用
关键词:废塑料，白色污染，回收，再生，热解，技术进展
废弃塑料通常通过填埋或焚烧来处理。焚烧会产生大量有毒气体，造成二次污染。填埋会占用很大空间；塑料自然降解需要一百多年；沉淀的添加剂污染土壤和地下水。因此，废塑料处理技术的发展趋势是回收利用，但目前废塑料的回收利用率较低。究其原因，有管理、政策、回收方面的问题，但更重要的是回收技术还不够完善。
有各种回收废塑料的技术，包括回收各种塑料的技术和回收单一树脂的技术。近年来，塑料回收技术取得了许多可喜的进展。本文主要总结了比较常见的技术。
1分离与分离技术
废塑料回收的关键环节之一是废塑料的收集和预处理。尤其在我国，回收率低的重要原因是垃圾分类收集程度低。由于不同树脂的熔点和软化点差异较大，为了使废塑料得到更好的回收利用，最好对单一品种的树脂进行分类，因此分离筛选是废塑料回收利用的重要环节。对于小批量的废塑料，可以采用人工分拣，但人工分拣效率低，会增加回收成本。国外开发了多种分离和分离方法。
1.1仪器识别与分离技术
意大利戈沃尼公司首次使用X射线探测器和自动分类系统将PVC从混合塑料中分离出来[1]。美国塑料回收技术中心开发了一种X射线荧光光谱仪，可以自动将PVC容器与硬质容器分开。德国Refrakt公司利用热源识别技术，通过加热[1]，在较低的温度下将熔融的PVC从混合塑料中分离出来。
近红外具有鉴别有机物的功能。采用近红外技术的光学滤镜【1】能以每秒2000次以上的速度识别塑料，普通塑料(PE、PP、PS、PVC、PET)都能清晰区分。当混合塑料通过近红外光谱分析仪时，该装置能以每分钟20 ~ 30件的速度自动分拣出五种常见塑料。
1.2液压旋压技术
日本塑料处理促进协会根据旋风分离的原理和塑料的密度差，开发了液压旋风分离器。将混合后的塑料经过粉碎、清洗等预处理后放入储罐中，然后定量输送到搅拌器中，形成的浆料通过离心泵送入旋风分离器中，不同密度的塑料分别排出。美国陶氏化学公司也开发了类似的技术，用液态烃代替水进行分离，取得了良好的效果[2]。
1.3选择性溶解法
美国凯洛格公司和伦斯勒理工学院联合开发了溶剂选择性溶解回收废塑料的技术。将混合塑料加入二甲苯溶剂中，可以在不同温度下选择性地溶解和分离不同的塑料，其中二甲苯可以循环使用，损失很小[1，3]。
Vinyloop技术是由比利时Solvay SA公司开发的，该技术以甲乙酮为溶剂分离回收PVC。回收PVC的密度与新原料几乎相同，但颜色略显灰色。德国也有溶剂回收的德尔福技术，使用的酯类、酮类溶剂比维尼纶技术少很多。
1.4浮选分离法
日本某材料研究所利用常见的润湿剂，如木质素磺酸钠、单宁酸、气溶胶OT、皂角苷等，成功分离了PVC、PC(聚碳酸酯)、POM(聚甲醛)、PPE(聚苯醚)[4]。
1.5电分离技术[5]
摩擦电法分离混合塑料(如PAN、PE、PVC和PA)。原理是两种不同的非导电材料摩擦时，通过电子的得失得到相反的电荷，其中高介电常数的材料带正电，低介电常数的材料带负电。塑料回收混合物经常在旋转罐中接触产生电荷，然后被送到另一个表面带电的罐中进行分离。
2焚烧以回收能源
聚乙烯和聚苯乙烯的燃烧热高达46000 kJ/kg，超过了燃料油的平均值44000 kJ/kg，PVC的热值高达18800 kJ/kg。废塑料燃烧速度快，灰分低，在国外被用来代替煤或油用于高炉喷吹或水泥回转窑。由于PVC燃烧会产生氯化氢，氯化氢会腐蚀锅炉和管道，废气中含有呋喃、二恶英等。美国开发了RDF技术(垃圾固体燃料)，将废塑料与废纸、木屑、果壳等混合。，既稀释了含氯成分，又便于储存和运输。对于那些技术上无法回收(如各种复合材料或合金混合制品)且难以再生的废塑料，可以采用焚烧的方式回收热能。其优点是加工量大，成本低，效率高。缺点是产生有害气体，需要专门的焚烧炉，设备投资、损耗、维护和运行费用高。
3熔化再生技术
熔融再生是将废塑料加热熔融后重新塑化。按原料性质可分为简单再生和复合再生。简单回收主要回收树脂厂、塑料制品厂的边角废料，以及聚酯饮料瓶、食品包装袋等易于挑选和清洗的一次性消费品。回收后的性能和新材料差不多。
复合再生的原料是从不同渠道收集的废塑料，具有杂质多、品种复杂、形态多样、脏污等特点，因此再生处理程序复杂，分离技术和筛选工作量大。一般来说，复合回收塑料不稳定且易碎，通常用于制备较低等级的产品。如建筑填料、垃圾袋、微孔凉鞋、雨衣、设备包装材料等。
4裂解回收燃料和化工原料
4.1热裂解和催化裂解技术
由于对裂解反应理论研究的深入[6-11]，国内外裂解技术的发展取得了许多进展。裂解技术因最终产品不同可分为两种:一种是回收化工原料(如乙烯、丙烯、苯乙烯等。)[12]，另一种是获取燃料(汽油、柴油、焦油等)。).虽然都是将废塑料转化为低分子物质，但工艺路线不同。化工原料的制备是将废塑料在反应塔中加热，在流化床中达到分解温度(600 ~ 900℃)，一般不会产生二次污染，但技术要求高，成本高。裂解制油技术通常包括热裂解和催化裂解。
日本富士循环公司将废塑料转化为汽油、煤油和柴油的技术，使用ZSM-5催化剂，通过两个反应器中的转化反应将塑料裂解为燃料。每公斤塑料可产生0.5L汽油、0.5L煤油和柴油。阿莫科开发了一种新技术，可以在炼油厂将废塑料转化为基础化学品。预处理后的废塑料溶解在热精炼油中，在高温催化裂化催化剂的作用下分解成轻质产品。从聚乙烯中回收液化石油气和脂肪族燃料；从聚丙烯中可以回收脂肪族燃料，从聚苯乙烯中可以得到芳香族燃料。Yoshio Uemichi等人[13]开发了一种用于聚乙烯降解的复合催化体系。催化剂为氧化硅/氧化铝和HZSM-5沸石。实验结果表明，该催化剂能有效地选择性制备高质量汽油，汽油收率为58.8%，辛烷值为94。
国内李梅等[14]报道，废塑料在350 ~ 420℃反应2 ~ 4 s可得到MON73的汽油和SP-10的柴油，可连续生产。李等[3]研究了废塑料降解过程中的催化剂。在以聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯为原料的催化裂化过程中，理想的催化剂是表面呈酸性，操作温度360℃，液体收率90%以上，汽油辛烷值80以上的分子筛催化剂。刘[15]研发了废塑料催化裂解一次成汽、柴油中试装置，日产汽、柴油2吨，实现了汽、柴油分离和排渣的连续操作，裂解反应器具有传热效果好、生产能力大的特点。当催化剂用量为1 ~ 3%，反应温度为350 ~ 380℃时，汽油和柴油的总收率可达70%。废聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯制成的汽油辛烷值分别为72、77、86，柴油凝固点为3，-11，-22℃。本工艺袁【16】研究了废塑料在流化移动床反应器中催化裂解的技术，解决了反应器底部清渣和管道胶结的问题。为实现安全、稳定、长期连续生产，降低能耗和成本，提高产量和产品质量奠定了基础。
利用废弃物裂解制取化工原料和燃料是回收资源和避免二次污染的重要途径。德、美、日等国都有大型工厂，我国北京、Xi、广州等地也建有小型废塑料上油厂，但仍有许多问题有待解决。由于废塑料导热性差，塑料受热产生高粘度熔体，不利于运输；废塑料中的PVC会产生HCl，腐蚀设备并降低催化剂活性。残炭粘附在反应器壁上，不易清除，影响连续操作；催化剂寿命和活性低，生产成本高；对于生产中产生的油渣，目前没有更好的处理方法，等等。国内关于热解制油的报道还很多[43-54]，但如何吸收已有成果，攻克技术难关，是摆在我们面前的紧迫任务。
4.2超临界加油法
水的临界温度为374.3℃，临界压力为22.05Mpa，临界水具有正常有机溶液的性质，能溶解有机物但不能溶解无机物，与空气、氧气、氮气和二氧化碳完全混溶。日本专利报道废塑料(PE、PP、PS等。)可以用超临界水回收。反应温度为400～600℃，反应压力为25Mpa，反应时间在65438±00min以下，出油率可达90%以上。利用超临界水降解废塑料的优势显而易见:以水为介质成本低；热解时可避免碳化；反应在密闭系统中进行，不会给环境带来新的污染；反应速度快，生产效率高等。丘挺等人[17]总结了超临界技术在塑料回收中的进展。
4.3气化技术
气化法的优点是可以混合处理城市生活垃圾，不需要分离塑料，但操作需要高于热分解法(一般在900℃左右)。德国Espag的Schwaize Pumpe炼油厂每年可将1700吨废塑料加工成城市煤气。RWE公司计划每年气化22万吨褐煤、65438万吨以上的塑料垃圾和城镇石油加工厂产生的石油污泥。德国Hoechst公司利用高温Winkler工艺将混合塑料气化，然后转化为水煤气作为合成酒精的原料。
4.4加氢裂化技术
德国Vebaeol公司建立了一套加氢裂化装置，使废塑料颗粒在15 ~ 30 MPa和470℃下进行氢解，生成一种合成油，其中含有60%的石蜡、30%的环烷烃和1%的芳烃。这种加工方法的有效能量利用率为88%，有效物质转化率为80%。
5其他利用技术
废塑料也有广泛的用途。德克萨斯州立大学以黄沙、石块、液态PET和固化剂为原料制作混凝土，Bitlgosz [18]以废塑料为水泥原料。谢立平等[19]用废塑料、木材和纸制备介孔活性炭，雷等[20]报道用废聚苯乙烯做涂料，[21]报道塑料可以变成木材。宋文祥[22]介绍，国外以HDPE为原料，通过特殊的方法，使不同长度的玻璃纤维在模具中沿材料流动的轴向同向，从而生产出高强度的塑料轨枕。蒲等人[23]利用废聚乙烯制造高附加值的聚乙烯蜡。李春生等[24]报道，与其他热塑性塑料相比，聚苯乙烯具有熔体粘度低、流动性大的特点，熔融后能很好地浸润接触表面，起到良好的粘结作用。张正其等[25]用废塑料改性沥青，将一种或几种塑料按一定比例均匀地溶解在沥青中，改善了沥青的路用性能，从而提高了沥青路面的质量，延长了路面的使用寿命。
结束语
治理白色污染是一项庞大的系统工程，需要各部门、各行业的共同努力，需要全社会在思想和行动上的参与和支持，需要全民科技意识和环保意识的提高。政府部门在制定法律法规加强管理的同时，可以把发展环保技术和产业作为刺激经济、扩大就业的重要渠道，使废塑料的收集、处理和回收实现产业化。目前，我国回收加工企业分散、规模小，国内外许多塑料回收加工新技术、新设备无法推广实施，回收加工产品质量低。因此，应对塑料回收企业进行规范化管理，提高其科技含量和经济效益。在回收的同时，要研发环保塑料，寻求实用的替代品。