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1、PVC 环保问题综述2007 年 06 月 24 日 星期日 09:32PVC 环保问题综述摘自欧盟委员会绿色文件PVC 的环境问题聚氯乙烯(PVC)已广泛应用于工业和日常生活用品中，PVC 对环境和人体健康的危害一直成为人们争论的焦点之一。本文详细分析了 PVC 生命周期期间的各种环境问题，并针对硬 PVC 提出了一些措施来减少 PVC 对环境的影响。PVC 材料聚氯乙烯(PVC)是一种聚合材料(树脂)，它是由分子式为 CH 2CHCI 的单体氯乙烯(VCM)多次叠加而成。除了含氯外，PVC 与聚乙烯具有相同的结构，氯在PVC 中占纯聚合树脂的 57%，35%来自氯醛钾的电析。纯 PVC 是
2、颗粒状材料，机械硬度高，具有非常好的耐候性、防水性、防腐性以及电绝缘性。但是，对热和光相对不稳定，加热和紫外线会导致氯以氯化氢(HCI)的形式丢失，这可以通过添加稳定剂来避免，稳定剂通常由金属盐如铅、钡、钙、镉或有机锡化合物组成。PVC 在欧洲主要应用于建筑行业，占总使用量的 57%，产品有较长的平均使用寿命(在 1050 年)。PVC 和 PVC 化合物的生产过程PVC 主要有两个生产过程，VCM 的悬浮聚合物(80%)和乳化聚合物(10%)。从乙烯和氯或乙烯和氯化氢生产 VCM 是一个封闭的工业化生产过程，排放的氯气、乙烯、聚氯乙烯、HCI、VCN 和含氯副产品包括二恶英可排放到工作环境和
3、外部环境如空气和水中，这些化学物质中有些是有毒物质，必须严格控制排放。在合成和进一步转化期间，工人接触到一些排放的有害物质，PVC 粉末和添加剂的合成(以粉末和液体形式)通常在密闭设备中进行，只有在混合器中合成时工人才会接触。PVC 在通过加热形成和冷却转化过程中出现过热情况，存在一些可降解化合物排放的风险，其中 HCI 是最重要的一种。然而，总量是很少的，对环境只有很低的负面效应，VCM 单体在转化过程中排放也认为是非常小的。稳定剂的排放在采取适当的方法后也是很少的。一般来说，采取工作保护措施，可以符合目前的关于工人健康和环境保护法规的要求。PVC 中添加剂的使用为了达到最终产品的性能要求，
4、PVC 聚合物根据它的用途与一些添加剂相混合。PVC 化合物的成份(树脂+添加剂)根据不同量的添加剂有较大的变化，如加入到聚合物中作为填充剂、稳定剂、润滑剂、成型剂、着色剂和阻燃剂等。添加剂的最重要的类型是稳定剂，需科学地分析其危险特性和对人体健康及环境的风险，特别是包含重金属如铅、镉等。稳定剂为了防止热和光降解，稳定剂加入到 PVC 聚合物，在最终产品中使用何种类型的稳定剂，应根据应用范围的技术要求而定。铅稳定剂是最常用的一种，特别是硫化铅和氟化铅。镉稳定剂仍被一些生产厂家用作稳定剂用于 PVC 门窗的生产，在欧洲镉的使用已大大减少。按照欧盟指导文件 67/548/EEC 修正的关于危险物质
5、标签和分类，大多数铅化合物(包括用于 PVC)被归于有害物质，对环境是有害的(生态毒性)，表现累积效应，铅是持久性的，在一些有机体内能累积。按照欧盟指导文件 67/548/EEC，大多数镉化合物属于高度有害，还有一些化合物属于致癌物(第二类)，镉是持久性的，一些镉化合物会在一些有机体内累积。有机锡化合物用作 PVC 的稳定剂的数据显示二辛基锡对免疫系统是有毒害的，二辛基锡化合物对水环境存在可能的环境风险；目前还没有观察到用于 PVC稳定剂的其它有机锡化合物(二甲基锡、十二烷基锡、邻苯二甲酸锡)的这种免疫毒性效应。化学物质的有害和风险之间的关系应当区分开。铅和镉稳定剂在 PVC 中的风险表现在以
6、下方面：铅和镉稳定剂在使用状态下被束缚在 PVC 中，因此不会引起与人体接触，在 PVC 中使用铅和镉稳定剂可能对环境的污染来自生产过程和废物处理中。在生产过程和废物处理中，为了减少和消除对工人的危害，必须采取一些保护和防护措施。焚烧 PVC 过程中，所有的铅和镉将存在于残渣和飞灰中。由于重金属、粉尘、残渣的高度污染性，这些物质应当在填埋场中填埋处置，底灰或者再利用或者填埋。由于危险物质在废物中存在这一事实，直接安全处置这些物质是环境能接受的最好解决方案。PVC 的废物管理PVC 废物管理在技术方面的四个主要优选项目是机械回收、化学回收、焚烧和填埋，原则是预防废物最优先，其次是回收，最后是废物
7、的安全处置。进一步说，在环境无害的情况下，在能量回收操作中材料的回收应该优先。这个一般原则是建立在材料恢复比能量回收对废物的预防具有更大影响的事实基础之上的，然而这将必然考虑到环境、经济各方面的影响。在某些情况下，对这些影响的评估将倾向于能量回收优先。机械回收机械回收指 PVC 废物的回收过程只是机械处理，主要通过切碎、筛选、磨碎。最终的回收物(主要以粉末形态)能被加工到新产品中。PVC 回收物的质量随着污染程度和所选材料的组成将有很大变化。回收物的质量决定了原始材料能够被回收物替代的程度：“高质量”的回收物能够在 PVC 同样类型的应用中再利用，然而来自于混合废物部分的“低质量”的回收物只能
8、被“低级回收”到通常用其他材料制作的产品中。目前看来一般都对消费前废物进行机械回收，并能作为一种可获利的经济活动被考虑。然而，由于有害的添加剂的存在，如铅、镉等，在它们回收过程中，大量PVC 废物流引起了特殊的环境问题。由于必须加入原始材料，对包含重金属的PVC 废物的回收导致这些物质在大量的 PVC 中被稀释。在回收过程和再生服务周期中重金属并不直接释放到环境中。对包含这些重金属的 PVC 材料的回收将消除对建筑应用中消费后 PVC 废物的机械回收对于高质量回收具有最高可能性的废物流由于它们本质上都含有铅和镉。就象其他材料一样，PVC 的回收同样受整体回收成本的限制。当净回收成本(即收集、分
9、离和处理的整体成本减去回收物的卖出收入)比用其他对相关 PVC废物进行废物管理的途径所需价格要低时经济上能够达到获利。如果不能达到经济获利，在市场经济条件下对 PVC 的回收，考虑到废物的可得性和成本，主要的瓶颈问题是收集。消费后废物的高质量回收(如管道、门窗、地板材料)目前并不能获利，因为净回收成本高于填埋或焚烧的成本。在建筑物场所分离废物对废物所有者要求更高的成本。总而言之，消费前废物的回收原则上能够获利。然而，消费后 PVC 废物的回收远远达不到经济竞争性。除了建立覆盖范围更广阔的回收机制外，财政上的激励对于分别收集 PVC 废物是必须的。同样，PVC 总是作为合成材料的一个组成部分或混
10、杂在需要特殊收集和分类操作的被污染的废物流中而存在。变动较大的原材料的价格对回收的获利性具有很大影响。另外，填埋和焚烧的价格比较低。化学回收有几种过程是属于化学回收，在这些过程中，组成塑料的高分子被打碎成为一些小的分子。这些小分子要么是单体分子，可以直接用来产生新的高分子；要么可以作为基础化学工业中那些可以作为原材料的物质。对 PVC 来说，除了高分子链被击碎之外，链上连接的氯原子也以 HCI 的形式释放出来。HCI 要么在提纯之后被再利用，要么就必须被中和而形成不同的产品，有的可以再利用，有的就必须被处置掉，这都是受处理过程使用的技术决定的。根据一些有关生命周期的评估(LCH)，一些化学回收
11、过程在能量利用和防止全球气候变暖方面将比城市固体废物焚烧以及填埋过程更好。另外，在一些过程中氯可以回收，这样就避免了电离氯产生的新产物。可供利用的评估不允许对分析过的任何一种化学回收技术进行挑选。直接对高 PVC 含量的废物进行机械回收是一个适合环境的较好过程，尤其是考虑到要回收高质量的废物，并且它不包括废物分类和预处理。从经济角度来看，似乎化学回收高质量 PVC 废物并不具有吸引力。在那些领域中，机械回收除了地板材料外，已经证明技术可行性。这就意味着对高含量 PVC 废物进行化学回收的处理厂将不得不集中在那些机械回收不可行的地方，以及那些由于要求附加分离步骤，含有过多杂质问题或由于有关环境问
12、题相关的其他限制而不能机械回收的各种类型的废物。总的来说，可以这样断定：化学回收工厂运作是否成功主要建立在经济的基础上，在现阶段还存在着很重要的问题，它们掩盖了运作这些工厂的可行性。在不能选择机械过程来回收废物的时候，化学回收可以作为一个潜在的方法，尤其是在政策有利、设备有效的时候，这些便利条件可以竞争过那些有成本效益的回收过程。包括共焚烧在内的其他回收利用技术一个新近发展的溶解沉淀过程建立在不破坏进料混合物的高分子链的物理过程的基础上。这个过程主要应用于包含 PVC 和其他成份的复合材料。通过选择性溶剂可以把混合物中的 PVC 分离出来，然后整个混合物再通过沉淀过程回收。这样 PVC 和其他
13、成份就可以被再利用了。PVC 废物如果要焚烧的话应该在焚烧炉内进行。在焚烧过程中，PVC 废物产生盐酸(HCL)并随烟道气释放出来，如果没有盐酸(HCL)再利用技术的话，这些盐酸需要中和。通常认为 PVC 聚合体不能在填埋场中被分解。硬 PVC 废物的基质中含有稳定剂。所以，转移是很小的，而且会影响到 PVC 废物的表面而不是它的主体材料。在填埋场偶尔着火时，填埋场中 PVC 将形成二恶英。结论本文确定和解释了一些大家关心的关于 PVC 对环境影响的问题，包括与人类健康相联系的问题。大多数都与某些添加剂的使用和 PVC 废物的管理有关。在分析过程中，确定了一些选择的方法，这些办法建立在对环境和经济之间联系的分析基础上，考虑到了减少 PVC 在整个生命周期中对人体健康和环境的影响，这些办法可以保证有效地完成废物管理和添加剂的处理。对于建筑用 PVC的废物回收方法而言，目前来讲使用“机械回收”是比较好的一种方
