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1、8 9PM2.5PM2.5废塑料资源化技术及其研究进展废塑料的产生及处理现状 塑料制品自20世纪问世以来，具有质量轻、强度高、耐腐蚀、化学稳定性好、加工方便及美观实用等特点，广泛应用于世界范围内的各个领域。据统计，世界上人均塑料产生量约为3.5千克，并平均以每年3%的速率递增，其大部分用作包装（约35%），其次是建筑和交通，大约40%的塑料制品使用不到一年即被丢弃（主要是包装材料），废旧塑料的回收处置问题已成为影响人类可持续发展的关键。美国早在20世纪60年代就已开展废旧塑料回收利用的广泛研究，据统计，美国在20世纪末废旧塑料回收率达35%以上。其中，燃烧废旧塑料回收能源由80年代的3%增至1
2、8%，废旧制品的掩埋率从96%下降到37%。日本是世界上塑料生产和消费大国，其中废塑料占生活垃圾体积的30%50%。据资料显示，日本2002年国内塑料制品消费1 057万吨，产生废旧塑料990万吨。废旧塑料的循环利用率达55%。我国目前废塑料处理现状并不乐观，回收利用率仅为10%，20%30%焚烧或填埋，60%70%被堆放、任意丢弃或倒入江河湖海。但由于塑料难于自然降解，由此造成的环境问题日趋严重。首先，随意丢弃倾倒废塑料，可引起大量蚊蝇孳生，严重危害城市公众的身体健康及环境卫生。而常规填埋技术虽然投资少，操作简单，但会侵占大量有限耕地，影响土壤通透性，妨碍植物呼吸及养分吸收。焚烧技术虽然可实
3、现减量化要求，同时回收部分资源，但此过程中易释放大量轻质烃类、氮化物、硫化物以及剧毒物质二恶英，直接威胁人类及生态环境健康，且焚烧时产生的HCl气体会导致酸雨的加剧。因此，资源化利用废旧塑料不仅可充分利用有限资源创造可观经济价值，同时可有效防止废塑料对环境的污染，具有明显的环境效益和经济效益。近年来，随着石油储量下降，石油价格不断攀升，废塑料循环再生的发展速度逐步加快。目前，废塑料的资源化方式主要分为物理循环利用技术和化学循环利用技术两大类。物理循环技术废塑料的物理循环利用技术主要分为简单再生和改性再生。简单再生是指回收的废旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后，再加工制成市场需求的产品。这一
4、方法目前在国内比较成熟，比如利用废聚丙烯塑料生产编织袋、打包带、捆扎绳、仪表盘、保险杆等。但此类成品一般质量欠佳，属于低档次塑料。改性再生是指通过一些改性方法，改善再生料的基本力学性能，满足专用制品的质量需要，如通过不同树脂的混合使性能互补，填加具有一定活性的填充料进行填充改废塑料资源化技术蔡玮玮 汪群慧性，用纤维进行增强改性，用弹性体增加废塑料的韧性，加入热稳定剂增加其耐热性，还有增加耐光性及化学改性等方法，使废塑料制成的再生品性能达到甚至超过原树脂品的性能。这类技术一般工艺路线比较复杂，对设备要求较高，对一些特殊工艺条件要求较为严格。目前已经研发许多塑料产品，主要有5个方面。（1）塑料油膏
5、塑料油膏是以废旧聚氯乙烯塑料、煤焦油、增塑剂、稀释剂、防老剂及填充料等配制而成。主要适用于各种混凝土屋面板嵌缝防水和大板侧墙、天沟、落水管、桥梁、渡槽、堤坝等混凝土构配件接缝防水以及旧屋面的补漏工程。塑料油膏是一种粘接力强、内热度高、低温柔性好、抗老化性好、耐酸碱、宜热施工兼可冷用的新型弹塑性建筑防水防腐蚀嵌缝材料。（2）涂料利用废聚苯乙烯塑料、松香、混合有机溶剂等溶于溶剂中，即可制得聚苯乙烯改性树脂，再加入各种填料与颜料 ， 经 研 磨 过 滤 可 制 成 各 种 涂 料 。 如 中 国 专 利CN1082575A公开的化学溶解法制备涂料是这样实现的：将混合有机溶剂倒入反应锅中。在搅拌下加入
6、松香改性树脂，再将废旧聚苯乙烯泡沫破碎成小块放入反应锅中直至完全溶解，然后加入增粘剂和自制分散乳化剂在3065 条件下搅拌12.5小时，再加增塑剂继续反应0.5l小时，取出冷却至室温，便得该防水涂料。（3）木质塑料板材木质塑料板材是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征，而价格仅为一般塑料的1/3左右。这种板材用途广泛，既适用于建筑材料、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、能隔音、隔热、减振、不易老化等特点，在常温下使用至少可达15年。（4）塑料砖以热塑性废旧聚氯乙烯塑料为主要制砖材料烧制塑料轻质保温砖，用破碎的废塑料掺和在普通烧砖用的
7、黏土中，烧制成建筑用砖。在烧制过程中，热塑性塑料化为灰烬，砖里呈现出孔状空隙，使其质量变轻，保温性能提高。据统计，日本45的废农用聚氯乙烯膜被制成塑料砖瓦或鞋底（与合成橡胶混合使用）。（5）制造油漆将干净的聚苯乙烯塑料加入装有苯的容器中，使之全部溶解呈胶状；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。这种制造技术解决了废旧塑料的再利用问题，而且投资少、生产成本低。化学循环技术化学循环技术是通过水解或裂解反应使废塑料分解为初始单体或还原为类似石油的物质，再加以利用的技术。其主要方法包括油
8、化再生技术、高炉喷吹技术、共焦化技术、热能利用技术等。（1）油化再生技术废塑料油化再生就是以石油为原料的石油化学工业制造塑料成品的逆过程。此种方法不仅对环境污染小，还能将原先用石油制成的塑料还原成石油制品，能最有效地回收资源。主要适用于热塑性的聚烯烃类废塑料，对某些热固性废塑料如聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯等也可采取热裂解的方法，但研究报道很少。废塑料油化工艺包括两个部分。先经过热裂解反应，再对热裂解油催化裂解得到高质量的油。废塑料的油化主要以聚烯烃为原料，有两种工艺，其一为将废塑料加热熔融，通过热裂解生成简单的碳氢化合物，在催化剂的作用下生成油。此方法热经济性好，燃气生成量多；不过装置的建设
9、费用高，废塑料收集与运送成本高。另一种工艺将热裂解和催化裂解分为两段。此工艺的优点是可以在各地将塑料收集起来，通过减容与热裂解得到重油，然后将重油收集在一起，集中进行催化裂解得到汽油。（2）高炉喷吹技术废塑料主要由C、H两种元素构成，其化学成分和重油接近。废塑料和其他石化燃料相比，具有很好的燃烧性能，可作为高炉炼铁良好的还原剂和发热剂。高炉喷吹废塑料技术在德国和日本等国家已经研究开发了近30年，早期实验时每吨铁水喷吹废塑料（喷塑比）10千克，现在喷塑比最大可达250千克。高炉喷吹技术的主要优点在于废塑料可以用于以高炉为基础的现行钢材制造设施。作为预处理，废塑料只需加工到能将其进料投到高炉中即可
10、。该法已发展为100%循环再生废塑料的技术。废弃塑料应用于高炉炼铁，其工艺流程包括分选、粉碎并进行球团化处理，造成粒度适宜的颗粒，取代部分煤粉从风口喷入高炉，以减少焦炭的消耗。废塑料高炉喷吹技术将废塑料用作炼铁高炉的还原剂和燃料，并治理“白色污染”，具有广阔前景。 8 9PM2.5PM2.5废塑料资源化技术及其研究进展废塑料的产生及处理现状 塑料制品自20世纪问世以来，具有质量轻、强度高、耐腐蚀、化学稳定性好、加工方便及美观实用等特点，广泛应用于世界范围内的各个领域。据统计，世界上人均塑料产生量约为3.5千克，并平均以每年3%的速率递增，其大部分用作包装（约35%），其次是建筑和交通，大约40
11、%的塑料制品使用不到一年即被丢弃（主要是包装材料），废旧塑料的回收处置问题已成为影响人类可持续发展的关键。美国早在20世纪60年代就已开展废旧塑料回收利用的广泛研究，据统计，美国在20世纪末废旧塑料回收率达35%以上。其中，燃烧废旧塑料回收能源由80年代的3%增至18%，废旧制品的掩埋率从96%下降到37%。日本是世界上塑料生产和消费大国，其中废塑料占生活垃圾体积的30%50%。据资料显示，日本2002年国内塑料制品消费1 057万吨，产生废旧塑料990万吨。废旧塑料的循环利用率达55%。我国目前废塑料处理现状并不乐观，回收利用率仅为10%，20%30%焚烧或填埋，60%70%被堆放、任意丢弃
12、或倒入江河湖海。但由于塑料难于自然降解，由此造成的环境问题日趋严重。首先，随意丢弃倾倒废塑料，可引起大量蚊蝇孳生，严重危害城市公众的身体健康及环境卫生。而常规填埋技术虽然投资少，操作简单，但会侵占大量有限耕地，影响土壤通透性，妨碍植物呼吸及养分吸收。焚烧技术虽然可实现减量化要求，同时回收部分资源，但此过程中易释放大量轻质烃类、氮化物、硫化物以及剧毒物质二恶英，直接威胁人类及生态环境健康，且焚烧时产生的HCl气体会导致酸雨的加剧。因此，资源化利用废旧塑料不仅可充分利用有限资源创造可观经济价值，同时可有效防止废塑料对环境的污染，具有明显的环境效益和经济效益。近年来，随着石油储量下降，石油价格不断攀
13、升，废塑料循环再生的发展速度逐步加快。目前，废塑料的资源化方式主要分为物理循环利用技术和化学循环利用技术两大类。物理循环技术废塑料的物理循环利用技术主要分为简单再生和改性再生。简单再生是指回收的废旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后，再加工制成市场需求的产品。这一方法目前在国内比较成熟，比如利用废聚丙烯塑料生产编织袋、打包带、捆扎绳、仪表盘、保险杆等。但此类成品一般质量欠佳，属于低档次塑料。改性再生是指通过一些改性方法，改善再生料的基本力学性能，满足专用制品的质量需要，如通过不同树脂的混合使性能互补，填加具有一定活性的填充料进行填充改废塑料资源化技术蔡玮玮 汪群慧性，用纤维进行增强改性，用弹
14、性体增加废塑料的韧性，加入热稳定剂增加其耐热性，还有增加耐光性及化学改性等方法，使废塑料制成的再生品性能达到甚至超过原树脂品的性能。这类技术一般工艺路线比较复杂，对设备要求较高，对一些特殊工艺条件要求较为严格。目前已经研发许多塑料产品，主要有5个方面。（1）塑料油膏塑料油膏是以废旧聚氯乙烯塑料、煤焦油、增塑剂、稀释剂、防老剂及填充料等配制而成。主要适用于各种混凝土屋面板嵌缝防水和大板侧墙、天沟、落水管、桥梁、渡槽、堤坝等混凝土构配件接缝防水以及旧屋面的补漏工程。塑料油膏是一种粘接力强、内热度高、低温柔性好、抗老化性好、耐酸碱、宜热施工兼可冷用的新型弹塑性建筑防水防腐蚀嵌缝材料。（2）涂料利用废
15、聚苯乙烯塑料、松香、混合有机溶剂等溶于溶剂中，即可制得聚苯乙烯改性树脂，再加入各种填料与颜料 ， 经 研 磨 过 滤 可 制 成 各 种 涂 料 。 如 中 国 专 利CN1082575A公开的化学溶解法制备涂料是这样实现的：将混合有机溶剂倒入反应锅中。在搅拌下加入松香改性树脂，再将废旧聚苯乙烯泡沫破碎成小块放入反应锅中直至完全溶解，然后加入增粘剂和自制分散乳化剂在3065 条件下搅拌12.5小时，再加增塑剂继续反应0.5l小时，取出冷却至室温，便得该防水涂料。（3）木质塑料板材木质塑料板材是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征，而价格仅为一般塑料的1/3左右。
16、这种板材用途广泛，既适用于建筑材料、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、能隔音、隔热、减振、不易老化等特点，在常温下使用至少可达15年。（4）塑料砖以热塑性废旧聚氯乙烯塑料为主要制砖材料烧制塑料轻质保温砖，用破碎的废塑料掺和在普通烧砖用的黏土中，烧制成建筑用砖。在烧制过程中，热塑性塑料化为灰烬，砖里呈现出孔状空隙，使其质量变轻，保温性能提高。据统计，日本45的废农用聚氯乙烯膜被制成塑料砖瓦或鞋底（与合成橡胶混合使用）。（5）制造油漆将干净的聚苯乙烯塑料加入装有苯的容器中，使之全部溶解呈胶状；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。这种制造技术解决了废旧塑料的再利用问题，而且投资少、生产成本低。化学循环技术化学循环技术是通过水解或裂解反应使废塑料分解为初始单体或还原为类似石油的物质，再加以利用的技术。其主要方法包括油化再生技术、高炉喷吹技术、共焦化技术、热能利用技术等。（1）油化再生技术废塑料油化再生就
