塑料回收處理技術
目前廢舊塑料主要有資源化和能源化兩種回收方式,并形成了兩種發展趨勢:一種是不斷完善已有成熟技術,并通過整合與集成形成得效多用、低耗、環保、一體化的廢舊塑料回收處理產業;另一種是不斷開發新技術、新方法、多層次多角度出發解決塑料回收的技術與效率問題。
一、塑料回收的資源化
廢舊塑料的資源化處理相對投資小、成本低,通過各種改性和再生處理,實現廢舊塑料材料的循環利用。
(1) 直接再生利用
再直接利用是充分應用現有成熟的技術和設備的經濟高效處理方法。將廢舊塑料經過破碎洗凈后直接塑化,再重新造粒生成可重新利用的材料。過程中通常需要添加一定量的新塑料產品或者是是添加劑以改善材料性能。但是直接再生的材料生產的制品由于經過了使用過程和再生加工兩個過程的二次老化,其各方面性能較新塑料材料的制品為低,所以只能用于一些性能要求不高的塑料制品,如工業用、農用建筑材料等。
(2)改性再生利用
對于已分離的單品種廢舊塑料進行改性再生利用是一種新型、很有發展前途的技術方法。改性方法包括物理改性與化學改性兩種。
●物理改性再生
物理改性主要用于通過混煉工藝制備各種復合材料。通過在廢舊塑料材料的共混塑化過程中加入各種無機填料、彈性體和增強纖維.以增強塑料材料的力學性能。可用于制備聚合物合金,也可以用于制備填充劑,建筑材料等材料。
●化學改性再生
化學改性通過化學交聯、接嵌等手段來改變材料的性能,使廢舊塑料轉化成高附加值的其他材料。其中交聯反應方法通過在材料高分子鏈間形成新的鍵,使之成為網狀結構高分子材料。接嵌方法是在原有的分子基礎上,增加一些新的官能基團,使材料具有新的性能。化學再生是當前塑料回收技術研究的熱門領域.各種新方法新技術相對較多。
二 塑料回收的能源化
廢舊塑料能源化也是塑料制品回收的重要方向,大部分塑料制品經1—2次改性回收后.各方面指標嚴重下降,最終只能通過高溫催化裂解成低分子量的單體或烯烴類燃油,或者是直接燃燒產熱。
(1)化炭化工藝
該工藝對廢舊塑料材料通過超高溫氣化生產燃料氣,其特點是無須對廢舊塑料進行預處理.并可以分解制備各種制品。在600—800℃下,PE熱分解產物主要是乙烯、甲烷和苯,PS主要的熱分解產物是苯乙烯。Zimmermann等在聚烯烴類廢塑料(如PE,PP)降解回收烯類單體的研究中研制出一套自動降解回收裝置,單體回收率比其它降解回收方法高16%。美國Batielle紀念研究所已成功開發出從LDPE、HDPE、PS、PVC等混合廢塑料中回收乙烯單體的技術,回收量為58%(質量分數),成本為3.3美分/kg。
(2)油化工藝
廢塑料熱分解油化工藝所得產物以油類為主,近年國外相繼開發出了槽式、管式爐、流化床和催化法等工藝。
其中的超臨界流體回收法利用了物質在超臨界狀態下的很多特殊性質,用超臨界水(SCW)對廢塑料進行化學回收。與傳統二段法相比不僅避免結焦的現象。提高了液化產物的產率,還解決了能源消耗和二次污染的問題,具有較好的節能化和環保化效果。
(3)燃燒產熱
廢舊塑料的燃燒熱和燃料油相當,可以通過焚燒直接回收熱能。焚燒可使廢舊塑料的質量減少80%,體積減少90%以上。焚燒后殘渣密度大,填埋處理方便,環境影響較小。
廢舊塑料燃燒處理的方式主要有3種:專用焚燒爐焚燒、作為補充燃料和其他燃料混合、氫化作用或無氧分解轉化為其他可燃物。最新研究主要集中在塑料原料的預處理、處理燃燒過程產生的有害氣體、提高熱能利用率等方面。發達國家已開始大規模產業化運作,特點是能簡單處理大批量的廢舊塑料,但設備投資大、成本高,在國內目前剛剛起步。
隨著新技術、新裝備的不斷出現,廢舊塑料的處理與回收體系不斷完善,其發展趨勢可以概括為技術與流程兩個方面。在新技術應用方面,進一步加強超臨界方法的研究與應用,促進催化劑研發與材料技術研究相結合,加強阻燃劑的去除技術研究,成為廢舊塑料回收研究的重點。在流程工藝設計方面,如何將新技術、裝備進行有效集成與整合,并形成與廢舊塑料回收渠道體系的有機結合,綜合考慮產量、成本與環境影響等因素,構建節能、環保、高效的廢舊塑料回收處理系統,是推進國內塑料回收處理產業發展研究的重要內容。對此,在工藝流程和設備的設計和優化上,通過加強LCA理念應用,實施工藝流程的模塊化設計,結合先進的控制、管理技術,設計工序少、連續性強、能源消耗低、環境污染少的一體化工藝流程,是廢舊塑料回收產業發展的方向。
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