对白色污染、黑色污染及高分子材料循环利用的一些认识
—杨欣爽一、白色污染
所谓"白色污染"是指由农用薄膜、包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具(以上统称塑料包装物)的丢弃所造成的环境污染。
由于废旧塑料包装物大多呈白色,因此称之为"白色污染"。
伴随人们生活节奏的加快,社会生活正向便利化、卫生化发展。
为了顺应这种需求,一次性泡沫塑料饭盒、塑料袋、筷子、水杯等开始频繁地进入人们的日常生活。
这些使用方便、价格低廉的包装材料的出现给人们的生活带来了诸多便利。
但另一方面,这些包装材料在使用后往往被随手丢弃,造成"白色污染",形成环境危害,成为极大的环境问题。
我国每年用于白色污染的治理经费大约1850万左右。
白色污染是我国城市特有的环境污染,在各种公共场所到处都能看见大量废弃的塑料制品,他们从自然界而来,由人类制造,最终归结于大自然时却不易被自然所消纳,从而影响了大自然的生态环境。
从节约资源的角度出发,由于塑料制品主要来源是面临枯竭的石油资源,应尽可能回收,但由于现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本,在现行市场经济条件下难以做到。
“白色污染”的主要危害在于“视觉污染”和“潜在危害”:
“视觉污染”
在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良刺激,影响城市、风景点的整体美感,破坏市容、景观,由此造成“视觉污染”。
“潜在危害”
第一、侵占土地过多。
塑料类垃圾在自然界停留的时间也很长,一般可达200—400年,有的可达500年。
第二、污染空气。
塑料、纸屑和粉尘随风飞扬。
第三、污染水体。
河、海水面上漂着的塑料瓶和饭盒,水面上方树枝上挂着的塑料袋、面包纸等,不仅造成环境污染,而且如果动物误食了白色垃圾会伤及健康,甚至会因其在消化道中无法消化而活活饿死。
第四、火灾隐患。
白色垃圾几乎都是可燃物,在天然堆放过程中会产生甲烷等可燃气,遇明火或自燃易引起的火灾事故不断发生,时常造成重大损失。
第五、白色垃圾可能成为有害生物的巢穴,它们能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所,而其中的残留物也常常是传染疾病的根源。
第六、废旧塑料包装物进入环境后,由于其很难降解,造成长期的、深层次的生态环境问题。
首先,废旧塑料包装物混在土壤中,影响农作物吸收养分和水分,将导致农作物减产;其次若牲畜吃了塑料膜,会引起牲畜的消化道疾病,甚至死亡。
第七、因为体积大,所以填埋之处会滋生细菌,污染地下水。
混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理:填埋处理将会长期占用土地,混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理,分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。
所以现在很需要研究出一种合理循环利用或者是绿色处理塑料制品的方法。
二、黑色污染
黑色污染是相对“白色污染”而言的污染,主要是指废橡胶(主要是废轮胎)对环境所造成的污染。
废轮胎等橡胶具有很强的抗热、抗机械和抗降解性,数十年都不会自然消除,占用大量土地,而且容易滋生蚊虫,传染疾病,还容易引起火灾。
如被简单用作燃料,则会造成严重的空气污染。
目前,我国是世界上第一大橡胶消耗国和第一大橡胶进口国,全国每年产生的废轮胎大约1.4亿条,继美国、日本之后居世界第三位,并以每年两位数的速度增长。
一方面,只有45%的废轮胎作为再生资源进入正规的回收渠道,日益加剧的“黑色污染”给我国本已脆弱的生态环境雪上加霜。
另一方面,我国橡胶资源十分匮乏,橡胶原料主要靠进口满足国民经济发展的需要。
因此,很有必要加强对废旧轮胎循环利用产业的管理,防止废旧轮胎造成的“黑色污染”。
实际上,轮胎由橡胶或弹性胶、炭黑、金属、纺织原料、氧化锌、硫和其他添加成分组成,这些成分全都可以回收再利用,而橡胶又是关系国计民生的一项重要物资,且天然橡胶价格昂贵。
若能将人们所惧怕的轮胎垃圾合理回收利用,不仅保护环境,而且能很大程度改善全球橡胶供应短缺状态。
三、高分子材料循环利用
高分子材料的循环可分为两种,一种称为材料循环,又称物理循环;另一种称为化学循环。
物理循环是指废旧高分子材料经收集、分离、提纯、干燥等程序之后,加人稳定剂等助剂,重新造粒,并进行再次加工生产的过程。
化学循环是利用光、热、辐射、化学试剂等使聚合物降解成单体或聚合物链段的过程,用作油品或化工原料。
化学循环的方法有水解、醇解、热裂解、加氢裂解、催化裂解等。
物理循环一般指的是材料的再加工过程。
其中一个重要的单元操作是分离 , 也是材料利用成功与否的关键,尤其对混有多种高分子材料的废料更显得重要。
目前报道的分离方法有:手工分离、密度分离、空气分离、水力分离、漂浮分离、静电分离、热融分离、溶剂分离、X-射线荧光分离、 FT-IR 分离等。
各种分离方法均有优缺点,可根据废料的特点选择合适的分离方法。
在单一的高分子材料中加人一定量的助剂如稳定剂,加工成再生料,其性能可与新料相比。
有时也在再生料中加人一定量的新料来提高再生料的性能。
回收的高分子材料往往是高分子的混合物,不能完全分离,可添加相容剂,使混合的高分子材料的性能提高。
化学循环是目前发展较快的循环方法。
废旧高分子材料的性能要比原始高分子材料的性能要低,如果进行多次循环,高分子材料的性能就变差;有些混杂的高分子材料,不可分离或分离代价很高;对于某些不易进行物理循环的材料如树脂基复合材料等。
在这些情况下化学循环是一种解决的办法。
高分子材料可通过高分子解聚反应、高分子裂解反应、高分子加氢裂解、高分子汽化等方法加以利用。
最理想的回收高分子材料的方法当然是把聚合物拆回单体小分子,然后重新聚合成型为高分子材料产品,根据这个观点,现在也出现了不少新型回收方法。
比如在热作用下高分子解聚成单体的化学循环方法,即热力学循环。
它是解决高分子材料污染问题的非常理想的封闭式循环方法。
如聚甲醛在一定条件下使
聚合反应向左移动,高聚物解聚为单体循环使用。
或者利用一些可逆化学反应使聚合物解聚。
再者如利用超临界流体解聚高分子。
超临界相物质的密度低 , 兼有气体和液体两方面的特性,密度和扩散系数介于液体和气体之间 ;反应性强,化学键易断开,并保持高的反应选择性,不产生副产物;分子间缔合减弱,分子极性降低,易与有机物混溶,并具有强的溶解能力。
其中水的临界温度比较高,在超临界水中几乎所有有机物都可完全分解。
采用高分子材料绿色工程概念也是现在发展的重点方向。
在单体的选择、合成、材料的制备阶段即考虑到材料使用后可回收利用性,制备易于解聚、降解、可循环再生利用的高分子材料。
研究新的聚合方法,在分子链中引入对热、光、氧、生物酶敏感的基团,为材料使用后的降解、解聚创造条件。
注意发展线形热塑性、无毒高分子材料,尤其是聚烯烃材料;采用物理交联替代化学交联,改善材料的热塑性、加工流变性,为材料使用后的回收加工创造条件。
研究天然高分子和合成高分子材料的共混和复合材料的结构与性能,为制备高性能、价廉、可生物降解的高分子材料提供依据。