废旧塑料的产生及处理
摘要:我国的塑料工业是国民经济的支柱产业之一,已步入世界塑料
生产大国的行列。随着加工行业中大多数的生产企业的机械和磨具水
平的不断提升,产品的档次和质量有所提高,塑料制品品种和数量都
有明显的增加,出口量也不断的增加。任何东西在带来巨大的经济收
益的时候,也会带来一些列的问题。我国塑料产业也不例外,高速、
快速的发展带来了巨大的环境问题。尽管一些塑料对环境不产生直接
污染,但会占据大量空间,因其具有极强的化学惰性,很难被空气或
微生物降解,将会对环境造成很大的影响,且会造成巨大的资源浪费。
因此研究塑料的降解对经济和环境都有着非常重要的意义,也是刻不
容缓的。
关键词:废旧塑料,产生,处理,焚烧,填埋,化学回收,离子液体
近年来,塑料制品生产和应用发展,市场需求持续增长。随着我
国塑料工业的发展和消费水平的提高,塑料制品在我国的应用从农业
生产到衣食住行无处不在,塑料废弃物也随之增多。它们不腐烂、不
分解的特性已经成为我国瞩目的社会问题。废弃塑料的来源大致可分
为:一、工厂生产过程中产生的边角下料;二、大的物资集散中心用
后的包装物;三、社会收购来的各种废弃塑料。在生活中,我们随处
可见的是在超市或者是菜市场中,人们都是提着塑料袋,那么这些中
就有大部分会成为污染环境的污染源。现在是21世纪,正确处理发
展与环境的关系,合理利用自然资源,是社会迫切需要的。
废旧塑料属于化学合成原料,不容易腐烂和分解,在环境中能长
期存在而不能够被自然分解。很多一次性的塑料包装废弃物、塑料农
地膜被人们随意丢弃而造成视觉污染,即所谓的“白色污染”。同时
对环境也会带来潜在危害。伴随着我国塑料工业的不断发展,废弃塑
料再生利用也被社会各界注重起来,对塑料的回收方法的研究也越来
越多。这是环境和人类都要求的,我们必须要做好。
对于“白色污染”,在环境中长期存在会有两种危害,第一种是
“视觉污染”,指的是散落在环境中的废旧塑料对市容、景观的破坏;
在城市、旅游区、水体中散落的塑料给人们的视觉带来不良刺激。第
二种是“潜在危害”,指的是废旧塑料制品进入自然环境中后难以降
解而带来的长期深沉的为题。例如:在土壤中的塑料影响农作物吸收
水分和养分;在水体中的塑料被动物吞入而导致动物死亡;塑料存在
与垃圾中,占有很多空间。无论从哪个方面来说,对塑料的回收降解
的问题都急需解决。
废旧塑料的处理方法大致可以分为四种:焚烧、掩埋和化学回收。
焚烧法处理可以回收热能,主要形式有:使用专用焚烧炉焚烧废
旧塑料回收利用热能;将废旧塑料作为补充燃料与生产蒸汽的其他燃
料掺混使用;通过氧化作用或者无氧分解转化为可燃气体等。但是会
产生大量的有毒有害气体,如对有害进一步处理,综合经济成本较高。
掩埋法处理是最简单的方法,具有建设投资少、运用费用低和回
收沼气等优点,已成为现在世界各国广泛采用的废旧塑料的处理方
法。但是掩埋法同时也会存在很多弊病:一、塑料废弃物由于密度小、
体积大,因此占用空间面积大,增加土地资源压力;二、塑料废弃物
难以降解,填埋后将成为永久垃圾,严重妨碍水的渗透和地下水流通;
三、塑料中的添加剂还会对环境造成二次污染。同时,大量可回收利
用的塑料的掩埋,与可持续发展的宗旨背道而驰。
然而化学回收方法处理废旧塑料,主要有超临界水化学回收和塑
料裂解制取燃料。超临界水化学回收是利用水在超临界状态时具有常
态下有机溶剂的性能和以一定的氧化性,可以使废旧塑料发生降解或
分解,从而回收有价值的产品或单体,同时也解决了能源、二氧化碳
和二次污染等环境问题。其主要好处有避免焦枯现象,提高液化产物
的产率,供循环回收,在降解塑料方面能有很广泛的应用。然而塑料
裂解制取燃料在国外现在已经很成功了,在我国也有许多省份在从事
这个方面的研究,可是和国外相比还是有很大的问题的。主要表现在:
处理原料单一;分选技术落后,靠人工分选的劳动强度大、卫生条件
差、效率低;除渣设备落后;使用燃料不合适,产生大量废气;清洗
和切碎废塑料过程中大量的废水和灰尘,产生二次污染;基础研究滞
后;无相应的废旧塑料的收集和运输体系;无统一的技术管理体系;
新闻宣传言过其实,不少单位技术不过关却到处转让,引起很多纠纷。
以上的化学处理方法虽好,但是存在一定的问题,下面我介绍一
种现在比较热门的化学研究方式。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为
例,来具体说明废旧塑料的危害和处理方法,并且介绍一种现在在研
究领域比较热门的处理废旧塑料的方法。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(也叫涤纶,简称PET)是一种性能良好
的聚酯材料,目前全球的生产量和使用量非常巨大。由于其具有高强
度、高刚性、耐热性好、耐化学药品性等优越性能,在很多领域都有
广泛的应用。2007年我国聚对苯二甲酸乙二醇酯的产量达到2350万吨
/年,每年产量的废旧PET高达数百万吨。随着PET产销量的迅猛增加,
产生的废旧PET量也越来越大。尽管废PET对环境不产生直接污染,但
会占据大量空间,因其具有极强的化学惰性,很难被空气或微生物降
解,将会对环境造成很大的影响,且会造成巨大的资源浪费。
PET的回收利用目前有很多的方法,但都存在着一定的缺陷。根据
我们目前掌握的资料,对PET的降解可以有物理方法和化学方法。物
理方法是通过熔融、提纯或改性制备再生料,这种方法可行,但是对
PET的性能会造成很大的影响,并且可能会产生二次污染。化学方法
是降解后再利用其余的方法,将聚酯经过加热或在水醇等物质的作用
下使高分子发生降解反应,形成相对分子质量较小的产物,实现进一
步利用。
在废PET化学循环方面,目前有几种方法:水解法、甲醇解聚法和
乙二醇解聚法。水解方法可分为酸性水解法和碱性水解法。在这些方
法中需要使用浓酸浓碱,由此可见对环境和设备都有很大的影响。甲
醇解聚法在降解PET的方面具有一定的效果,PET的转化率也比较高,
但是反应过程需要高温高压,这样对设备的要求就比较高,成本高且
不能成批进行。因此这种方式也存在一定问题。乙二醇解聚法目前取
得了较快的发展,对PET的降解的效果也比较高,而且要求也不高,
所以该方法也会进一步得到发展,但是该工艺过程中也有一些不足的
地方。现在在大学实验室和研究所在对塑料的回收利用的研究中,基
本上都可以看到新的研究方式。离子液体的研究就是一种的一种。
离子液体是指有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温下
呈液态的盐及其化合物,并且离子液体具有以下几个优点:(1)几乎
没有蒸汽压,不挥发,无色无味(2)有较大的稳定温度范围,较好
的化学稳定性和较宽的电化学稳定电位窗口(3)粘度低,热容大,
易于分离(4)通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物
及聚合物的溶解性,并且其酸度可调节至超酸;并且离子液体可以合
成很多种,理论上可以合成1018种。由于离子液体具有以上优良特性,
因此很多大学或者研究所在这个方面都有很多研究。
目前,用离子液体主要有两种方式,一种是用离子液体作溶剂,
来达到降解的目的;一种是用离子液体做催化剂,来达到降解的目的。
第一种方法可以将聚对苯二甲酸乙二醇酯在离子液体的环境中醇解,
通过控制反映的条件,可以达到比较理想的结果。第二种方法主要是
在醇的环境下,通过控制离子液体做催化剂的量和PET的量来达到预
期的效果。这两种方法现在的成就都比较的大,对聚对苯二甲酸乙二
醇酯的降解率都比较高。同时由于离子液体的特性,回收循环利用的
次数也比较良好,这样就实现了资源的节约。
现在我国的经济在快速的发展,同时产生的问题也是很多的,废
旧塑料的问题就是其中之一。我们要想在经济快速发展的同时对环境
也实现可持续发展,就需要解决很多问题,而废旧塑料的问题也急需
解决。废弃塑料的处理和应用工作是一项复杂的社会工程,社会各界
对此都非常注重,而废旧塑料的处理也需要社会各界的密切合作。着
眼于21世纪废旧塑料作为一种巨大的潜在资源,它的再生利用前景是
十分可观的,塑料回收利用行业必定会在后来的几年或者几十年内迅
速发展。
参考文献:1.宋琦珍,李金秀 废旧塑料的处理和应用 2005年中国塑
料工业与环境保护协调发展论坛
2.谭国林 我国废弃塑料的再生利用 2010年上海市老科
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3.崔晓 离子液体的制备及催化降解聚酯树脂的性能研究
4.廖正品 中国废弃塑料基本现状与回收处置原则初探
5.吴志强,许上洪,刘宏志等 废旧塑料的综合利用