废旧塑料的回收与利用研究(论文)(8)

2019-03-05 23:05

单纯焚烧聚氯乙烯PVC塑料回释放出HCl和二噁英,释放到大气中会造成大气污染,形成酸雨,损坏庄稼,污染空气和食品。所以,对PVC的废塑料,一般利用其发热量大的特点,使其与各种可燃垃圾混配,制作成RDF,这样即便于储存和运输,又可以代替烧煤锅炉和工业窖炉的燃料,又能使氯得到稀释提高热效率。

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第四章 废旧塑料回收与利用研究新进展

高分子材料领域的科技进步带动了世界塑料工业的迅速发展,2001年世界塑料制品的年产量已超过2亿t。我国塑料制品年产量也 已超过2000万t,塑料原料表观消费量由2000年的约2400万t增至2004年的3813.3万t,居世界第2位,年均增长率达12.3%,成为名符其实的塑料大国。然而,随着塑料工业的迅速发展,在塑料的成型加工及消费流通过程中产生了大量的废旧塑料,形成了日益严重的“白色污染”,有数据表明,塑料总量中约70%~80%的通用塑料在10年内转化为废弃塑料,其中有50%的塑料将在2年内转化为废弃塑料。由于这些废旧塑料固有的高分子性能,使其生物 降解性差,分解速度慢,长期分散于自然界中会造成 环境污染和对人体健康的负面影响。如何处这些废旧塑料,一直是人类迫切希望解决的一 个社会问题。早在 20世纪40年代,人们已经开 始对废 旧塑料进行初期的处理,将废旧塑料进 行简单的回收、清洗、破碎和再加工 。自 20世 纪 80年代以来,废旧塑料量急增,许多国家开始重视越来越多的废 旧塑料资源及其对生态环境造成的威胁并增加了这方面科研投入,废旧塑料回收技术得以迅速发展。人们逐渐意识到回收再利用技术是处理废旧塑料的最合理有效的方法,在解决环境污染的同时,使资源可持续发展,同时创造可观的经济效益。

4.1 废旧塑料的鉴别技术

不同极性的塑料产品不相容,将其混合后的再生制品容易出现分层,导致制品的性能低劣。另外不同总类的塑料制品熔点或者软化点相差较大,难以在同一加工温度下加工成型,所以为是塑料得到更好的再生利用,必须经过鉴别分离的过程。因此,鉴别分离是废旧塑料回收与利用的重要环节。废旧塑料的鉴别技术可分为传统的鉴别技术和近代的鉴别技术。

4.1.1 废旧塑料传统的鉴别方法

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废旧塑料传统鉴别技术包括:外观鉴别法、燃烧鉴别法、溶解鉴别法、密度鉴别法和元素鉴别法。

①外观鉴别法是用手感、感觉、眼睛、鼻子来观察塑料制品的外观特征,如形状、透明度、颜色、光泽、硬度、弹性等来鉴别塑料所属类型。

表4——1几种主要塑料的外观鉴别法

塑料种类 外观形状 PS(聚苯乙烯) 未着色时为无色透明,无延展性,似玻璃状。 PP(聚乙烯) PP(聚丙烯) 未着色时为呈乳白色半透明,蜡状。 未着色时为白色半透明,蜡状。 PVC(聚氯乙烯) 本色为微黄色透明状,柔而韧,有光泽。 ②大多数塑料都能够燃烧,由于其结构的不同燃烧特征也不同,采用燃烧的方法可以简单有效的鉴别塑料的种类。燃烧法主要根据塑料的燃烧难易程度、气味、火焰特征及塑料状态变化等现象来鉴别。

表4—2几种主要塑料的燃烧鉴别方法

塑料种类 燃烧难易程度 离开火焰后是否继续燃烧 PS PE 易燃 易燃 是 是 橙黄色,冒浓黑烟 软化起泡 芳香气味 上端黄色,底部蓝熔融滴落 石蜡气味 色,无烟 PP 易燃 是 上端黄泽,底部蓝熔融滴落 石蜡气味 色,少量黑烟 火焰特征 表面状态 气味 31

PVC 难燃 否 黄色,外边绿色,熔融滴落 氯化氢气冒白烟 味 软化 特殊气味 ABS 易燃 是 黄色 ③塑料在溶剂中会表现出不同的现象,如在溶剂中热塑性塑料可以溶胀或溶解,而热固性塑料不能溶胀或溶解,弹性体则不会发生溶解;非交联高分子材料可溶于有机溶剂中,而交联高分子材料不能溶解。因此,可以根据塑料在溶剂中的溶解情况来判断塑料的种类。

表4—3几种主要塑料的溶解性

塑料种类 PS 溶剂 非溶剂 乙酸乙酯、芳香烃、氯仿、二氧六环、脂肪烃‘低级醇、乙醚 四氢呋喃、二硫化碳、甲乙酮 PE 甲苯、二甲苯、四氢萘、二氯乙烷 汽油、醇类、脂类、醚类、环己酮 PP 芳香烃、氯代烃、四氢萘、十氢萘 汽油、醇类、脂类、环己酮 PVC 甲苯、氯苯、环己酮、甲乙酮、四氢呋烃类、醇类、乙酸丁酯、喃 二氧六环 乙醇、乙醚 ABS 二氯乙烷、氯仿、乙酸乙酯、甲苯 ④密度鉴别法是根据各种塑料具有不同的相对密度来鉴别的,可利用塑料沉浮鉴别出塑料的类别。

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表4—4几种主要塑料的密度

塑料种类 PP PS PAN 密度/(g.cm-3) 0.85~0.91 1.04~1.08 1.14~1.17 塑料种类 PC PA6 UPVC 密度/(g.cm-3) 1.20~1.22 1.12~1.15 1.38~1.50 ⑤塑料是由多种元素组成的,主要元素楚C、H以外,其他元素有S、N、P、Cl、Si等元素,通过对元素的检验,可判断塑料的种类。鉴别方法为取0.1~0.5g塑料试样放入试管中,与少量的金属钠一起加热熔融,冷却后加入乙醇,使过量的钠分解,然后溶15ml左右的蒸馏水中,并过滤。将滤液进行处理,根据现象来判断可能的塑料品种。如取部分滤液用稀硝酸酸化,如产生白色沉淀,并能溶于少量氨水,曝光后不会变色,则表明有Cl元素的存在,可能为PVC、CPVC、CPE、PVCA等。

4.1.2废旧塑料的近代鉴别技术

废旧塑料的近代鉴别技术包括:热分析鉴别法、中外红线光谱鉴别法、近红外线光谱鉴别法、激光发射光谱分析鉴别法、X射线荧光鉴别技术。

①热分析鉴别法

高分子材料通过热分析来鉴别。差热扫描热分析(DSC)技术可测定高分子在升温或降温过程中的热量变化;热失重(TGA)可测定聚合物的热分解温度;热机械(TMA)可测定高分子的热转变温度Tg。通过这些技术的应用可得到塑料的熔点、软化点、玻璃化转变温度、热分解温度以及结晶温度等,从而判断塑料的种类。

②中红外线(MIR)光谱鉴别法

MIR光谱的波长为4000~7000cm-1,一般聚合物的MIR光谱是确定的,而且直接与聚合物的特定化学键有关。可对PE、PP、PVC、ABS、PC、PA、PBT、

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