当你将一个用过的塑料瓶扔进回收桶时,你或许会为自己有道德的举动而颇感自豪。没错,你这个看似简单的举手之劳,却避免了这个塑料瓶被埋入垃圾堆的命运,使得它可以被回收利用。尽管你的愿望是美好的,但事实上,目前的塑料回收没你想象的那样环保。
现存回收技术不环保
目前大多数塑料回收厂,特别是那些设在亚洲的回收厂,使用的还是水洗技术。塑料瓶被送到回收厂后,先是被切成碎片,然后通过浮选槽,由于塑料瓶的瓶体是由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成,瓶体碎片将沉降在槽底,而瓶盖则漂浮在水面上,由此将两者分开,分别加以回收处理。分离出的聚对苯二甲酸乙二酯通过另一个洗涤槽,洗去商标碎片、胶粘剂及其他杂质,然后再经淋洗、干燥就可以融化,供再次使用。
按照上述方法,每处理1斤塑料,平均要消耗2升水。这意味着回收厂不能建在水源缺乏的地区。漂洗槽中的水通常含有化学污染物、胶粘剂、商标碎片、食品残渣等等,如何处理这些洗涤用水也是个问题。在美国,根据各个州的法律要求,这些废水要么进入地下排污系统,要么直接排入附近的河流中,回收厂因此经常因为排水达不到当地环保要求而被惩罚。
另外,经过这种方法处理回收的塑料不能满足食品和饮料行业的要求,从而无法进入食品和饮料包装这个最大、也是最有利可图的市场,只能转化成一些工业包装用品和纺织原料,换取微薄的利润。上世纪90年代曾在美国俄亥俄州开过塑料回收厂的加理·德劳仁提斯说:“我们每回收500克塑料,只能赚1美分,而且还要不停地交罚款,没办法,工厂只好关门。”
类似的回收厂在美国已不多见。事实上,2005年,全美国共回收约5.3亿公斤塑料,其中的一半以上被运往亚洲国家。英国的情况更严重,每年9000万公斤回收塑料约有3/4运往亚洲,因为亚洲国家的劳动力便宜,政府对环保的要求没那么严格。
unPET回收技术有进步
位于美国南加州斯巴腾伯格的联合资源回收公司不甘寂寞,发明了一种称为unPET的回收技术。他们先用腐蚀性的药剂(如氢氧化钠)将那些切成碎片的塑料表面“啃”去一层,这样留下的就是干净的PET。为了加快上述过程,需要在200℃加热4小时。然后用少量磷酸洗去残留在塑料上面的氢氧化钠。
世界上第一家使用unPET技术的塑料回收厂于2000年在瑞士开业,目前全世界共有8家类似的回收厂。美国食品及药物管理局已经批准,经过这种方式回收的塑料,可以用于食品及饮料包装。这些工厂看来不用担心关门了,因为他们的利润要丰厚一些。
即便如此,unPET技术仍不适合那些水源稀缺的地区,因为在实施腐蚀过程以前,仍然需要用水洗涤塑料,尽管用水量只是通常方法的一半。澳大利亚木林道夫的一家回收厂建立了自己的循环水处理系统,基本上能够自给自足。
新型回收技术环保好
加理·德劳仁提斯不甘心失败。他在加州成立了一家ECO2公司,最近开发了一种革命性的塑料回收技术。按照该技术,先将切碎的塑料浸泡在一种称为乳酸乙酯的溶剂中进行清洗,然后用液态二氧化碳对这些碎片进行激烈的冲洗,将所有残留的乳酸乙酯带走。清洗好的塑料可以融化供再次使用。二氧化碳及其夹带的乳酸乙酯则用泵抽入一个蒸馏装置内,二氧化碳在常温下即挥发,而乳酸乙酯则要加热蒸发,二者分别收集供循环使用。蒸馏装置底部剩余的则是那些塑料污染物和溶剂残留,在常温下是固体,很容易处理。
因为二氧化碳和乳酸乙酯是循环使用的,而且没有废液产生,不需要特别的环保许可,因此大大降低了工厂的运行成本,加理估计每回收500克PET可赚10美分。乳酸乙酯由甜菜根和玉米制造,美国食品及药物管理局已经批准其可作为食品制造机器的清洁剂,因此乳酸乙酯作为回收塑料的清洗剂应该是安全的,用这种方法回收的塑料可以用于食品和饮料包装。ECO2公司正在等待美国食品及药物管理局的批准书,以便其在加州的工厂开工。如果开足马力的话,这家工厂一年能回收2700万公斤PET。
石油价格的不断上涨刺激了对回收塑料的需求,越来越多的工厂在兴建。加理计划在年底前在南加州再开一家年回收2700万公斤PET的工厂。无独有偶,英国一家使用unPET技术的塑料回收厂今年12月份将在伦敦开张,它可以处理英国每年9000万公斤回收塑料的1/3。
但需要回收的塑料瓶数却没有同步增加。据统计,2005年,在美国,所有使用过的PET塑料瓶的回收率只有23%。在英国,回收率也只在23%—30%之间。专家担心如果这种状况得不到改善,将阻碍这一产业的发展,运往亚洲国家的塑料瓶也必然会减少,没有原料,谁也开不成工厂。
现存回收技术不环保
目前大多数塑料回收厂,特别是那些设在亚洲的回收厂,使用的还是水洗技术。
按照上述方法,每处理1斤塑料,平均要消耗2升水。这意味着回收厂不能建在水源缺乏的地区。漂洗槽中的水通常含有化学污染物、胶粘剂、商标碎片、食品残渣等等,如何处理这些洗涤用水也是个问题。在美国,根据各个州的法律要求,这些废水要么进入地下排污系统,要么直接排入附近的河流中,回收厂因此经常因为排水达不到当地环保要求而被惩罚。
另外,经过这种方法处理回收的塑料不能满足食品和饮料行业的要求,从而无法进入食品和饮料包装这个最大、也是最有利可图的市场,只能转化成一些工业包装用品和纺织原料,换取微薄的利润。上世纪90年代曾在美国俄亥俄州开过塑料回收厂的加理·德劳仁提斯说:“我们每回收500克塑料,只能赚1美分,而且还要不停地交罚款,没办法,工厂只好关门。”
类似的回收厂在美国已不多见。事实上,2005年,全美国共回收约5.3亿公斤塑料,其中的一半以上被运往亚洲国家。英国的情况更严重,每年9000万公斤回收塑料约有3/4运往亚洲,因为亚洲国家的劳动力便宜,政府对环保的要求没那么严格。
unPET回收技术有进步
位于美国南加州斯巴腾伯格的联合资源回收公司不甘寂寞,发明了一种称为unPET的回收技术。他们先用腐蚀性的药剂(如氢氧化钠)将那些切成碎片的塑料表面“啃”去一层,这样留下的就是干净的PET。为了加快上述过程,需要在200℃加热4小时。然后用少量磷酸洗去残留在塑料上面的氢氧化钠。
世界上第一家使用unPET技术的塑料回收厂于2000年在瑞士开业,目前全世界共有8家类似的回收厂。美国食品及药物管理局已经批准,经过这种方式回收的塑料,可以用于食品及饮料包装。这些工厂看来不用担心关门了,因为他们的利润要丰厚一些。
即便如此,unPET技术仍不适合那些水源稀缺的地区,因为在实施腐蚀过程以前,仍然需要用水洗涤塑料,尽管用水量只是通常方法的一半。澳大利亚木林道夫的一家回收厂建立了自己的循环水处理系统,基本上能够自给自足。
新型回收技术环保好
加理·德劳仁提斯不甘心失败。他在加州成立了一家ECO2公司,最近开发了一种革命性的塑料回收技术。按照该技术,先将切碎的塑料浸泡在一种称为乳酸乙酯的溶剂中进行清洗,然后用液态二氧化碳对这些碎片进行激烈的冲洗,将所有残留的乳酸乙酯带走。清洗好的塑料可以融化供再次使用。二氧化碳及其夹带的乳酸乙酯则用泵抽入一个蒸馏装置内,二氧化碳在常温下即挥发,而乳酸乙酯则要加热蒸发,二者分别收集供循环使用。蒸馏装置底部剩余的则是那些塑料污染物和溶剂残留,在常温下是固体,很容易处理。
因为二氧化碳和乳酸乙酯是循环使用的,而且没有废液产生,不需要特别的环保许可,因此大大降低了工厂的运行成本,加理估计每回收500克PET可赚10美分。乳酸乙酯由甜菜根和玉米制造,美国食品及药物管理局已经批准其可作为食品制造机器的清洁剂,因此乳酸乙酯作为回收塑料的清洗剂应该是安全的,用这种方法回收的塑料可以用于食品和饮料包装。ECO2公司正在等待美国食品及药物管理局的批准书,以便其在加州的工厂开工。如果开足马力的话,这家工厂一年能回收2700万公斤PET。
石油价格的不断上涨刺激了对回收塑料的需求,越来越多的工厂在兴建。加理计划在年底前在南加州再开一家年回收2700万公斤PET的工厂。无独有偶,英国一家使用unPET技术的塑料回收厂今年12月份将在伦敦开张,它可以处理英国每年9000万公斤回收塑料的1/3。
但需要回收的塑料瓶数却没有同步增加。据统计,2005年,在美国,所有使用过的PET塑料瓶的回收率只有23%。在英国,回收率也只在23%—30%之间。专家担心如果这种状况得不到改善,将阻碍这一产业的发展,运往亚洲国家的塑料瓶也必然会减少,没有原料,谁也开不成工厂。
回收聚丙烯的改性利用
增强改性:
回收PP的拉伸强度较低,一般制品在18~25MPa左右,用短玻璃纤维(SGF)增强后,其拉伸强度可达30~35MPa左右。为了改进纤维与树脂的界面性能,常用偶联剂如KH550、KH560、 KH570等,偶联剂的用量一般是纤维含量的0.2%一1.5%,对不同情况有必要试验确定。
聚丙烯的氯化:
回收PP也可像回收PE一样进行氯化,氯化产物具有广泛的 应用。如APP经氯化可得到氯化APP(CAPP),它具有优良的粘 结性能,可制造粘结剂,用于粘结PE、PVC、PA、金属等材料,如用作包装复合膜、双层PP膜、PP膜—纸、PP膜—铝箔等的粘合剂。此外,CAPP也可以用作涂料、印刷油墨及极性树脂的加工助
剂等。
聚丙烯的接枝改性:
聚丙烯的化学改性还有接枝、嵌段等共聚改性。聚丙烯接枝改 性的目的是为了提高聚丙烯与金属、极性塑料、无机填料的粘结性 或增溶性。所用的接枝单体一般是丙烯酸及其酯类、马来酸酐及其 酯类、马来酰亚胺类等。接枝的方法有:①溶液法,在溶剂中加入过氧化物引发剂进行共聚;②辐射法,在高能射线下接枝;③ 熔融混炼法,在过氧化物存在下,于熔融状态下混炼,进行接枝,常常在双螺杆挤出机中进行。接枝改性的高分子材料的性能与接枝物的物化性能有关,也与接枝物的含量、接枝链的长度等有关,其
基本性能与聚丙烯相似,但与极性高分子材料、无机材料、橡胶等的相容性可大大提高,接枝PP的结晶度和熔点随接枝物含量的提高而下降,透明性和低温热封性却提高。
回收聚丙烯的交联改性:
回收聚丙烯也可像聚乙烯一样进行交联改性,改性的机理同前面介绍的聚乙烯交联相近。
聚丙烯的催化裂解和热裂解:
聚丙烯在380~C左右裂解,可进行热裂解和催化裂解。用硅/铝粉末(Si02/Al:03)作催化剂,催化剂可与裂解产物的气相和液相接触。研究表明,用液相接触催化剂方法,可得到69%的液体产物,具有沸点30~270℃的,2·C6到n-C1s石蜡油;气相接触催化,可获得54%(质量分数)液体产物,而且得到产物的速度要低得多。对于催化与非催化降解的研究表明,催化降解的液体产物的不饱和度要大大高于非催化降解,裂解产物也不一样。
聚丙烯在催化剂作用下于40013左右分解,可产生一系列物质。研究表明,催化剂含量的提高,可以提高液体产率,而气体和残留物的量降低;催化剂的种类对产率及组成影响不大。温度对裂解反应有影响,温度提高,成液率提高,而残留物百分比降低,气体量稍有降低。裂解气氛对裂解产物有影响,在水蒸气气氛下裂解 可以提高成液率。另外,其他废塑料的混入,未发现除各聚合物自身裂解产物以外的产物,即在裂解反应中没有交互作用如协同反应等发生。在中温裂解条件下,成液率在70%左右,适当改进技术可把成液率提高到85%左右。
回收PP的拉伸强度较低,一般制品在18~25MPa左右,用短玻璃纤维(SGF)增强后,其拉伸强度可达30~35MPa左右。为了改进纤维与树脂的界面性能,常用偶联剂如KH550、KH560、 KH570等,偶联剂的用量一般是纤维含量的0.2%一1.5%,对不同情况有必要试验确定。
聚丙烯的氯化:
回收PP也可像回收PE一样进行氯化,氯化产物具有广泛的 应用。如APP经氯化可得到氯化APP(CAPP),它具有优良的粘 结性能,可制造粘结剂,用于粘结PE、PVC、PA、金属等材料,如用作包装复合膜、双层PP膜、PP膜—纸、PP膜—铝箔等的粘合剂。此外,CAPP也可以用作涂料、印刷油墨及极性树脂的加工助
剂等。
聚丙烯的接枝改性:
聚丙烯的化学改性还有接枝、嵌段等共聚改性。聚丙烯接枝改 性的目的是为了提高聚丙烯与金属、极性塑料、无机填料的粘结性 或增溶性。所用的接枝单体一般是丙烯酸及其酯类、马来酸酐及其 酯类、马来酰亚胺类等。接枝的方法有:①溶液法,在溶剂中加入过氧化物引发剂进行共聚;②辐射法,在高能射线下接枝;③ 熔融混炼法,在过氧化物存在下,于熔融状态下混炼,进行接枝,常常在双螺杆挤出机中进行。接枝改性的高分子材料的性能与接枝物的物化性能有关,也与接枝物的含量、接枝链的长度等有关,其
基本性能与聚丙烯相似,但与极性高分子材料、无机材料、橡胶等的相容性可大大提高,接枝PP的结晶度和熔点随接枝物含量的提高而下降,透明性和低温热封性却提高。
回收聚丙烯的交联改性:
回收聚丙烯也可像聚乙烯一样进行交联改性,改性的机理同前面介绍的聚乙烯交联相近。
聚丙烯的催化裂解和热裂解:
聚丙烯在380~C左右裂解,可进行热裂解和催化裂解。用硅/铝粉末(Si02/Al:03)作催化剂,催化剂可与裂解产物的气相和液相接触。研究表明,用液相接触催化剂方法,可得到69%的液体产物,具有沸点30~270℃的,2·C6到n-C1s石蜡油;气相接触催化,可获得54%(质量分数)液体产物,而且得到产物的速度要低得多。对于催化与非催化降解的研究表明,催化降解的液体产物的不饱和度要大大高于非催化降解,裂解产物也不一样。
聚丙烯在催化剂作用下于40013左右分解,可产生一系列物质。研究表明,催化剂含量的提高,可以提高液体产率,而气体和残留物的量降低;催化剂的种类对产率及组成影响不大。温度对裂解反应有影响,温度提高,成液率提高,而残留物百分比降低,气体量稍有降低。裂解气氛对裂解产物有影响,在水蒸气气氛下裂解 可以提高成液率。另外,其他废塑料的混入,未发现除各聚合物自身裂解产物以外的产物,即在裂解反应中没有交互作用如协同反应等发生。在中温裂解条件下,成液率在70%左右,适当改进技术可把成液率提高到85%左右。