廢舊PVC塑料的回收與再利用.doc

廢舊PVC塑料的回收與再利用 學(xué)院 專業(yè)： 班級： 姓名： 學(xué)號： 導(dǎo)師： 時(shí)間：廢舊PVC塑料的回收與再利用摘要“白色污染”是社會關(guān)注的焦點(diǎn)問題，解決問題的最佳途徑是回收在利用，PVC作為五大通用塑料產(chǎn)量第二的品種，其回收在利用具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的雙重意義。本文介紹了PVC塑料的發(fā)展現(xiàn)狀以及廢舊PVC塑料資源化利用和存在問題；介紹了幾種廢舊PVC塑料的回收模式和回收工藝；介紹了當(dāng)前PVC的回收在利用；關(guān)鍵詞：PVC 發(fā)展現(xiàn)狀 回收模式 回收工藝 回收在利用目錄前言1一、PVC的發(fā)展現(xiàn)狀2二、廢舊塑料資源化利用和存在問題2三、廢舊塑料的回收模式23.1 德國模式23.2 美國模式33.3 日本模式33.4 中國模式3四、PVC塑料的回收工藝44.1 溶劑法44.1.1 Vinyloop工藝44.1.2 Delphi 工藝44.2 機(jī)械法44.3 化學(xué)法5五、PVC回收利用的應(yīng)用55.1 木塑復(fù)合材料55.2 再生的PVC 發(fā)泡塑料鞋55.3 PVC 人造革65.4 PVC 壁紙6結(jié)語6參考文獻(xiàn)7前言 廢舊PVC樹脂和PVC制品的再生利用能節(jié)約大量的能源和資源，能降低制品成本，還能解決廢棄塑料污染環(huán)境的問題。 由于中國資源相對緊缺，而勞動(dòng)力成本低廉，大量使用廢舊PVC符合我國國情。我國已形成一大批專門從事廢舊塑料的回收(進(jìn)口)經(jīng)處理(分揀、清洗、粉碎、磨粉等)再銷售的專業(yè)機(jī)構(gòu)和人員，為企業(yè)提供了大量廉價(jià)原料。我國每年產(chǎn)生廢舊PVC樹脂和PVC制品幾十萬噸，同時(shí)還需大量進(jìn)口，僅2004年就進(jìn)口624萬t。怎樣合理利用這些廢舊PVC值得研究。本文主要探討廢舊PVC的回收與再生利用。一、PVC的發(fā)展現(xiàn)狀PVC主要成份為聚氯乙烯聚氫乙烯，色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用，由于在制造過程中增加了增塑劑、抗老化劑等一些有毒輔助材料來增強(qiáng)其耐熱性，韌性，延展性等，故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品。它是當(dāng)今世界上深受喜愛、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。它的全球使用量在各種合成材料中高居第二。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅僅1995年一年, PVC在歐洲的生產(chǎn)量就有五百萬噸左右，而其消費(fèi)量則為五百三十萬 噸。在德國，PVC的生產(chǎn)量和消費(fèi)量平均為一百四十萬噸。PVC正以4%的增長速度在全世界范圍內(nèi)得到生產(chǎn)和應(yīng)用。近年來PVC 在東南亞的增長速度尤為顯著，這要?dú)w功于東南亞各國都有進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迫切需求。在可以生產(chǎn)三維表面膜的材料中，PVC是最適合的材料。PVC(聚氯乙烯)，其單體的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CHClPVC材料用途極廣， 主要用于制作：pvc卡片；pvc貼牌；pvc鐵絲；pvc窗簾；pvc涂塑電焊網(wǎng)；pvc發(fā)泡板、pvc吊頂、pvc水管、pvc踢腳線等以及穿線管、電纜絕緣、塑料門窗、塑料袋 等方面。在我們的日常生活領(lǐng)域中處處可見到PVC產(chǎn)品。PVC被用來制作各種仿皮革，用于行李包，運(yùn)動(dòng)制品，如籃球、足球和橄欖球等。還可用于制作制服和專用保護(hù)設(shè)備的皮帶。 pvc材料用途極其廣泛，而且具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蝕，絕緣等良好特點(diǎn)。雖然過去十幾年， 因?yàn)樗芰蠈Νh(huán)境的污染問題， 有關(guān)是否應(yīng)該禁用PVC的爭論非常多， 然而，PVC的產(chǎn)量仍然在不斷增長?，F(xiàn)在， 有關(guān)PVC對環(huán)境問題影響的討論越來越客觀，特別是由于石油資源的日趨枯竭， PVC甚至變得更有吸引力， 因?yàn)榕cP E相比， PVC合成原料只有一半來自石油， 另一半則來自于豐富的礦石。但是PVC的回收難題和對環(huán)境的潛在影響并沒有解決， 在許多場合對PVC的限用仍然存在。因此， 對PVC的應(yīng)用發(fā)展和回收問題， 仍然必須加以重視。二、廢舊塑料資源化利用和存在問題 目前廢塑料回收利用的方法主要有： ( 1 ) 焚燒或填埋； ( 2 ) 廢塑料作為燃料回收熱能： ( 3 ) 廢塑料取代焦炭作為煉鐵的還原劑（ 4 ) 裂解生產(chǎn)燃料油。除此之外還有很多資源化利用的技術(shù)， 然而， 這些處理技術(shù)同樣存在著不足， 主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ( 1 )若將廢塑料焚燒或作為燃料使用， 則會增加空氣中的C02,S02 ,N0x。等有害物質(zhì)， 對于含氯的塑料還會產(chǎn)生氯化氫氣體和劇毒的二嗯英； ( 2 ) 填埋處理占用大量的耕地并造成地下水污染； ( 3 ) 若作為原料生產(chǎn)燃料油品， 雖然在技術(shù)上是可行的， 但由于投資大， 產(chǎn)品的質(zhì)量及售價(jià)等方面均無法與石油相比， 因此其在短時(shí)間內(nèi)無法產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)， 而對于含氯白勺塑料， 還必須先脫氯化氫， 并且要回收氯化氫氣體， 否則易造成環(huán)境的污染。說明回收利用廢舊聚氯乙烯塑料有更高的技術(shù)要求， 而廢舊PVC的量僅次于廢舊聚乙烯， 因此， 含氧塑料的回收利用是一個(gè)值得關(guān)注的課題。三、廢舊塑料的回收模式3.1 德國模式 德國在回收塑料廢棄物方面的法規(guī)是全世界最為完善的，其管理態(tài)度非常明確：首先是“避免產(chǎn)生”，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。 1990年6月，德國政府頒布了第一部包裝廢棄物處理法規(guī)即包裝廢棄物的處理法令，它規(guī)定對不可避免的一次性塑料包裝廢棄物必須進(jìn)行再利用或再循環(huán)，并強(qiáng)制性要求各企業(yè)承擔(dān)回收責(zé)任，但也可以委托回收公司代替完成，并建立了雙向系統(tǒng)(Duale System Deutschland，簡稱DSD)，也稱為綠點(diǎn)公司 。該公司另設(shè)了DKR股份公司負(fù)責(zé)廢舊塑料包裝的回收。 1991年，德國發(fā)布包裝條例，規(guī)定回收塑料中的6O 必須是機(jī)械性回收的；2002年12月，德國最高法院頒布了最新法令：要求所有商店從2003年1月開始向顧客收取罐裝和瓶裝飲料的包裝回收押金。3.2 美國模式 美國是世界塑料生產(chǎn)大國，也是世界上展開廢舊塑料回收利用研究最早的國家之一。在美國，包裝廢棄物通過路邊回收、零散回收和分散回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。路邊回收是規(guī)定居民將廢棄聚合物、報(bào)紙、金屬、玻璃等可以作為再生資源循環(huán)利用的廢棄物分類置于路邊，由地方有關(guān)部門收集到分離中心，再按類挑選，整理后送相應(yīng)的工廠利用。路邊回收通常被認(rèn)為是最有效的回收方法。零散回收成本與路邊回收成本相差不多，但因?yàn)椴惶奖?，通常只有較少的人參加。分散回收主要針對一些不能在路邊收集的聚合物以及其它材質(zhì)的廢棄物進(jìn)行收集。3.3 日本模式日本是循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法最全面的國家，其目標(biāo)是建立一個(gè)資源“循環(huán)型社會”。這與其國內(nèi)能源短缺有密切關(guān)系，鑒于此，日本對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。 1992年，日本政府起草了能源保護(hù)和促進(jìn)回收法，該法律于1993年6月正式生效。參與起草該法的政府部門有：衛(wèi)生和福利部、國家貿(mào)易和工業(yè)部。包裝問題只是該法中的一部分。就包裝而言，該法強(qiáng)調(diào)有選擇地收集可回收廢棄物，并依靠遍及全國的回收站進(jìn)行回收，以使包裝廢棄物處理向樂觀的方向發(fā)展。 1997年日本的容器包裝再生利用法出臺。這一法規(guī)對塑料包裝的回收利用作出了嚴(yán)格的規(guī)定：PET瓶生產(chǎn)商和使用PET瓶的飲料生產(chǎn)商都要承擔(dān)相應(yīng)的回收費(fèi)用；2001年，由日本飲料制造商和塑料瓶生產(chǎn)廠家共同組成的“塑料瓶循環(huán)利用促進(jìn)協(xié)議會”決定，將停止生產(chǎn)彩色塑料瓶。因?yàn)樵谠傺h(huán)利用時(shí)，彩色塑料瓶的混入不僅使再生制品的質(zhì)量下降，而且加大人工處理難度。日本的容器回收工作由日本容器包裝再生利用協(xié)會管理，塑料瓶回收的費(fèi)用由三方承擔(dān)：地方行政負(fù)責(zé)1的費(fèi)用，其余99%由飲料生產(chǎn)商和瓶子生產(chǎn)商負(fù)擔(dān)，比例各占8O%和2O%。3.4 中國模式 改革開放前，我國廢棄物的回收工作主要是靠各個(gè)城鎮(zhèn)的“廢品收購站”。改革開放后，異軍突起，出現(xiàn)了很多個(gè)體的“廢品收購點(diǎn)”。但這些收購點(diǎn)缺乏科學(xué)管理，更未形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。尤其是外來拾荒民工人員復(fù)雜，良莠不齊，無證經(jīng)營，缺乏價(jià)值觀念和道德觀念，給包裝廢棄物的回收造成了一定的負(fù)面影響。近年來，我國借鑒了發(fā)達(dá)國家的良好經(jīng)驗(yàn)，已于1989年頒布了中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法和國務(wù)院關(guān)于環(huán)境保護(hù)若干問題的決定，規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)者應(yīng)當(dāng)采取易回收、處理、處置或在環(huán)境中易消納的產(chǎn)品包裝物，并要求按國家規(guī)定回收、再生和利用1引。但是，在該法的實(shí)施過程中主要存在兩個(gè)問題：該法沒有規(guī)定“易回收處理、處置或在環(huán)境中易消納的產(chǎn)品包裝物”的具體標(biāo)準(zhǔn)，也沒有明確按哪項(xiàng)“國家規(guī)定”回收、再生和利用；從客觀環(huán)境來看，該法各項(xiàng)規(guī)定得以實(shí)施的條件尚不具備，包裝廢棄物如何回收、如何存放、如何處理的相應(yīng)配套機(jī)構(gòu)與設(shè)施還很不健全。四、PVC塑料的回收工藝 現(xiàn)在開發(fā)的新技術(shù)有溶劑法、機(jī)械法、化學(xué)法等， 其中溶劑法是歐洲新開發(fā)的技術(shù)。4.1 溶劑法4.1.1 Vinyloop工藝此工藝系Solvay SA公司與它的幾個(gè)工業(yè)合作伙伴開發(fā)的， 取名為Vinyloop工藝。該工藝用于回收除去銅后的含PVC及橡膠的電纜料， 以間歇法操作?；厥諘r(shí)， 首先采用靜電分離器將原始物料分離， 得到PVC橡膠料， 后者經(jīng)磨碎后送入溶解器， 用甲基乙基甲酮( ME K)溶解，所得溶液送入自旋過濾器以特殊過濾法除去未溶的雜質(zhì)及其他污染物。濾液送入沉淀器， 往溶液中加入添加劑及吹入蒸汽， 令PVC沉淀為小圓球粒料。然后將溶劑蒸發(fā)、冷凝， 再送入溶解器循環(huán)利用。而得到的PVC粒料則進(jìn)入自旋干燥器預(yù)干器， 再進(jìn)入空氣干燥器干燥后即成流散性良好的PVC ， 其密度與新PVC相近， 但物料通常顯灰色， 這是因?yàn)镻VC中含有的顏料和多種添加劑難于除盡之故。不過， 因?yàn)榇斯に囘^程各步的溫度不高于115cc ， 所以PVC的各項(xiàng)性能基本上未惡化。Vinyloopl 工藝在經(jīng)濟(jì)上是可行的， 因?yàn)榛厥盏腜VC粒料可直接使用，而不需再行造粒。 原則上， Vinyloop工藝用于處理各種PVC廢舊料， 如電纜包覆層和絕緣層、地板等， 而回收得到的PVC仍可作為原用途的原料。但不能將電纜料與粉碎后的地板料混合， 因?yàn)镻VC 電纜料中的各種鉛穩(wěn)定劑是彼此相容的， PVC地板中的各種錫穩(wěn)定劑也是相容的， 但鉛穩(wěn)定劑和錫穩(wěn)定劑混合后使回收PVC顯棕色。4.1.2 Delphi 工藝 第二個(gè)以溶劑法回收PVC的新工藝系用于從整個(gè)汽車配線板中回收PVC 。此工藝是由位于德國Wuppertal的DelPhl汽車廠及WuDDertal大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的， 三年前即已為位于德國NohfeIdenEisen 的一家汽車部回收商WietekGmbh 所工業(yè)化。采用此工藝回收PVC ， 所耗費(fèi)用低于新PVC 價(jià)格2 0 。該工藝以酯和酮為溶劑， 但溶劑用量比Vinyloop 工藝少得多。在Delphi工藝中， 溶劑并不將廢PVC完全溶解， 而只是將其軟化，使其易于與銅線分離， 而所得銅線即可用于支付回收PVC過程所需費(fèi)用。Wietek公司已發(fā)明了一種采用離心法分離塑料與溶劑的工藝， 并已獲專利權(quán)。因?yàn)橛么斯に嚮厥諑VC護(hù)套或絕緣層的電纜時(shí)， 并不將電纜切斷， 所以回收工藝無塵， 也不需過濾和分離金屬。Wietek 公司按此工藝建立的回收PVC生產(chǎn)線， 每年可回收2 2 5 t 可重新使用的PVC ，且該生產(chǎn)線也可用于回收某些其他材料， 例如，Wietek公司已研究成功了一種用溶劑法由汽車格柵和照明器及某些含金屬的塑料部件回收ABS (丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物)和ABS廠丙烯酸類樹脂的新工藝。4.2 機(jī)械法采用機(jī)械法可回收多種PVC制品，包括管材、電纜料、板材、薄膜、汽車元件及瓶子等。經(jīng)此法回收后的PVC，可重新用于制造很多制品， 包括窗框、地墊、地板、防護(hù)板、隔音板、管子配件、排水溝、涂層、非食品瓶等， 甚至可用于制造纖維及次要的計(jì)算機(jī)元件。對于回收PVC瓶， 機(jī)械法已工業(yè)化， 下面主要介紹Solvayl 工藝Solvayl 工藝-采用Solvayl工藝時(shí)， 首先將成捆的PVC瓶在捆材松解器上松開， 如其中混雜有P E T 瓶， 則可采用XR F (X射線熒光法) 自動(dòng)系統(tǒng)或手工操作的UV(紫外)系統(tǒng)， 將P E T 瓶從PVC瓶分出(回收來的廢舊瓶子通常是PVC瓶及P E T瓶混雜的)。然后令瓶流通過一個(gè)金屬檢測器， 以除出瓶流中的任何金屬碎片， 以免其損傷工藝下游的破碎設(shè)備。隨后， 剛C被軋碎為片材， 后者用一螺旋輸送器送入一組離心分離器， 并在此除去軟質(zhì)材料， 如紙標(biāo)簽、塑料薄膜及瓶材上粘附的污物等，而PVC瓶蓋上的鋁片則可采用靜電分離器除去。在破碎過程中， 形成的PVC片材的大小是一個(gè)很關(guān)鍵性的因素， 片材不宜過小， 否則它們會與軟質(zhì)的紙標(biāo)簽、塑料薄膜等一起被清除。此外， PVC片材的尺寸應(yīng)大于離心過濾器篩網(wǎng)的孑L徑， 否則會堵塞篩網(wǎng)， 降低篩分效率。上述經(jīng)過離心分離后的PVC片材再用螺旋輸送器進(jìn)入沉浮分離槽， 在此槽中， P VC片材中的聚烯烴和聚苯乙烯泡沫塑料等雜質(zhì)浮起， 而PVC及P E T 片材則沉下， 于是得以分開。將經(jīng)上述處理所得的片材回收和干燥， 其中PVC的含量大于9 9 。這種PVC可通過熔融過濾進(jìn)一步純制， 使其中的P E T含量小于l OOm g L 。這種純的PVC可用于造粒和加工成制品。也可采用細(xì)碎再篩分的方法分離PVC片材及P E T 片材， 因?yàn)镻VC及PET 的脆性不同， 所以細(xì)碎后所得PVC及P E T 片材大小有異， 因而可經(jīng)篩分將兩者分開。但P ET瓶頸部和底部材料在細(xì)碎過程中的行為與PVC相似， 所以這部分材料還會混雜在PVC中而不能分開。還可采用泡沫浮選或靜電分離PVC及P ET 。4.3 化學(xué)法 PVC碎屑可在充氧的氫氧化鈉溶液中， 于150-260攝氏度及高壓下被氧化為草酸和苯酸。在最佳條件下， It PVC可生成600 kg 草酸及300kg 苯酸。在氫氧化鈉溶液濃度低于15 m ol L 時(shí)， 提高溶液濃度， 草酸生成量增加。右圖是PVC進(jìn)行的氧化反應(yīng)示意圖。反應(yīng)的第一步(a )是PVC脫HC I 以生成多烯烴， 第二步( b )是在氧作用下通過雙分子加成反應(yīng)和多烯烴的環(huán)化生成芳香環(huán)， 第三步(c )是芳香族化合物的液相氧化生成苯酸。而通過液相的堿催化氧化， 多烯烴、芳香族化合物及苯酸三者均可轉(zhuǎn)化為草酸及C02。在2 5 0 0 c 及5 MP a 的氧分壓下， PVC碎屑可在1 2 h 內(nèi)被濃度為1 5 m o l L 的氫氧化鈉溶液完全分解。此法可用于回收處理含填料的P VC或軟PVC ， 因?yàn)檐汸VC 中的增塑劑(如苯二甲酸酯)此時(shí)也可被氧化為草酸。五、PVC回收利用的應(yīng)用5.1 木塑復(fù)合材料 以廢舊P VC塑料、P VC樹脂和植物纖維為原料， 經(jīng)特殊加工工藝復(fù)合而成的PVC木塑復(fù)合材料可用于生產(chǎn)木塑托盤、貨架、地板等。尤其是地板， 可用于化工車間， 經(jīng)久耐用。由于P VC木塑復(fù)合材料制成的托盤的綜合性能高于木制托盤和全塑托盤， 而且在耐酸堿性、耐水性、耐用性、尺寸穩(wěn)定性、可回收性等方面優(yōu)于木質(zhì)托盤， 因此得到廣泛應(yīng)用。江蘇省瑪維斯德塑料公司引進(jìn)臺灣生產(chǎn)線， 用熱壓法生產(chǎn)的半硬質(zhì)印花地磚， 其底層每年消耗廢JB P VC農(nóng)膜數(shù)干噸， 所得到制品符合GB 4 0 8 5 8 3 規(guī)定。遼寧建平縣橡膠廠將廢舊PVC薄膜破碎為幣3 3 m m 粒狀物或中5 m m 片狀物， 再與新料以5 0 5 0 或2_ 5 7 5 配比， 生產(chǎn)出的鈣塑地板外觀與純PVC制品相同， 拉伸強(qiáng)度達(dá)4 OMP a ， 邵氏硬度9 6 ， 此法為廢PVC農(nóng)膜回收開辟了途徑。5.2 再生的PVC 發(fā)泡塑料鞋 再生的P VC發(fā)泡塑料鞋， 其配方有2種， 其一為： 9 0 份(質(zhì)量份數(shù)， 下同)廢的PVC(注塑鞋底、薄膜、泡沫鞋底三者的質(zhì)量之比為3 ： 2 ： 5 ) 、1 0 份新P VC(聚合度為1 3 0 0 ) 、1 0 份改性劑丁腈橡膠、氯化聚乙烯的質(zhì)量之比為6 ： 4 ) 、8 份增塑劑(鄰苯二甲酸二辛酯) 、1 5 份三鹽、1 2 份Ca CO，、5 份A C發(fā)泡劑、0 1 份交聯(lián)劑(過氧化異丙苯) ， 其生產(chǎn)工藝與原工藝相同： 其二為： 生產(chǎn)P VC泡沫塑料的邊角料3 0 k g 、新料粉料1 0 k g 、廢舊P VC薄膜5 k g ， 其中的新料粉料配方如下： PVC( X0 2 4 ) 為1 0 0 份、DOP 為2 5 份、三堿式硫酸鉛(粉料)為0 5份、DB P為3 0 份、硬脂酸鋇為0 7 份。河南淮陽南樂鞋廠用廢舊PVC ， 采用新的加工配方， 重新生產(chǎn)出發(fā)泡PVC粒料， 用于注塑鞋底、地板、天花板及貴重儀器的包裝材料， 這種再生發(fā)泡料塑化性能好， 無生料， 無焦料， 發(fā)泡均勻， 每噸成本約低于新料1 0 0 0 元。5.3 PVC 人造革PVC人造革是由P VC塑料和布復(fù)合而成的， 為了對其再生利用， 在分離前先將其切割成較小的碎片， 裝入帶有夾套的槽中并密閉， 而后通入惰性氣體和四氫呋喃的溶劑， 攪拌均勻， 再加熱至溶劑的沸點(diǎn)以下， 即可萃取出P VC塑料。用這種P VC再生料制作地板磚的配方為： 1 0 0 份回收P VC塑料、5 份三鹽穩(wěn)定劑、O 4 份硬脂酸、8 0 份輕質(zhì)Ca CO。、2 份消泡劑、O 8 份硬脂酸鉛， 捏合溫度8 0 1 D。cc ， 時(shí)間為2 0 3 0 m i n ； 塑煉溫度1 6 0 1 7 0 cc ， 時(shí)間1 0 1 2 m l n ， 切碎料粒的尺寸為3 m m X 4 m m 3 ra m 。重新造粒的方法是： 將經(jīng)分揀洗凈的廢舊PVC鞋料在雙輥煉塑機(jī)上混煉， 此時(shí)， 依據(jù)廢料的具體來源和質(zhì)量， 加入各種精添加劑， 經(jīng)充分混煉后出片、切粒、經(jīng)過濾擠出， 制得再生粒料。5.4 PVC 壁紙 PVC壁紙是由P VC塑料和紙復(fù)合而成的， 它的再生處理工藝是： 先用加熱的方法使PVC膜收縮， 然后用空氣分離機(jī)將