家电塑料再生技术和再生利用技术的研究进展

黄军左，刘熠纯

(广东石油化工学院工业催化研究所，广东 茂名，525000)

家电塑料再生技术和再生利用技术的研究进展

黄军左，刘熠纯

(广东石油化工学院工业催化研究所，广东 茂名，525000)

家电塑料的再生利用技术与一般塑料再生利用技术并无本质上的区别，其特点在于回收家电塑料需要进行拆卸、分类等前处理。因此，家电再生利用技术是家电塑料回收技术的重要组成部分。本文介绍了当前一些先进的科学研究与回收再生手段，阐述了废旧家电再生技术和再生利用技术。

家电塑料;回收;再生技术;再生利用技术

电子废弃物的回收和处理问题已引起我国国内公众和学术界的关注［1～8］。塑料作为当今人类生产生活中广泛应用的材料，在各种电子电器设备(EEE，electrical and electronic equipment)中均得到普遍使用。随着这些电子电器产品大量进入报废期，废塑料在城市固体废弃物(MSW，municipal solid waste)中所占比重越来越高，对生态环境和人类健康的危害问题也越发突出。电视机、电冰箱、洗衣机和空调器是最常用的四种家用电器，加强废旧家用电器中废塑料的再生利用研究已成为世界各国普遍关注的重要问题［9～16］。表1列出了一些常见塑料的回收方法［2］。根据目前国内外废塑料的回收现状，本文阐述了家电塑料的再生技术和再生利用技术。

1 家电塑料的再生技术

家电塑料再生技术主要包括分离与分类技术、识别技术、材料再生技术、化学再生和热分解还原单体技术、冷却介质和隔热材料的回收技术等［17］。其中最主要的技术可分为以下几个方面。

1.1 分离与分类技术

塑料材料分离与分类技术可分为两类:一是将含有塑料材料的制品或部件进行拆卸或支解，然后通过磁性或密度上的区别进行分离或分类;二是先将其进行粉碎，然后通过磁性或密度上的区别进行分离或分类。主要分离技术如下。

1.1.1 塑料和金属的分离

基于塑料与金属材料性能之间的差异可实现塑料与其他材料的分离。虽然塑料的种类繁多，但却具有相近的物理化学性能。例如，密度较小，大多不导电，与金属材料相比机械强度较低等。利用这些差异，可采用涡流分选和电晕静电分选的方法实现它们的高效分离，具体见表2。

1.1.2 塑料之间的分离

化学组成、表面化学性能、密度和玻璃化温度等方面的差异是实现不同塑料分离的基础［17］。采用人工分选、密度分选、浮选、摩擦静电分选及光电分选等工艺可有效分离出各种塑料，废塑料的主要分选工艺见表3。

表1 各种塑料的回收方法Table 1 Recovery methods of variours plastic

表2 废旧家电塑料与金属的分选工艺Table 2 Separation process of appliances and metal

表3 废塑料的主要分选工艺比较Table 3 Main separetion process of waste plastic

1.2 识别技术

为拆卸和分类方便，不少发达国家常使用能识别塑料种类的材质标识。对没有标识的塑料材料，过去识别其种类最简单的方法是观其色(火焰的颜色和烟雾的颜色、外观)，听其音 (敲击声)，嗅其味(燃烧过程中发生的味)，需要丰富的经验。这些方法很难适应工业化生产的需要。国外已经开发出很多塑料识别设备，为塑料再生利用的机械化和自动化提供了良好的基础。这类装置使用方便，识别快，识别效果好，但目前我国还没有类似的成熟产品。

1.3 已分类塑料的材料再生技术

对已分类的同种塑料尚应进行清洗、除杂和除阻燃剂，以及改性和造粒，然后作为再生材料使用。清洗和分类也可同时进行。对难以通过粉碎、分类回收的塑料产品或部件，可采取化学/热分解或热能利用的处理方法。通过热和压力的作用，使废旧塑料还原为石油制品或化学原料，也可作为高炉还原剂或高燃烧效率的固体燃料使用。

2 再生利用技术

塑料由于它具有可塑性和能重复利用的特点，其循环利用能有效地减少资源浪费和促进环境保护。西方发达国家的经验和做法值得借鉴，解决塑料发展与环境问题的成功策略是实施“三R”战略，即塑料制品的减量(Reduce)，再使用(Reuse)和塑料废弃物的回收利用(Recycle)。通常塑料再生利用的方法如表4所示，① 作为树脂使用的方法——机械性的再利用;② 再生为树脂原料单体的方法——化学性的再利用;③ 再生为油、气，做塑料原料或燃料而利用的方法——供储备再利用;④用作燃料进行燃烧利用能源的方法——回收能量。

表4 废旧塑料回收和再生利用方法的具体情况一览表Table 4 List of recovery and recycling technology of appliances plastics

2.1 机械性再利用

机械性再利用是不改变物质的性质，为了方便使用对现有塑料零部件进行破碎、造粒等机械处理的利用方法［17，18］。机械性再利用是节约能源，保护环境，实现材料再利用的最好途径，它不仅能耗最低，而且产生的污染物质量最小，特别是对一些大型的部件，例如电视机、复印机、计算机的外壳等更是如此。而且，这些大型部件目前又很多仍然用溴系阻燃塑料，所以这一方法宜用于阻燃塑料的回收。不过，机械性回收通常工序较多(见图1)，因此目前机械回收的比例并不高。原因在于回收物的不确定性、分类的复杂性及杂质消除的复杂性等，难以保障再生品的质量要求，得到的回收料往往性能下降较大，只能用作次一级的原料。

图1 机械回收工艺路线Fig.1 Process route of mechanical recycling

2.2 化学性再利用

一些塑料的回收由于物理法有其缺陷，从经济角度上，需要化学回收才更有价值、更科学。化学性再利用是通过水解或裂解反应，使废塑料分解为初始单体或还原为类似石油的物质再加工利用的技术［19］。此种方法主要适合于热塑性聚烯烃类(如PP、PE、PS等)的回收。比如聚氨酯塑料，通过醇解、水解、碱解、氨解、热解、酸解、加氢裂解等方法回收多元醇和其他一些物质，用于合成其他聚合物。但化学回收过程比物理回收耗费更多的能量，过程控制要复杂得多，产生的气体、液体、固体残留物需要处理得当，才不会对环境产生污染。

2.2.1 醇分解/水分解

聚酯(PET)、树脂(ABS)、尼龙等含有氮、氯等元素，热解时会产生有害气体或腐蚀性气体，不宜作热解原料，回收难度较大。对于它们可用醇分解、水分解，能够得到较高的回收率。

2.2.2 热分解

对于热塑性材料制品，聚合物可分解成单体或石油来进行回收。如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等，当加热到200℃时，PVC开始发生脱氯反应，继续加热到300～500℃时，大部分分解成低碳化合物，进一步加热会发生断链反应。

但是，酚醛树脂等热固性塑料则不适合作为热解原料;ABS中有氮、氯等元素，热解时会产生有害或腐蚀性气体，也不宜作为热解原料;至于含氯元素的原料，利用热解法一定要进行脱氯处理。另外热分解回收效率不高，通常聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)回收率在95%以上，PS回收率在42%，PE、PP仅在2%以下。为了提高回收效率，常采用“热分解+催化剂”分解方法。

2.2.3 热分解+催化剂分解

裂解热塑性材料的油化工艺是将粉碎的废塑料定量供给，并加热至230℃ ～270℃被挤入熔融槽，再加热至280℃ ～300℃时送入热分解槽，当温度到达350℃ ～400℃时进行热分解，产生气烃进入填充了合成沸石催化剂(ZSM－5)的裂解槽，接着进行分解回收［19］。该工艺适合热塑性塑料的处理，对聚烯烃类(PE、PP、PS等)制油的回收率最高，质量最好。

2.3 能源性再利用

能源利用是对难以进行材料再生的废塑料通过焚烧，利用其热能，常用于混合塑料［19，20］。可以将难以再生的废塑料粉碎与生石灰为主的添加剂混合、干燥、加压、固化成直径为20～50mm颗粒——垃圾固体燃料即RDF(reufesderivedufel)，这样储存方便、燃烧时尾气排放量较少，日本正积极开展RDF产品的研究(见图2)，以克服上述的缺点，当废物燃烧产生高压蒸汽流送给发电机，超过85%的能量被有效地回收了，低压蒸汽流用于工业，热水用于家庭取暖。目前各国普遍利用能量回收设备进行焚烧以获取能量。

图2 衍生燃料PDF的处理流程图Fig.2 Flow chart of approach for reufesderivedufec

2.4 改性利用

废旧塑料直接再生利用的主要优点是工艺简单、再生品的成本低廉，缺点是再生料制品力学性能下降大，不易制作高档次的制品，为了改善废旧塑料再生料的基本力学性能，满足专用制品的质量要求，可以采用各种改性方法对废旧塑料进行改性，常用的改性方法有两种:一是物理改性:① 活化无机粒子的填充改性:在废旧热塑性塑料中加入活化无机粒子，既可降低塑料制品的成本，又可提高温度性能，加入量必须适当，并用性能较好的表面活性剂处理;②废旧塑料的增韧改性:采用具有柔性链的弹性体或共混性热塑性弹性体进行增韧改性，如将聚合物与橡胶、性塑料、热固性树脂等进行共混或共聚。另一是化学改性，指通过接枝、共聚等方法在分子中引入其他链节和功能基团，或交联，或是通过成核剂、发泡剂改性，使废旧塑料被赋予较高的抗冲击性能、优良的耐热性、抗老化性等［21］。

塑料的改性利用市场十分广阔。如对热固性塑料可以粉碎为细料，按20% ～30%的比例作为填充料掺加到新树脂中使用。软聚氨酯破碎成所要求的尺寸，用作包装的缓冲填料和地砖衬里料;或用胶粘剂回收，可压塑再利用。硬聚氨酯精细磨碎，加到手工调制的清洁糊中，可制做磨蚀剂。对于废聚氯乙烯塑料可配制成新型防水材料或轻质保温砖等。包装用PS回收后可以用来加工成卫生要求不高的文具和日用塑料品。再低一些品级的回收料可以用来生产储运箱、护栏、隔栅、垃圾袋等产品。

3 结束语

随着我国经济持续增长，家用电器早已走进了千家万户，近几年来随着家用电器的老化其淘汰率越来越大。大量的废旧家电塑料没有经过回收利用而是直接填埋、焚烧，造成了资源的极大浪费。在积极推行节能减排、节约资源和材料的今天，设计废旧家电塑料再生回收的工艺路线是相当有必要的。

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Development of Regeneration Technology and Recycling Technology of Appliances Plastics

HUANG Jun-zuo，LIU Yi-chun
(Institute of Industrial Catalysis，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，Guangdong，China)

Recycling technology of appliances plastics and it of general there is no essential difference，Its characteristics is the need of pre－ treatment of disassembly and dlassification etc.for plastic appliance recycling.Therefore，the recycling technology of appliances plastics is an important part for recovery technology of appliances plastics.This article describes some of the advanced scientific research and the current recycling methods，described regeneration technology and recycling technology of the waste home appliances.

appliances plastic;recovery;regeneration technology;recycling technology

TQ 321

2011－06－29