废旧滤袋来源及回收再利用方法*

1.无锡海关(原无锡出入境检验检疫局)，江苏 无锡 214100；2.江苏出入境检验检疫局纺织工业产品检测中心，江苏 无锡 214100；3.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215123

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平显著提高，人们对环境保护与清洁卫生有了更高的要求。为了有效地改善环境质量，我国各省市纷纷启动了“打赢蓝天保卫战”工作。2017年我国再次修订并出台了针对工业行业的大气污染物排放标准，促使企业开展新一轮环保提效改造，特殊排放和超低排放势在必行，这在很大程度上推动了袋式除尘器产业的发展。

目前，在化工厂、燃煤电厂、水泥厂和冶金厂等烟尘高产行业，主要采用过滤袋技术解决烟尘排放问题。由于滤袋具有除尘效率高(99.99%以上)、排放浓度低(10 mg/m3以下)、清灰能力强、分级效果好等优点，在全球范围内得到了广泛应用。但是滤袋在使用过程中，受到外界环境因素的影响会出现破损、老化、堵塞、烧毁等现象，导致大量滤袋废弃物的产生。这些滤袋的滤料多数是合成纤维，在自然环境中很难被降解，随意堆放会成为新的污染源，对生态和环境造成破坏，因此如何有效地处置废旧滤袋成为当前迫切需要解决的问题。

1 袋式除尘器专用纤维和滤料

在20世纪60年代，袋式除尘器几乎全部采用由天然纤维织成的滤料，机织布孔隙大，在过滤初期和清灰后的捕集效率低，且不耐高温。20世纪80年代，合成纤维和无机纤维开始替代天然纤维，袋式除尘器的工作温度范围得到大幅扩展；同时，具有三维结构的针刺毡的出现和广泛应用，提高了过滤速度和效率。20世纪90年代出现了聚四氟乙烯微孔覆膜滤料，更加优化了针刺毡的性能。近些年开发的梯度滤料在粗纤维滤布表面引入超细或异形纤维层，使得滤料更加高效、低阻[1]。水刺工艺于20世纪90年代进入我国，与针刺加固相比，水刺加固缠结效果更好，生产的滤料强力更高，对亚微米级颗粒的过滤效果更好[2-3]。目前，袋式除尘行业广泛采用由两种或两种以上各具特色的高温纤维通过材料复合或结构复合的方法加工而成的滤料。

1.1 玻璃纤维滤料

玻璃纤维滤料成本低，耐高温性能良好，能耐大部分酸腐蚀，表面光滑，容易清灰，化学稳定性好，收缩率低，是现阶段最实用、应用范围最广的一种耐高温滤料。但使用时为提高滤料的耐曲挠性和耐碱性能，需进行一定的表面处理，主要处理方式为浸纱和浸袋工艺[4]。

1.2 芳香族聚酰胺纤维滤料

芳香族聚酰胺纤维价格适中，耐热稳定性良好，且具有良好的物理力学性能、阻燃性能和化学稳定性，可以织布或进行非织造加工，但耐碱、耐酸性能中等，适合在低含硫量的烟气过滤场合或经彻底脱硫的循环流化床锅炉中使用。我国自主研发的有机耐高温纤维芳砜纶(PSA)可在230 ℃以内长期使用，结构稳定，目前广泛应用于阻燃防护产品(消防服、防火毡等)和高温过滤材料[5-7]。

1.3 聚苯硫醚纤维滤料

聚苯硫醚(PPS)纤维具有优良的耐热稳定性，连续使用温度为160 ℃，瞬间承受温度为190 ℃，价格适中，可抵抗多种酸、碱等化学品的腐蚀，阻燃性能好，具有较好的耐水能力，但耐氧化性稍差，主要应用在燃煤锅炉、城市垃圾焚烧炉、医院焚烧炉、公用工程锅炉、火力发电厂的袋式过滤器上[8]。

1.4 聚酰亚胺纤维滤料

聚酰亚胺(P84)纤维截面为不规则的叶形，过滤效率高；连续使用温度为230 ℃，瞬间承受温度为260 ℃，具有良好的阻燃性能；抗氧化性能比PPS纤维好，耐磨性比玻璃纤维好。但抗水解、耐酸性能稍差，只能在有限的碱性环境下使用，价格较高，主要应用于含硫量较低的炉窑烟气等热的化学物质过滤处理场合[9]。

1.5 聚四氟乙烯纤维滤料

聚四氟乙烯(PTFE)纤维连续使用温度为260 ℃，瞬间承受温度为280 ℃，在高温下强度保持率高；具有优异的耐化学腐蚀性，几乎不受任何化学试剂腐蚀，号称塑料王；摩擦系数小，表面张力小，抗紫外性能好，不易老化，是目前最好的滤料。但价格昂贵，目前主要应用PTFE细丝织造基布或者用各种方法将PTFE复合在过滤材料的表面来提高过滤材料的性能[10-12]。

2 废旧滤袋的来源

2.1 生产废料

生产废料是指在生产过程中产生的废料，如废品、边角料等，其特点是干净，易于再生产。例如，由于PTFE具有特殊的热力学性能，其采用的是压制成型的加工方法，在其产品加工的过程中会产生大量的机械磨屑废料及剩余料，再加上成型和烧结工艺中出现的瑕疵品，废料的比例可达30%～50%[13]。

2.2 用后废料

用后废料是指使用后老化破损等不能继续行使过滤功能的滤袋，此时滤料上灰尘比较多，几乎看不清滤料原貌。这种废料长期堆积会占据大量空间，且无法自然降解，从而造成环境污染。

3 废旧滤袋的回收再利用方法

当前对废旧滤袋的处理主要有三种方法：填埋、焚烧[14]和回收再利用。

3.1 填埋

目前填埋是处理废旧滤袋最常用的方法，但是这种方法占用空间，并且会造成长期的环境污染问题。填埋后废旧滤袋成为永久性的垃圾，并且合成纤维原料的生物降解性差，在自然界中难以被生物降解，会妨碍地下水的流通。另外，滤袋上可能附着的重金属元素等有毒有害物质会对土壤和水体等造成污染。

3.2 焚烧

废旧滤袋可以作为一种燃料，在锅炉中进行焚烧。这种方法能够实现废旧滤袋的减量化、减容化和稳定化，是目前解决破损、废旧滤袋最有效的方法之一。但是焚烧过程中不可避免地会产生一氧化碳、芳香烃化合物等有害物质，滤袋上可能附着的重金属化合物也会随着焚烧过程中产生的烟尘一起排放到空气中，对环境造成污染。此外，焚烧后合成纤维材料完全被损毁，特别是对于P84、PTFE等价格较高的材料，是一种资源的严重浪费。

3.3 回收再利用

回收再利用是将废旧滤袋重新制成纤维，循环使用，具体可以分为物理回收和化学回收两种。

物理回收是将废旧滤袋经过简单的机械加工后使之重新有利用价值。对于生产废料如纯度比较高的PTFE，利用球磨机、切割机、气流粉碎机等机械力将其粉碎，控制工艺设置得到颗粒均匀的PTFE粉体，再通过挤压或热压成型可制成管材、棒材、垫圈等产品或当作填充料降等使用[15]。对于用后废料则需要先将废旧滤袋清洗干净，然后按废旧滤袋原料的使用温度分类，预处理后再进行加工成为新制品，例如热压制成板材或者熔融造粒[16-18]。物理回收方法处理对象全面，但分类困难，工艺较复杂，技术要求也比较高，回收制成产品的性能有所下降，一般为降等使用，附加值较低。

化学回收是将废旧滤袋中的高分子聚合物解聚得到单体，然后再利用这些单体制造新的化学纤维。如采用辐射裂解法回收PTFE生产废料，在一定的气氛条件下，将高能射线作用于PTFE废料上，根据气氛的不同可以得到不同的产品，可广泛用作涂料、油墨等改性添加剂及炸药中的填充料等[19]。对于用后废料可以通过高温裂解法使废旧滤袋发生分解，但很难控制分解产物的种类，而且反应的温度比较高，反应条件比较苛刻，难以控制，还会产生很多有毒有害的副产物，成本高，产出低。特定材料的废旧滤袋还可以采用溶解法来回收，先进行清洗，然后采用相似相溶的原理用溶剂将废旧滤料溶解，冷却后析出固体物质。理论上还可以重复利用回收的溶剂，如采用α-氯萘作为溶剂回收PPS[20]。化学回收方法分解程度深，利用率高，但对于组分不单一的废旧滤料回收难度大，产物提纯分离成本高。

回收再利用是处置废旧滤袋的优选方案，但在实际处理过程中往往难以实现，原因：

(1) 清洗问题。对于用后废料的回收，第一步便是清洗，而废旧滤袋表面及滤料纤维内部附着或紧密结合着大量粉尘，其成分和含量与滤袋使用环境密切相关且极其复杂，还可能含有大量有毒有害的重金属元素或者有机物。在清洗时需要使用相应的化学试剂，会产生大量的废水和污泥，这些废水和污泥因含有重金属元素等有毒有害物质而属于危险化学品，不能随意排放，处置起来困难也很大。实际上滤袋的使用工况千差万别，其中所含的有毒有害物质也各不相同，如果使用相同的处理方法，可能会导致有毒有害物质无法完全除去，清洗效率较低。因此废旧滤袋的清洗是一个十分复杂的过程。

(2) 成分复杂。目前，为了提高清灰性能和过滤性能，降低滤料成本，大部分滤料的组分不单一，都是通过使用多种合成纤维混纺而成的。清洗完成后进行物理回收，如熔融造粒时又会因为所含有的纤维种类与含量不同、熔化温度不同而无法确定熔化温度，即便重新得到了造粒料，其材质及各项理化性能也无法保持恒定。因此，成分复杂也是废旧滤袋难以回收的主要原因之一。

(3) 经济性。综上所述，废旧滤袋的回收困难重重，且经过试验室回收试验测算，成本远高于滤料的市场价格。虽然在产业化条件下可以降低回收成本，但是加上设备及人工成本，以及回收废旧滤料的占用空间，经济效益等因素，现阶段大量的废旧滤袋采取了直接被焚烧或填埋的方式处理，造成了资源的浪费。

4 结语

目前我国废旧滤袋回收再利用技术尚不够成熟，回收成本比较高。废旧滤袋的混合度很高，若要按照纤维成分进行分离回收，技术难度很大。然而从社会效益看，发展废旧滤袋的回收再利用势在必行。对发展废旧滤袋的回收再利用需要做到：一是培养使用滤袋企业的环保意识，对废旧滤袋进行分类管理；二是回收企业进行技术攻关，推进废旧滤袋处理的技术创新，降低处理成本；三是政府在政策上对再生纤维纺织品生产企业给予必要的扶持，从多方面推动废旧滤袋的回收再利用，变废为宝，提高资源利用效率，将我国建设成为资源节约型及环境友好型社会，实现发展与环境的双赢。