废弃EPS塑料烤烟育苗漂盘的回收再利用*

郭得敏 景浩 熊巍

（西藏自治区烟草专卖局（公司），西藏 拉萨 850000）

聚苯乙烯（Expanded polystyrene，EPS）塑料具有质轻、强度高和易成型等特性，被广泛应用于生产一次性包装材料。2016年，全球生产的苯乙烯和EPS 的量达到1470 万公吨和660 万公吨［1］。过去十年，聚苯乙烯（Polystyrene，PS）占到全球塑料废弃物量的10%，由于对其回收利用率较低，EPS 塑料废弃物已经成为主要的塑料废弃污染物之一［2］。不合理的处置或者焚烧EPS 塑料会导致大量的有毒有害化学物质渗入环境，或者产生大量的有害气体如Cox，NOx和SOx等［3］。EPS 的单体苯乙烯（Styrene）是潜在致癌物，并且其对胃肠道、肾和呼吸系统具有毒性作用［4］。目前，对于EPS 塑料的回收再利用手段有限，主要通过熔融减容以后存储在仓库或者被掩埋或者被焚烧，未能有效的回收再利用，致使资源浪费、环境污染。因此，如何科学合理的回收再利用废弃EPS，成为绿色可持续发展面临的重要问题。

EPS 塑料的热值高，为了可持续的回收和再利用废弃的EPS 塑料，可以用EPS 塑料生产高附加值的产品或者燃料，也可以与水泥或其它建筑材料混合，制造具有隔热效果的轻型水泥。此外，还可以利用废弃EPS 塑料制造复合材料、活性炭、碳纳米管、胶黏剂等。为持续、高效的回收利用废弃EPS塑料/EPS 漂盘，本文从EPS塑料潜在可行的6种利用途径进行系统综述，以期为废弃EPS塑料的合理回收利用提供参考。

1 废弃EPS塑料制造建筑材料

从经济和环保的角度来说，混凝土是一种较为合适的载体去处理各种废弃物。轻型混凝土（light⁃weight aggregate concrete，LAC）是近来年开发出的一类新型的建筑材料，是将常规混凝土中的骨料如石块全部或部分替换为轻质的材料如蛭石、膨胀珍珠岩、木材和塑料等制成容重范围在800kg/m3至2000kg/m3之间的混凝土，由于其具有质轻、经济和环保等特性，成为用途广泛的新型建筑材料。EPS 废弃塑料掺入的C 形板状LAC 产品，抗压强度大于35MPa，抗弯强度增加了31.5%至45.7%，并且使得产品的自重降低了20%［5］。非结构性的轻型混凝土预制块状成品作为一种保温和填充材料广泛应用于建筑领域［6］，这种混凝土预制件一般具有多孔的海绵结构，以便空气进入，从而起到降低体积和重量，达到保温的效果。

2 废弃EPS塑料制造复合材料

木塑复合材料（Wood-Plastic Composite material，WPC）是一种将木粉或植物纤维与热塑性塑料混合后，经过物理和有机化学反应聚合而成所制成的新型塑料复合结构材料。传统的WPC 主要用木粉作为填充材料，此外还会加入其它木质纤维素填料，以增加其强度。近期，研究者将填充料的研究转向于从农业废弃物中回收的大量生物质，如谷壳、椰子壳和椰枣叶等作为木粉的替代材料［7］。Chun等利用玉米壳和EPS开发出一种新型的WPC材料，产品的抗张强度和吸水能力会随着EPS 添加量的增加而下降，当材料中EPS 的添加量从40wt%增加到70wt%时，产品的抗张强度和吸水能力分别下降52%和47%；当EPS 的添加量为40wt%时，材料的抗张强度为17 MPa［8］。此外，回收EPS 塑料还可与废弃的木材混合制作新型的刨花板，废弃EPS 塑料可以作为木材颗粒的胶黏剂，且EPS 的加入可以显著增加刨花板的耐水性，增加其耐用性［9］。

由于木塑复合材料重要的是由各种塑料、木粉组成，而且所有的塑料和木粉之间的密度都远远超过了木材表观的密度，如此就导致木塑复合材料的表观密度增加，改变强重比，从而导致实际应用范围受到限制。为此,我们可以通过向其他木塑复合材料中适量地添加一些发泡剂，进而生产出其他木塑复合材料，来减少其整体的密度。发泡式木塑复合材料不仅具有木塑复合材料密度大的特殊优点，也因为内部有良好的气泡状结构，而具有钝化裂纹的尖端、阻止裂纹扩散的特征，从而使我们可以有效地解决木塑复合材料的延展性、脆性大和抗冲击应力低等缺点，并且有效地降低了其材料的密度，大幅减少了原材料的耗费，提高了隔音、防火和保温性能。

3 催化热裂解废弃EPS生产高附加值产物

催化快速热解技术是热转化技术中具有潜力的一项新技术，该技术的副产物包括固体生物质炭和气体产物，可以直接燃烧提供热解部分热量，或者将生物质炭还田改善土壤质量，具有环境友好的特点，适用于EPS 废弃物的处置和利用［10］。（1）刘贤响等人通过分子裂解法的方式把epEPS 分子改变后形成了聚苯乙烯。影响因素EPS 气体裂解率和催化苯乙烯反应选择性的影响因素主要可以包括两个主要方面，即气体反应时间温度及其持续反应时间，催化气体裂解和热催化裂解反应过程中，随着气体反应时间温度的不断提高，裂解率和催化苯乙烯的反应选择性也可能会逐渐有所增大。而且,随着裂解反应时间的不断推移，裂解反应速率逐步不断增大，苯乙烯的化学选择性也不断大大减少。（2）EPS 反应催化剂在石油裂解的反应过程中，催化剂的实际使用量由2.0%以上逐渐增加或达到8.0%时，裂解产油率由75%以上逐渐减少或达到61.2%，产油率相应控制在90.0%以上［11］;该反应催化剂的实际使用量与其反应副产品中的α-二羟甲基对二苯乙烯的主要选择性化学成分呈正比。（3）EPS 这种裂解制取方式所需要制取的三氯苯乙烯制品具有原料生产成本低、工艺步骤简等几大特点,不仅由于能够有效节约三氯乙苯，而且还由于能够充分有利于利用空气净化工业环境,具有较高的工业经济社会应用效益。

4 废弃EPS塑料制造多孔纳米材料

废弃的EPS 塑料可用来制作多孔的有机聚合材料，是良好的吸附材料，可以有效去除废水中的有机污染物。León-Condés 等利用磺化作用将废弃EPS 和氧化铁纳米粒子（iron（II）oxide nanoparticles，FeO-NPs）合成FeO-NPs+SWPS 复合材料，该材料具有较好的吸附性能［12］。随后，该研究小组又利用γ 射线辐照废弃的EPS 用以降低其聚合度，然后磺化经γ 射线辐照EPS，将其作为氧化铁纳米粒子载体，该化合物可以用于去除纺织废水中的靛蓝胭脂红染料，在30 分钟的平衡时间内，吸附容量最大可以达到20mg/g［13］。

近年来，研究者利用废弃的EPS 塑料制备电纺纳米纤维，该纤维材料具有较好的过滤与吸附作用，其主要作用有去除空气中的溶剂，或者吸附污水中的植物油和机油，其对污水中油的吸附能力能够达到124 g/g［14］，可以应用于含油废水的治理。Abdul 等利用电纺丝技术将废弃的EPS 制成形貌控制的电纺纳米纤维垫，该纤维垫的机械强度高、表面超疏水好，可以应用于空气中溶剂/挥发性成分的过滤［15］。Sow 等利用回收的PS 塑料通过溶液吹塑法合成高附加值的亚微米光纤，该方法选取环境友好的乙酸乙酯，合成的亚微米光纤可以应用于油水分离［16］。

5 废弃EPS塑料制造活性碳材料

活性炭主要是由各种合成煤、木质、合成树脂以及植物果壳等各种富含大量碳素的各种固体化学物质等作为主要原料,经过各种高温加热碳化、活化剂热处理和特殊加工工艺制造而得合成,具有发达的弹性孔隙分子结构和非常大的比重和表面积（500m2/g～3000m2/g）的化学特性。［17］。因而,活性炭在各种化学作用中对于液体、气态环境中的无机或有害物质,以及橡胶、颗粒等均具有极强的吸附能力,使得其成为活性炭在各个领域得到广泛应用。从上述的文献报道可以看出，利用废弃的EPS 塑料可以制备附加值较高的多孔活性炭材料，该材料具有较高的比表面积（2700 m2/g）和总孔容（＞1.4 cm3/g）［18］，可以用来作为吸附材料吸附化学成分，或者用来制备碳化学电极等。

6 废弃EPS塑料制造胶黏剂

制作胶粘剂也是废弃EPS 塑料再利用的一个重要途径，将废弃EPS 塑料作为原料制备胶粘剂工艺简单、成本较低，而且制备出的胶粘剂粘性好、干燥快，又具有防水、抗冻等优点，由其再生制成的胶粘剂制品被广泛应用于纸、玻璃等生活必备用品。EPS 等都属于一种改性高分子复合材料，因此，其活性高和溶剂的化学稳定性良好,并且同时具有较高的固体化学和物理机械上的稳定性，但是，其活性高的低分子材料结构复合材料及其中的一种芳香族苯环基质集团，会直接大大降低其与聚苯乙烯链接环节的化学柔顺性，从而直接导致其中黏附力的明显下降，所以，必须通过它将改性溶剂引入活性基质集团，这样我们才能大大提高其中的黏结力［19］。

将乙酸乙酯、甲苯和丙酮与EPS 相溶组成混合溶剂，再加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯以及填料、引发剂过氧化二苯甲酰和改性剂（松香、酚醛树脂、顺丁烯二酸酐），搅拌使之均匀，并在一定温度下回流使之反应一定时间，如此出料后即可得到一种拉伸剪切强度优于市售白乳胶的粘合剂［20］。在实际中，我们使用同样的复合溶剂溶解EPS，也能使用改性剂邻苯二甲酸二丁酯进行改性共聚反应，再适当加入其它助剂（如增填料、塑剂等）混合搅拌得到胶粘剂。根据胶体化学及EPS 分子结构特点，我们以废弃EPS 为主要原料，制备出具有一定粘结强度和稳定性的EPS 乳液铸造粘结剂不含苯环，其粘结性和韧性都有很大提高，而且成本低廉，低毒环保［21］。综上，利用废弃的EPS塑料可以制备经济、实用的胶黏剂，并且该类胶黏剂的应用较为广泛。但是，较少有文献报道基于EPS 塑料的胶黏剂的粘结行为，定量描述其物化特性和机械特性报道较少。

7 结论

综上所述，本文从废弃EPS 塑料的物理和化学特性着手，探讨了几种潜在的、具有生产应用价值的废弃EPS 塑料的回收处理方式。回收的废弃EPS 塑料生产轻型混凝土及其预制材料是一种较好的能够大量回收利用EPS 塑料的方法，但是其产品在质量特性方面还有较大的改进空间；废弃EPS 生产活性吸附材料如活性炭、活性纳米材料也是一个较好的方向，该产品一般具有高比表面积，高总孔容的特点，是优质的化学污染物吸附材料或者是杂化电极的载体；通过将废弃EPS 催化裂解可以得到质量较高的生物油产品，尤其是苯乙烯单体，开发前景广阔，其限制性因素主要在于催化裂解的时间、温度和催化剂类型；废弃EPS 的催化裂解废弃EPS 在生产木塑材料、纳米吸附材料和在制备胶黏剂方面都有应用，主要的限制因素在于生产成本与产出效率之间的平衡关系以及产品的自身性能是否具有市场竞争性。