目前,廢塑料的處理技術(shù)主要有填埋法和焚燒法、材料再生法、熱裂解法和催化裂解法以及降解法等。
(1)填埋法和焚燒法。在過去的幾十年中,廢塑料一直被作為城市固體廢棄物中的一部分來處理,采用的方法主要是填埋和焚燒。填埋時(shí),由于廢塑料不易腐爛分解,大量塑料垃圾分散于土壤中,影響土壤的透氣性,不利于農(nóng)作物生長,且占地面積大,在當(dāng)前土地日益緊張的情況下,維持這種處理方法是很困難的。況且,廢塑料也是一種新能源,這樣處理是一種浪費(fèi)。焚燒時(shí),盡管塑料的熱值比燃料泊的熱值高,可以回收大量能量,但是,廢塑料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二惡英、氟化氫、氯化氫、氮氧化合物、光氣、一氧化碳等有毒有害氣體。若直接排放到大氣中,會(huì)破壞臭氧層,形成酸雨、酸霧等,對環(huán)境造成二次污染。因此,焚燒爐必須配備消除有毒有害氣體的裝置,以使煙道氣達(dá)到環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)。另外,由于塑料含熱值很高,燃燒時(shí)產(chǎn)生高溫,焚燒爐極易破壞,壽命短,設(shè)備維修費(fèi)用大。因此該方法綜合經(jīng)濟(jì)成本較高。
(2)材料再生法。材料再生法是將廢塑料加熱熔融后重新加工成塑料制品。用于材料再生的廢塑料的前處理過程包括分選、除雜、洗凈、干燥、粉碎等,其中分選是關(guān)鍵,需要大量的人力、物力,對技術(shù)的要求也很高。為此,開發(fā)了多種廢塑料的分選方法,有比重法、電磁法、溶解法、紅外線法、X射線法等。盡管這些前處理過程非常合格,甚至在再生過程中采用填充活性無機(jī)粒子,加入彈性體增韌,混入短纖維增強(qiáng)的改性方法,但是這種再生塑料,目前只局限于用作土木建筑材料、農(nóng)用材料、固體燃料和低檔制品等。
(3)熱裂解法和催化裂解法。熱裂解法是將廢塑料隔絕空氣加熱到一定溫度進(jìn)行干餾而得到油品,但是,僅通過熱分解法生成的油品,碳原子數(shù)呈現(xiàn)4-44這樣平緩而廣泛的分子量分布,如果把已分解的短分子再進(jìn)行催化裂解,就得到分子量更低的短類混合物。熱分解法和催化裂解法都屬于化學(xué)法,是將廢塑料轉(zhuǎn)變成化工原料或燃料的方法,可用于劣化的塑料或多品種塑料的處理。美國列克星敦肯塔基大學(xué)的研究者們用沸石作催化劑,將各種廢塑料放在沙浴中攪合,然后將這種漿料倒入反應(yīng)器里,加入氫氣再加壓,加熱到420℃,保持1h,廢塑料分解成與石油相似的化合物,其中奶罐出油率為86%,聚乙烯軟制品出油率為88%。日本工業(yè)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室和富士循環(huán)應(yīng)用工業(yè)公司采用沸石催化劑ZM-5,通過2臺反應(yīng)器進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng),實(shí)施石油轉(zhuǎn)化成塑料的反向加工方法。該技術(shù)將1kg廢塑料轉(zhuǎn)化成0.5L汽油、0.5L煤油和柴油。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā)的廢塑料循環(huán)催化裂解裝置生產(chǎn)的汽油和柴油與原油生產(chǎn)的汽油、柴油相比,產(chǎn)品質(zhì)量基本相同,不含鉛、氨等有害物。塑料等合成高分子物質(zhì)原本就是石油合成的化學(xué)產(chǎn)品,從資源有效利用的觀點(diǎn)來看,使用完之后還原成單體重新使用,形成閉合循環(huán),是真正意義上的循環(huán)使用,是解決廢塑料污染的一種有效手段。
(4)降解法。根據(jù)降解機(jī)理分為光降解法和生物降解法。光降解法是指塑料在紫外線照射后開始分解的過程,為了促進(jìn)光分解,要往塑料中加入紫外線照射下能切斷塑料長鏈的光敏劑(如過渡金屬鹽),或往聚合物主鏈上引人光分解性化學(xué)基團(tuán)(如羰基)。生物降解法是利用微生物的作用來分解塑料,有2種方法,一種是在沒有生物分解性的塑料中加入生物分解性物質(zhì),即形成淀粉基塑料。另一種是由微生物能分解的物質(zhì)制成塑料,如用纖維素、木質(zhì)素、淀粉、動(dòng)物的殼質(zhì)等作原料。淀粉基塑料是生物降解塑料中的一大類,是目前研究最多的生物降解性塑料。此類產(chǎn)品的明顯缺點(diǎn)是:①淀粉與聚烯短(主要為聚乙烯)粘附性不好,相容性差,影響成品的力學(xué)性能;②淀粉在混合料中難以分散均勻;③淀粉的親水性對成品的尺寸穩(wěn)定性不利;④淀粉的熱穩(wěn)定性不好,加工溫度不能過高,加工成膜困難。淀粉基生物降解性塑料也正是基于這幾個(gè)原因而進(jìn)行改進(jìn)研究的,以保持使用中的穩(wěn)定性、各種應(yīng)用性、易處理以及經(jīng)濟(jì)性??山到馑芰显谧匀画h(huán)境中分裂降解和還原后,以無毒形式重新進(jìn)入生態(tài)循環(huán),回歸大自然。因此,可降解塑料作為高科技產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品正成為當(dāng)今世界矚目的研究開發(fā)熱點(diǎn),在塑料材料領(lǐng)域中有著廣闊的前景。