国外尼龙及PET聚酯制品的回收再生状况.pdf

情 报 调 研 国外尼龙及 P E T聚酯制品的回收再生状况 刘建树邹黎明 王依 民 东华大学纤维材料改性国家重点实验室 上海 2 0 0 0 5 1 摘要 随着对环境污染和资源短缺认识的加强 人类对固态废物的处理问题越来越重视 本 文主要阚述 了国 外尼龙和聚醣制品的回收再生状况 关键词 尼龙聚酯回收再生 P r o g r e s s i n Re c y c l i n g a n d Re g e n e r a t i o n o f S o me P o l y me r F i b e r s a n d T h e i r P r o d u c t i o n a t Ab r o a d L i u a n s h u Zo u L i mi n g Wa n g Y i mi n A t r a c t W i t h the日 8 r e n e 驰 e n h B n c e me m o f e m i r o r a n e n a l pe l l u t i n a n d t e 跚u e li o r t a g e ma n k i n d p s mo e B I d m r e a t t e n t i o n t o the t r e a t me n t o f s o l i d ws s t e T h i s p a p e r p e r t a i n s t o p r o g r e s s i n r e e y c l l n g a n d r e g e n e r a t i o n o f s e i ne p o l y me r fi b e r s a n d t h e i r p r o d u c t i o n a t a b ma Key wo r d s Ny l o n P o l ye s t e r Re c y c l i ng Re g e ne r a t i o n 1 概况 当今 全世界对保护原料和能源 减少浪费 控 制和处理固态废物的呼声越来越高 其中包括对大 量和各种最终用途的高分子材料和纤 维回收的呼 声 据 日本化纤协会资料报道 日本生活废弃物每 年约有 5 0 3 0万吨 工业废弃物有 4亿吨 其中与纤 维有关的废弃物分别 占3 和 0 5 总量分别为 1 5 0万吨和 2 o 0万吨 据我国国家科技部和建设部 联合召开的全国城市废弃物处理及资源化利用经验 交流会的信息 每年全国城市生活废弃物清运量已 达一亿余 吨 预计每年还将以 8 一1 0 的速度增 长 其中北京市每年排出的塑料废弃物达 3 6万 一 7 2万吨 占废弃物总量的 l 2 上海市塑料废 弃物占固体废物的比例更大 达 3 7 3 而填埋是 目前最主要的固体垃圾处置方法 这不仅带来环境 污染问题 还 占用了大量的土地 面对这 日益严竣的问题 全球各纺织 高分子研 究机构无不致力于产品回收再利用的研究 各企业 也对废物再生进行了大量的研究 以减少原料成本 创造商机 比如利用回收合成纤维或包装材料再制 成地毯 窗帘 绳索 渔网 此外还有制成树脂地板 瓷砖或路面填充物 有些公司甚至还设有专门的地 璩环境保护机构 据 1 3 本化纤协会的资料称 13车 化纤再利用 7 回收 2 总计 9 德国分别为 2 4 2 和 2 6 美 国为 1 4 1 9 和 3 3 高分子纤维和塑料制 品回收再利用的方法主要 有化学回收再利用 材料 回收再利用和热量再利用 等 化学回收再利用是指将制品解聚 使之还原到单 体状态 然后再重新台成原材料的一种 回收利用方 法 材料 回收再利用则通过将制 品多次洗净 粉碎 除杂及干燥等工序得到再生的原材料 热量再利用 则利用多次粉碎将制品打成粉末 然后通过分离装 置将不燃物除去 可燃物粉末通过固体燃料成形机 制成固体燃料 在三大台成纤维原料 中 聚丙烯腈是 不能解聚的 聚酯与尼龙 6 6虽可解聚 但是 它们的 主要原料是两个成分 解聚后的分离是 目前回收面 临的一个难题 尼龙 6的原料只是单一成分己内酰 胺 比较容易回收 而且与聚酯相比 尼龙 6的原料 价格高 回收的价值 比较大 2 尼龙的回收 DS M C h e mi c 8 1 No r t h Ame r i c a I n c 和 Al l i e d S i g n a l I n c 在 G A A u g u s t a的 D S M 己 内酰胺 厂 1 9 9 9 年联合成立了年回收 9万吨尼龙 6 地毯的工厂 每 年可回收 4 5吨的己内酰胺 美国杜邦公司提出资源的 零废物再生 强调 第一作者简舟 刘建树士 1 9 7 8年生 东华戈学材料学专业在读硕士研究生 已发表论文4篇 2 0 0 2年 第 1 期上 海化 工 维普资讯 能源的最低消耗和产品的回收再用 在整个北美建 立了收集 分类和分配网络 至今 已收购了几百万磅 废地毯 并将回收的废地毯制成汽车零件 地毯纤 维 混凝土材料 草坪增强材料和木类材料 将其 5 O 年前发明的使其感到骄傲的废地毯降解法从把废地 毯做成汽车零件发展到做成新地毯 而且是仍能保 持耐用 抗 和可染性能的 A n t r o n尼龙地毯 0 1 9 9 1 年杜邦公 司在世界上第一个与地毯厂 商店 设计院 和用户建立了合股关系 日本东丽公 司早在 3 O年前就对 比较容易 回收 再利用的渔网等尼龙 6制品进行了化学处理 使它 解聚完全回复到单体原料阶段再次使用 但是 化学 回收再利用得到的己内酰胺中如果含有尼龙 6以外 的不纯物 再生制品的质量就会下降 而一般衣物由 面料 衬布 缝纫线 拉链 纽扣等多种材料构成 这 些材料多半是 由聚酯 天然纤维 金属及塑料等制造 的 为了使衣物完全尼龙 6化 必须开发具备聚酯纤 维织物风格的尼龙 6衣物附件 为此 东丽公司与 Y KK拉链制造商共同开发 了 1 0 0 尼龙 6化的拉链 等各种附件 但是 衣服的所有材料都用尼龙 6制造 是有一定难度的 为此 东丽公司进行了解聚研究 确立了得到纯 己内酰胺的技术 即使回收的制品中 混有尼龙 6以外的不纯物 只要不纯物是某些特定 的种类 且其量在一定的 比例之内 就可以通过纯化 技术得到高质量 的再生原料 这样 东丽公司就在 1 9 9 6年建成了不产生垃圾的 化学回收再利用 半 永久性循环 系统 据计算 一套尼龙 6的制服 上下 套共重 9 0 0克 若用这个方法回收再生的话 可以节 约包括原料和各种能量消耗的 成本相当于 4升石 油 用这样的方法 不仅减少了垃圾量 而且在节省 能源上也作出了很大贡献 人们期待着不久的将来 能出现更理想的高度回收再利用系统 除了回收技术外 在回收再利用系统中还有一 个必不可少的条件 就是 如何将制品回收 1 9 9 6 年 2月以东丽公司为中心 成立了日本政府环境厅 所管辖的 环境生活文化机物公司 现有约 8 O个公 司的法人会员和约4 0名个人会员 环保的调研和 支援回收再利用为主进行着公益活动 回收尼龙 6 衣服也是该公司的一个重要工作 德国 B A S F公 司也提出把废地毯回收再生成纯 原料 他们采用 6 i x紧密环加工系统 使得尼龙纤维 可以一次次地回收使用 该环加工系统可分为 6个 上海 化 工 2 0 0 2年 第 1 期 情 报 调 研 步骤 1 收集废弃地毯 并确定该地毯是由 1 0 0 的 B A S F的尼龙 6 i x 纤维制成的 2 将制品粉碎 使得纤维和支撑材料分离 再把支撑材料及其他非 纤维组分转移 并将其加工成有用的回收制品或者 将其收集在 B A S F指定的专门容器中 3 将粉碎所 得颗粒状纤维解聚 并进行化学蒸馏 使尼龙还原成 纯的己内酰胺单体 4 己内酰胺重新聚台成一流品 质的 B A S F聚台物 5 尼龙聚合物熔融纺成尼龙地 毯丝 6 回收的尼龙 6 i x丝制成地毯 3 聚酯的回收 虽然聚酯由多种原料台成 解 聚后的分离有困 难 但再熔融却较尼龙更方便 因此 聚酯的回收也 是高分子材料回收的一个重要组成部分 在 日本 美国 德国和意太利等发达国家 各个 家庭不同的聚酯饮料瓶都是按照垃圾分类规定放人 指定的回收籍内 由各地区收集 减容量后送往各个 再生处理工厂的 在再生处理工厂内 进一步选择分 类 除去瓶塞 洗净 粉碎成碎片 然后经过 比重分离 等工序 得到高纯度的聚酯碎片 再经过洗净 干燥 得到再生聚酯原料 对用量最大的 P E T 1 9 9 7年 4月 日本甚至颁布了 包装容器回收再利用法 法 规 美国杜邦提出了环保哲学的聚酯新产品 A k r a TM 这是一种资源的零废物再生 节约能源 保护资源 保护地球的产品 0 9 0年代中期 欧洲共同体及其 成员国一再提出将 P E T回收作为一个可持续发展 战略 并且建立了越来越多的强制性规定 意太利根 据 E E C条约 规定 由市政府组织和管理塑料的分类 搜集 由塑料回收组织将其回收再生 1 9 9 2年全球 聚酯饮料瓶的 回收率 为 0 2 1 9 9 6年为 2 9 1 9 9 7年为 9 8 1 9 9 8年上升为 1 8 0 作为世界上最大的塑料 回收商 美国 We l l m a n 公司第一个看到废料回收的潜在市场 通过将 P E T 容器和生产废料加工成有用的薄片或粒子 他们建 立了第一条 P E T包装和纤维再生的回收链 1 9 9 3年 他们推 出了第一种用废 P E T制造的聚酯纺织纤维 F o r t r e l E c o S p u n 9 这是一 种全新 的纤维 由 1 0 0 的 回收塑料瓶制得 可用于服装 家庭装饰 机织针织 的背包及毯子 T恤 运动服 软包和袜子等 这在塑 料回收史上是一个相当成功的例子 目前 We l l ma n 领 导的回收工业 已具备 在全球每年 回收 2 5亿 只 P E T瓶和容器的能力 并用具有世界最大 最先进的 维普资讯 情 报 调 研 塑料回收设备 通过合适 的熔融挤出过程将普通的 P E T容器转变成有价值的聚酯和纯净的聚酯产品 进入 2 1世纪 充填料 地毯纤维和工业纤维也将大 多采用回收的 P E T 这包括商品名为 E c o c l e a r的回 收树脂 片材和热塑性产品 这些性能 包括稳定性 优异的产品具有世界范围的需求 这使 We l l m a n公 司获得了多项显赫的 包括联合国和白宫的奖励 欧洲 1 9 9 7年 回收 P E T瓶子和容器的总量达 l O 万吨 1 9 9 6年为 7 5万吨 估计 2 0 o 2年将达 2 O万 吨 回收的P E T 大多用于再制作枕芯填充料 地毯 包装袋 汽车塑料元件 其 中约 7 5 用于再生纤 维 在原料回收部分 回收 P E T通过降解生成 D MT 和 E G 日本 东 洋 纺 公 司 用 再 生 聚酯 原 料 生 产 出 R E P E T各种最终产品 如各种衣物 手套 包 窗帘 雨伞及汽车内垫等 1 9 9 6年起 日本可乐丽公司 通过热处理将聚酯地毯 包括绒毛 基布和粘合剂 回收制成家用瓷砖和粗地毯等 1 9 9 6年起 帝人公 司从再生工厂购买回收聚酯碎片和粒子 再进一步 精制加工成为聚酯纤维的原料 聚酯粒子 在这 个过程中 重要 的是要完全地除去水分和彻底地除 去杂质 这样得到的聚酯粒子进入聚酯短纤维的生 产线 经纺丝成为纤维 这种纤维可以制成无纺布 或纺纱成为针织物和机织物 帝人公司把使用 2 5 以上聚酯饮料瓶回收再生所得纤维制成的商品统称 为 E C O P E T 尽管这样的生产工序 比较麻烦且成 上接第 l 3页 度都较高 且含有相当一部分的难降解有机物 碳源 质量较差 去除废水 中 N H 一 N最经济合理的方法 是生物脱氮法 焦化废水生物脱氨较一般的城市污 水困难 在焦化废水生物脱氮工艺 中较多采用的是 A 0法或者是对 A 0法 的强化 如向反应器中投 加粉末恬性炭 P A C 以降低有机物对硝化菌的抑 制 并提高有机物去除率 在 A 0工艺 中 废水首先 进入缺氧段 在这里反硝化菌利用原水 中的有机物 作为电子供体而将 回流混合液 中的 N H 和 N m 一 还原成气态氮 反硝化出水流人曝气池后 残留的有 机物被氧化 氨被 硝化 与传统的生物脱氨工艺流程 相 比 A 0工艺得到了大大的简化 A 0工艺是从 B a r d e n p h o 生物脱氨工艺发展 而来 增加了前置厌氧段 使 聚磷菌在厌氧条件下进 2 6 本也比较高 但是 帝人公司认为面向 2 1世纪的一 个重要的社会问题是要保护环境 回收再利用是处 理垃圾的手段之一 因此 他们确信对聚酯饮料瓶的 回收再利用是很有意义的一件事 我 国也有不少 利用 回收废料再生 成制品的企 业 但不管从整个社会回收机制还是从 回收再生技 术上比较 都与国外存在着很大差距 从环境保护与 资源综合利用的立场考虑 我国也必须尽快健全社 会回收机制及加强回收再生技术的研究 参考文献 1 黄发荣等 高分子材料的循环利用 北京 化学工业出 版社 L 一 2 0 2 0 0 0 2 h 1 p w w w t o y o b o c o j p e c o 2 h i m 3 h t t p w w w d u p o n t c o rn a n t r o n e lW h t m l 4 h 1 D b a s c o rn b u s i n e s s fi b e r s s x a g a h u p r o t e s s h t ml 5 h l t p w w w F C C j p m p c t k o u t e i z u h i n d 6 h u p w w w L o y o c o j p s e i h i n e c h o i n d e x h in d 7 Y o d a N C o r p o r a t e m a n a g e a n e n t i n t h e a g e o f g l o b a l e n