废旧聚氯乙烯的处理.doc

_废旧聚氯乙烯（PVC）的回收与利用一、选定课题的简要说明：聚氯乙烯（polyvinyl chloride）简称PVC，由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。它是四大通用树脂之一，具有力学强度高、绝缘性能好、阻燃性优良、耐腐蚀、制造成本低、易加工等特点，广泛应用于建筑、包装、电子电器及汽车工业等领域，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大合成材料，其全球产量以每年近4%的速度快速增长。然而，PVC中的稳定剂、增塑剂、润滑剂、成型剂、着色剂、抗冲击剂与其它添加剂等具有毒性，其废弃物对环境产生了很大的污染，影响人类的健康。目前我国废弃PVC制品量年均约26万吨。在我国回收废旧塑料中，PVC回收量约占回收总量的40%50%。因此，对于废旧聚氯乙烯回收与利用方面的研究受到越来越多的关注。针对废旧聚氯乙烯的回收与利用有关方面问题，我通过使用网络进行数据检索，初步探究了聚氯乙烯（PVC）的性质及合成，并对其废旧物的危害与其回收利用方面进行了简要的总结论述。二、信息检索说明：1 检索关键词：聚氯乙烯、PVC、塑料、应用、污染、危害、再生、回收利用、循环利用 规范主题词：聚氯乙烯、污染、回收利用2 检索工具和数据库： 谷歌学术搜索、中国期刊全文数据库、万方数据系统、重庆维普中文科技期刊数据库。2. 1 谷歌学术搜索关键词： 检索结果： “聚氯乙烯”： 108000 “废旧聚氯乙烯”： 1180 “聚氯乙烯”并 “再生”： 5980 “聚氯乙烯”并 “回收利用”： 7930 “聚氯乙烯”并 “循环利用”： 7290 “聚氯乙烯”并 “污染”并“再生” 3090 “聚氯乙烯”并 “污染”并“回收利用”： 4400 “聚氯乙烯”并 “污染”并“循环利用”： 3480 22 中国期刊全文数据库关键词： 检索结果： “聚氯乙烯”： 14100 “废旧聚氯乙烯”： 122 “聚氯乙烯”并 “再生”： 60 “聚氯乙烯”并 “回收利用”： 103 “聚氯乙烯”并 “循环利用”： 51 “聚氯乙烯”并 “污染”并“再生” 9 “聚氯乙烯”并 “污染”并“回收利用”： 21 “聚氯乙烯”并 “污染”并“循环利用”： 5 23 万方数据系统 关键词： 检索结果： “聚氯乙烯”： 4013 “废旧聚氯乙烯”： 5 “聚氯乙烯”并 “再生”： 6 “聚氯乙烯”并 “回收利用”： 16 “聚氯乙烯”并 “循环利用”： 8 “聚氯乙烯”并 “污染”并“再生” 0 “聚氯乙烯”并 “污染”并“回收利用”： 1 “聚氯乙烯”并 “污染”并“循环利用”： 0 24 重庆维普中文科技期刊数据库关键词： 检索结果： “聚氯乙烯”： 10157 “废旧聚氯乙烯”： 5 “聚氯乙烯”并 “再生”： 44 “聚氯乙烯”并 “回收利用”： 22 “聚氯乙烯”并 “循环利用”： 9 “聚氯乙烯”并 “污染”并“再生” 0 “聚氯乙烯”并 “污染”并“回收利用”： 3 “聚氯乙烯”并 “污染”并“循环利用”： 1 3 检索过程简述：为了检索出正确的关键词，我使用了不同的检索工具和数据库。首先，我使用了常用的谷歌学术搜索，我发现“聚氯乙烯”比“废旧聚氯乙烯”丰富很多，但是可能太过广泛，需要进一步检索，另外可以发现其余几个关键词出现的频率都相差不大，“回收利用”稍有优势，看不出有明显区别，所以我觉得谷歌学术搜索检索的关键词可能是词区分性不够强，接下来我在专业的数据库中进行进一步检索，在三个数据库中我确认 “聚氯乙烯”比“废旧聚氯乙烯”作为关键词更为恰当，因为“废旧聚氯乙烯”的词频不高，而且内容可能不全面，接下来我又对其他关键词检索进行了仔细比较，在三次检索结果中，明显可以看出“回收利用”比“再生”或“循环利用”要合适些，再加上关键词“污染”后进一步对比，得出使用“回收利用”是最为合适的，与课题联系也是更为紧密。所以，最后确定文章关键词为：“聚氯乙烯” “污染” “回收利用”。三、综述：上述检索总共查找到了相关文献16篇，另外又对比参考了各个数据库推荐的相似文献，其中重点参考了中国期刊全文数据库与万方数据系统中的13篇文章。通过对这些文章和相关资料的学习和理解，结合自己的体会及相应参考，将该课题内容和自己的启示心得综述如下。 摘 要：聚氯乙烯材料是目前世界上第二大合成材料，应用相当广泛。但它里面的多种添加剂具有毒性，其废弃物对环境产生了很大的污染，影响人类的健康。本文初步探究了聚氯乙烯的特性与应用，并对其废旧物所造成的污染以及相关回收处理措施进行了简要介绍。 关键词：聚氯乙烯、污染、回收利用 目 录 1 聚氯乙烯的特性与应用 1. 1 聚氯乙烯的特性 1. 2 聚氯乙烯的应用 2 聚氯乙烯的污染与危害 3 聚氯乙烯的回收与处理 3. 1 聚氯乙烯的再生利用 3. 2 聚氯乙烯的热裂解 3. 3 聚氯乙烯的焚烧利用 4 结论及展望 1 聚氯乙烯的特性与应用1. 1 聚氯乙烯的特性 PVC树脂，物理外观为白色粉末，无毒、无臭。相对密度13514，折射率1544(20)，具体性质如（表1）。不溶于水，汽油，酒精和氯乙烯，溶于丙酮，二氯乙烷，二甲苯等溶剂，化学稳定性很高，具有良好的可塑性。除少数有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90以下的硫酸、5060的硝酸及20以下的烧碱，此外，对于盐类亦相当稳定；PVC在火焰上能燃烧并放出HCI，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质： PVC在50以上开始分解并缓慢放出HCI，随着温度上升，分解与释放HCI速度加快，致使PVC变色。 PVC的物理性质参考表（表1）相对密度Et熔点导热率热容吸水率折射率热膨胀系数1.35-1.402900-3400 MPa50-80 MPa2120.16 W/mK0.9 kJ/kgK0.04-0.41.544810-5/K 聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而合成的。目前，世界上PVC的主要生产方法有4种：悬浮法、本体法、乳液法和微悬浮法。其中以悬浮法生产的PVC占总产量的近90【1】。行业内一般将PVC生产工艺依据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口单体法。根据生产方法的不同，聚氯乙烯纯粉分为：通用型聚氯乙烯树脂、高聚合度聚氯乙烯树脂、交联聚氯乙烯树脂。 1. 2 聚氯乙烯的应用 聚氯乙烯是五大通用树脂之一，其产品具有良好的物理性能和化学性能，广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域2。大体可以分为一下几种类型：1. 聚氯乙烯异型材。型材、异型材是我国PVC消费量最大的领域，约占PVC总消费量的25左右，主要用于制作门窗和节能材料。2聚氯乙烯管材。聚氯乙烯管道约占其消费量的20左右，其品种多，性能优良，使用范围广，在市场上占有重要位置。3聚氯乙烯膜。 PVC膜领域对PVC的消费位居第三，约占10左右。4. PVC硬材和板材。PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，制成各种用品。5. PVC一般软质品。利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。6聚氯乙烯包装材料。聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及硬片。7聚氯乙烯护墙板和地板。8聚氯乙烯日用消费品。9.聚氯乙烯的其他应用。 2 聚氯乙烯的污染与危害随着聚氯乙烯制品消费量的增长, 其废弃物的数量也在日益增多, 再加上塑料制品自然降解时间长的特点, 使其能在环境中长期存在, 形成白色污染. 据报道1994年美国废旧聚氯乙烯为43.5104t，日本为21.4104t，而我国仅聚氯乙烯包装材料和农膜的废弃量就达168.6104t 。聚氯乙烯废弃物对人类赖以生存的环境已构成严重威胁【3】。PVC产品中含有大量的稳定剂、增塑剂、润滑剂、成型剂、着色剂、抗冲击剂及其它添加剂等，其中不少是对环境有害的，影响人类的健康。 PVC的热稳定剂通常是铅4、镉盐类(如硫化铅和氟化铅等)、金属皂类(如硬脂酸钙、铅、钡、锌、镉等)、有机锡类(月桂酸二丁基锡、硫醇甲基锡等)、稀土类、复合稳定剂等。作为PVC稳定剂的铅、镉盐等会发生化学反应并逐年缓慢地向外迁移。在塑料表面形成含铅粉尘，对环境形成危害，析出的重金属会直接造成饮用水污染。使用铅盐稳定剂的PVC管材埋人地下管子周围的土壤会出现重金属超标现象，用于空中的电线电缆中铅盐随雨水的冲刷也会被带入土壤。有些镉化合物属于高度有害,甚至是致癌物。 同时报废的PVC制品目前或被焚烧或被埋人地下或被抛人海里自然降解，这些过程都将对空气、海洋及地下水产生重金属污染，且数量巨大，按年产100 kt PVC制品，铅含量按PVC的l计算， 每年将有10 kt铅化合物随着报废的PVC制品一起遗留在我们生存的环境中国，并对大气和周边环境造成严重污染，极大地危害人体健康。 再说PVC中的增塑剂，一般百分含量在1560之间，主要是邻苯二甲酸盐5、己二酸、有机磷盐等，在PVC产品使用和其废物填埋处理过程中邻苯二甲酸盐就会缓慢释放到环境中，具有潜在的生物积累性，这些邻苯二甲酸盐以及它们的代谢物和降解产品会对人体健康产生负面效应，影响肝和肾等，使内分泌失调。此外PVC含氯量较高(氯占纯PVC聚合树脂的57)，超过50左右就会慢慢地分解出氯化氢气体，当然对于环境这也是潜在危害因素之一。另外，聚氯乙烯的防老剂硬脂酸铅盐也是有毒的。3 聚氯乙烯的回收与处理随着聚氯乙烯(PVC)的需求量快速增长，PVC的回收再利用不仅可以解决环保问题,而且可以缓解这一资源紧缺的压力【6】。而且焚烧和填埋塑料废弃物不仅会造成环境的污染，危害人类的生存发展，这与可持续发展战略是背道而驰的。因此，废弃塑料的回收利用是能够产生很大经济和社会效益【7】。以下列出了三种常见的处理方法：聚氯乙烯的再生利用、热裂解、焚烧利用。 3.1聚氯乙烯的再生利用废旧材料再生利用之前要经过收集与分离，良好的收集与分离方法不仅能提高再生产产品质量、而且降低回收成本。不同性质的废旧高分子材料其再利用方式不同。 在悉尼市一个垃圾分拣场旁边, 矗立着一块耐人寻味的标语牌：Profit from the change! 【8】 翻译过来就是：利润来自于变化, 意思即只要使用方式改变、思维方式改变, 就可以获得利润。 3.1.1直接再生【9】 废塑料的直接再生是指不需进行各类改性，将废旧塑料经过清洗、破碎、塑化直接加工成型或通过造粒后加工成型制品。直接再生的废旧聚氯乙烯制品主要有以下两个来源【10】： a 从塑料成型加工中产生的边角料、废品、废料等，这类废弃物比较干净，成分均一，可用简单回收的方式重新造粒，按一定比例加到新料中，替代部分新料，再次进行成型加工。工艺流程【11】如（图1）所示。后加工破碎造粒废品边角料加工成型添加剂PVC树脂混合造粒合格品 回收工艺流程图（图1） b 对于日常生活和工农业应用中报废的PVC制品，一般先分拣去除混杂的非PVC制品，然后按PVC制品硬质与软质分类，最后采用直接回收法，添加适量的添加剂，通过造粒生产再生制品。香港理工大学的S.C. Kou12等则用再生PVC管颗粒和膨胀粘土制作了非承重的轻质混凝土，该轻质混凝土具有低密度、更好的延展性、低干缩和较高的抗氯离子渗透性等特点。3.1.2改性再生 废旧塑料的改性再生是指将再生料通过物理和化学方法改性后再加工成型。PVC的增韧改性【13】可分为化学改性和物理改性。化学改性就是通过接枝、共交联等反应方法对PVC进行改性；而物理改性是将改性剂与PVC共混，使其均匀地分散到PVC中，从而起到增韧改性的作用。填充、纤维复合、共混增韧是PVC物理改性的主要手段。3. 2 聚氯乙烯的热裂解【14】 聚氯乙烯是稳定性最差的碳链化合物之一，在热、光、电和机械能的作用下均会发生降解反应。热裂解则是一种合理利用资源和有利环境的处理废弃塑料的新工艺，它所产生的有毒气体比单纯焚烧法低得多，且回收的产物包括回收阻燃塑料所生成的HBr及HCl 可重新作为原材料和燃料。目前PVC 在高温下于真空中的热裂解过程一般分两个阶段。进行第一阶段(低于360)是PVC 脱HCl 并形成多烯链，此时放出大量HCl 和少量烃特别是未取代的芳香烃如苯萘蒽等；第二阶段(高于360) PVC 的骨架发生降解形成甲苯及少量其他烷基芳烃，并余下残炭。PVC热裂解时可生成卤代烃如：氯甲烷氯乙烯氯乙烷和氯苯，但量都极少但；PVC在高至500热裂解时生成的有机含卤物的总量可达液态产物的2%【15】。3. 3 聚氯乙烯的焚烧利用单纯焚烧废PVC塑料会生成二恶英及释放出HCl【16】，释放到大气中会造成大气污染，形成酸雨，损坏庄稼，污染空气和食品，对人体造成危害，其中的HCl会腐蚀焚烧的锅炉。所以，对含PVC的废塑料，一般利用其发热量大的特点，使其与各种可燃垃圾（如废纸、木屑、果壳和下水污泥等）混配，制作成热量达21MJ/kg，粒度均匀的固体燃料（RDF），这样，既便于储存和运输，也可以代替烧煤锅炉和工业窑炉的燃料，又能使氯得到稀释，提高热效率【17】。4 结论及展望 聚氯乙烯的全球产量以每年近4%的速度快速增长，而废旧PVC的生命周期长达大多10年以上【18】，因此，在发展PVC的同时, 仍然必须充分估计PVC 的潜在问题【19】。PVC废物的处理回收方法很多，但都不不足以解决全部的问题。我们应当在对废物从合成到回收的整个过程中，寻求废物削减、机循环、化学回收和能量回收以及填埋处置的平衡点，以实现对废旧PVC的环境无害化处置。参考文献【1】张强， 刘颖 悬浮法PVC的生产与发展 聚氯乙烯 2003 ( 3 ) 2627【2】刘东升 聚氯乙烯发展现状及应用研究 第四届中国塑料产业发展(国际)论坛 2008 136142【3】伍跃辉，陈爱燕， 柏丽梅，王 震， 孙德智 废旧聚氯乙烯再生过程生命周期评价 环境科学研究 2010 23（6） 805806【4】张顺华，吴晓，洪颖 无铅稳定剂代替铅盐稳定剂进程加快【C】 2007年塑料助剂生产与应用技术信忠交流会论文集 2007 226229【5】石万聪 邻苯二甲酸酯对公共卫生安全的影响(译)【C】 2007年塑料助剂生产与应用技术信患交流会论文集 2007 355358【6】徐跃堂 浅析聚氯乙烯(PVC)塑料产品使用后的处理方法 科技促进发展 2010 80（6） 1820【7】黄海滨，刘锋，李丽娟 塑料回收利用与再生塑料在建材中的应用 塑料应用 2009 37 ( 7 ) 5657【8】孙亚明 废旧塑料回收利用的现状及发展 云南化工 2008 35（2） 3638【9】任桂兰，杨泽志，李青山 21世纪的新资源-废旧高分子材料的回收与利用 化工时刊 2002 16 (10) 2223【10】王颖 废旧塑料的分离方法和回收利用 塑料 2002 31（4） 2930【11】董素芳