废旧混合塑料识别分离与清洗技术研究进展

化 工 进 展 2 0 1 3年第 3 2卷第 6期 C HE MI C AL I ND US T R YA ND E NGI NE E R I NG P R O GR E S S 1 4 0 1 废 旧混合塑料识别分离与清洗技术研究进展 张毅民 刘红莎 朱艳芳 胡 彪 汤桂兰 天津大学化工 学院教育部绿色合成 与转化重点实验室 天津 3 0 0 0 7 2 天津大学管理 与经 济学部 天津 3 0 0 0 7 2 天津理工 大学管理学院 天津 3 0 0 1 9 1 天津子牙环保产业 园有限公司 天津 3 0 1 6 0 5 摘要 针对废旧混合塑料X 业化回收循环利用过程中分类识别和高效清洗两大关键技术难题 本文主要综述 了系列可工业用废旧混合塑料分类识别方法 讨论 了浮沉分离 浮选分离 电选分离 近红外光谱精准识别技 术在废旧塑料识别中的应用 介绍了清洗工艺除污提 高分离效果的重要性和清洗剂主要成分 碱性物质 助 剂和表面活性剂以及其作用 并提 出了将超声波清洗以及浮沉分 离 浮选分离 近红外光谱识别分离用于废 旧 塑料精准识别与分离的集成技术工艺路线 由于国内近红外光谱识别技术与超声波清洗技术相对落后 指出研 究此两项技术 设备并将两者结合应用于废旧塑料回收是今后的发展方向 关键词 废旧混合塑料 回收利用 精准识别 清洗 中图分类号 X 7 8 3 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 0 6 6 1 3 2 0 1 3 0 6 1 4 0 1 0 6 DoI 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 0 6 6 1 3 2 O 1 3 0 6 0 3 4 De v e l o pm e nt o f i de nt i fic a t i o n s e pa r a t i o n a n d c l e a n i ng t e c h no l o g i e s f o r m i x e d wa s t e pl a s t i c s Z H A NG Y i mi n L I UHo n g s h a Z HU Y a n f a n g 2 HUB i a o T A NG Gu i l a n Ke y La b o r a t o r y f o r Gr e e n Ch e mi c a l T e c h n o l o g y o f Mi n i s t ry o f E d u c a t i o n S c h o o l o f Ch e mi c a l En g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y T i a n j i n U n i v e r s i t y T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 C h i n a De p a r t me n t o f Ma n a g e m e n t a n d E c o n o mi c s T i a n j i n Un i v e r s i t y T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 C h i n a S c h o o l o f Ma n a g e me n t T i a n j i n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y T i a n j i n 3 0 0 1 9 1 C h i n a T i a n j i n Z i y a E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n I n d u s t ri a l P a r k C o L t d T i a n j i n 3 0 1 6 0 5 C h i n a Abs t r a c t Thi s r e vi e w s u mm a r i z e d a s e r i e s of me t h o ds o f t wo k e y t e c h no l o gi e s of s e p a r a t i o n i d e n t i fic a t i o n a n d e f Hc i e n t c l e a n i n g o f mi x e d wa s t e p l a s t i c s f o r i n d u s t r i a l i z e d r e c y c l i n g a n d u t i l i z a t i o n Ap pl i c a t i on s o f s i nk floa t s e p a r a t i o n flo t a t i o n s e pa r a t i o n e l e c t r os t a t i c s e pa r a t i on a nd n e a r i n fla r e d s pe c t r a a c c u r a t e i d e n t i fic a t i o n t e c hn o l og y i n wa s t e pl a s t i c s i d e nt i fic a t i o n we r e d i s c us s e d Thi s p a p e r a l s o i n t r o du c e d t he i mpo r t a nc e o f c l e a ni n g pr o c e s s a n d t he ma i n i n g r e di e n t s o f p l a s t i c c l e a ne r i nc l ud i n g a l ka l i n e c o mp ou n ds a d di t i v e a g e fl t s u r f a c t a nt a n d t h e i r e f f e c t s Th e t e c h n ol o g i c a l p r o c e s s whi c h i n t e g r a t e s u l t r a s o n i c c l e a n i n g t e c h n o l o g y a n d s i n k flo a t s e p a r a t i o n fl o t a t i o n s e p a r a t i o n a n d n e a r i n fla r e d s p e c t r a a c c u r a t e i d e n t i fi c a t i o n t e c h n o l o g y h a s a d v a n t a g e s t o i d e n t i f y a n d s o r t wa s t e p l a s t i c s a n d h a s t h e p o t e n t i a l s t o s o l v e t h e p r o b l e ms i n u l t r a s o n i c c l e a n i n g a n d n e a r i n f r a r e d s p e c t r a i d e n t i fi c a t i o n Th e r e f o r e t h e i n t e g r a t e d t e c h n o l o g y c o u l d b e t h e p r o s p e c t i v e f o c u s o f f u t u r e r e s e a r c h K e y wo r ds mi x e d p l a s t i c wa s t e r e c yc l i ng a nd ut i l i z a t i o n a c c u r a t e i d e n t i fic a t i o n c l e a n i ng 随着塑料行业蓬勃发展 大量的塑料制品包括 电子 电器产品 生活用品 工程建材 农用薄膜 汽车 以及食品包装在人们的生活和生产中占据 了日 益重要的地位 然而 塑料给人们带来便利的同时 收稿日期 2 0 1 2 1 l 一 2 3 修改稿日期 2 0 1 2 0 2 0 1 基金项 目 国家 8 6 3 计划项目 2 0 1 2 A A 0 6 3 o 0 7 第一作者及联系人 张毅民 1 9 6 1 一 男 博士 副教授 主要从 事废弃资源和废 旧材料回收鉴别分类 绿色化学工艺研 究 E ma i l z h a n g y m t j u e d u c n 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 1 4 0 2 化 工 进 展 2 0 1 3年第 3 2卷 也直接给人们赖于生存的环境造成了极大的负面影 响L 1 1 据统计 塑料总量 中 7 0 8 0 的通用塑料 正处于转化为废弃塑料的高峰期 而我国回收利用 率却只有 2 5 左右 因此 如何妥善处理废 旧塑料 成为亟待解决的问题 目前 我国废 I 13 塑料处理方式主要有填埋 焚 烧 高温裂解和再生循环利用 4种 填埋法面临垃 圾场地不足 塑料降解慢而容易影响土壤结构 添 加剂溶出污染地下水质等问题I 2 1 焚烧过程产生能 量是废旧塑料另一种利用方法 如水泥 回转窑和高 炉喷吹以废 旧塑料为替代燃料 使废旧塑料资源化 也可 以将废 旧塑料制成 固形燃料用来发 电和制水 泥I 5 J 该方法较填埋处理使塑料得到 了有效利用 但因废l E t 塑料成分复杂而使燃烧产生大量的有害气 体和粉尘 对环境造成了严重污 刮 高温裂解是 将废旧塑料转化为小分子的碳氢化合物 再经处理 获取油品及燃料 与焚烧法相 比生成的气体可减少 为后者的 5 2 0 该领域发展前景好 但现有技 术处理废旧塑料规模较小 而且能量消耗高 不易 取得经济效益I 5 J 将废旧塑料再生循环利用是采用 分选 浮选 近红外光谱等技术将废 I 13 混合塑料分 类为单一类型塑料 然后再实现单一再生料生产 该方法为废旧塑料高附加值再生利用奠定了基础 既节约能源 又保护环境 因此 综上 4种处理方 式 现在的工作重点是将废旧塑料作为潜在的可再 生材料加以再生循环利用 针对 目前废 旧塑料 回收再生循环利用现状 本 文作者综述 了近几年国内外在塑料识别分离方法和 清洗工艺技术方面取得的进展 并对这些方法和关 键技术进行了分析和评述 1 废 旧混合塑料识别分离方法 回收的废 旧塑料都是 以混合态存在 加之塑料 制品种类繁多 性能各异 即使是同一种类塑料也 有多种类似物之分 比如聚乙烯 有低密度聚乙烯 L DP E 支链低密度聚乙烯 L L DP E 和高密度 聚乙烯 HD P E 如果将这种塑料直接再生 则再 生塑料的力学 电学性能低下 而且不稳定 难 以 达到高附加值再生利用的 目的 因此常常在再生前 需将混合塑料进行分类 废 旧混合塑料的分类方法包括传统简单鉴别分 离方法和近代仪器鉴别分离方法 不 同方法对分离 废旧混合塑料都是有效的 但是这些方法在使用范 围 分离效率 准确性 以及工业化应用方面各有优 缺点 有些方法仅限于性质差别较大塑料的鉴别 有些方法容易受塑料表面清洁度的影响 有些方法 对测试环境要求很高 也有些方法鉴别效率较高 准确性好 适于工业化 由于国内外关于废 旧塑料 鉴别分离方法与技术的综述较多 7 1 4 1 因此本文只 作简单汇总 而对于适于工业化 鉴别分离准确度 高 效率高的技术 本文将重点介绍 并将几种方 法进行评述 1 1 浮沉分离法 浮沉分离法 密度分离法或重力分离法 是废 旧混合塑料最早的分离方法之一 研究应用也较多 它是根据不 同种类塑料密度存在较大差异的原理进 行大多数塑料的分离 在工业上可 以将废旧混合塑 料依次通过盛有不同密度液体的分离槽 然后根据 塑料在液体中的浮沉情况将塑料分离出来 常用的 液体有蒸馏水或洁净 自来水 饱和食盐水 5 5 酒 精溶液 氯化钙溶液等 2 0 0 8年 P o n g s t a b o d e e等 o 1 研究了三阶段浮沉 法与浮选法相结合分离常见塑料 的工艺流程 研究 发现 选择合适浓度的介质溶液 可 以将密度相差 相对较大 的塑料很好地分类 该课题组在第一阶段 用 自来水将 H DP E P P聚烯烃塑料与 P V C P S P E T A BS分为两组 H DP E P P聚烯烃塑料密度 比水小 上浮 后 4种密度比水大 下沉 然后 H DP E与 P P再经 5 0 酒精溶液分离 上浮的 P P和 下沉的 H DP E回收率各达到 1 0 0 最后 P S AB S 和 P VC P E T由 C a C 1 2 溶液 3 0 质量体积 比 分 离成两组 而密度更接近的 P S与 AB S P V C与 P E T 没能用此法分离 2 0 1 1年华东理工大学高分子合金实验室 1 5 1 针 对浮沉法分离回收 H DP E与 P P做了更详细的研究 讨论 了塑料尺寸大小 分离液密度 以及 H DP E与 P P 相对含量 不同种润湿剂对分离效果的影响 实验 结果表明 木质素磺酸钙润湿剂 C a L S 适合 HD P E 与 P P的分离 而且当回收塑料尺寸为 5 1 0 mm 分离液密度为 0 9 1 g c m 时 这两种塑料可 以得到 较高纯度的分离 回收的塑料纯度可达 9 7 2 0 1 2年 R o b e n 发明了塑料三步分离的工艺 与设备 并为此 申请 了美国专利 在第三阶段分离 操作中同样采用浮沉分离法 在高密度液体分离槽 中 密度约为 1 g c m 的水或其它分离液 P S P VC 和 P E T下沉 P P和 H DP E漂浮 然后 漂浮的 P P 和 H DP E在低密度液体分离槽中 密度为0 9 1 0 9 4 g c m 的菜油分离液 得以分离 即 HD P E下沉 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 6期 张毅 民等 废 旧混合塑料识别分 离与清洗技术研 究进展 1 4 0 3 P P漂 浮 综上 浮沉分离法操作简单 方便可行 利用 一 定浓度的溶液即可将多种塑料分离 但缺点是无 法分离密度较近的塑料 要获得高纯度的单一塑料 还 需结合其它分离方法 另外 其分离效率也较低 1 2 浮选分离法 浮选分离法 1 2 1 3 是利用单宁酸 甲基纤维素 木质素磺酸钙 十二烷基苯磺酸钠等润湿剂改变塑 料表面的润湿性 使某些塑料表面 由疏水性变为亲 水性下沉 而仍为疏水性的塑料表面黏 附气泡而上 浮 从而达到塑料分离的方法 该方法 目前在塑料 分离行业得到了广泛应用 P o n g s t a b o d e e 刨采用浮沉法将 P VC P E T与 P S AB S 分 为两 组后发 现 此法 对 P VC P E T 与 P S AB S两组塑料进一步的分离失效 因此采用 了 浮选法 对于 P v c P E T 浮选分离的最佳条件为 5 0 0 mg L木质素磺酸钙润湿剂 C a L S 0 0 1 mg g 甲基异丁基甲醇发泡剂 MI B C 和 0 1 mg L C a C 1 2 溶液 p H值为 1 1 对于 P S A BS 浮选分离的最佳 条件为 2 0 0 mg L C a S L和 0 1 mg L C a C 1 2 溶液 p H值为 7 结果证明使用润湿剂 发泡剂 电解质 以及调节溶液 p H 值 改变塑料表面的亲水性和疏 水性 可以进一步分离密度更接近 的塑料种类 T e r e s a等 l 7 在工业化小规模连续浮选池 中进行 了从塑料混合物中分离 P E T的实验 该课题组先用 Na O H 溶液或工业洗涤剂对塑料处理后 再用木质 素磺酸钙润湿剂或烷基膦酸乳化剂进行表面吸附浮 选 结果可 以使 P E T 回收率达到 9 7 而漂浮 的 P V C和 P S回收率分别达到 9 5 9 和 9 0 7 S h e n Hu i t i n g等用甲基纤维素 l 8 J 和烷氧基聚乙 烯氢氧基 乙醇 1 5 S 7 I l 9 J 作润湿剂 将 7种塑料 P OM P V C P E T P MMA P C P S 和 AB S 也通过浮选法分组 探索了塑料可 以选择性漂浮 的 机制 并考察 了塑料表面的可润湿性 浮选介质表 面张力以及塑料颗粒密度 形状等因素对塑料漂浮 性的影响 结果发现 塑料可 以选择性漂浮主要是 由于润湿剂在塑料表面的吸附性不同 若润湿剂 以 范德华力吸附在某种塑料表面后 其极性端朝向水 相 可以增加塑料表面的亲水性 导致塑料下沉 其次 在润湿剂存在时 浮选介质表面张力降低 不同种类 的塑料表面接触角不同 接触角排列顺序 AB S P S P C P E T P VC P OM P MMA 导致其可 湿性不同 进而浮沉情况不 同 接触角大 可湿性 差 该种塑料就表现为疏水性 容易漂浮 反之 容易下沉 另外 颗粒大小 粒子密度和形状对漂 浮性也有影响 低密度 小粒径的塑料最易漂浮 1 3 电选分离法 电选分离法根据使塑料带电方式不同可以分为 两类 一类是摩擦静电识别 一类是静 电分离 摩擦静电识别原理是不同种类 的塑料进行摩擦 以后 通过表面的电子得失获得相反的电荷和不 同 的电量 从而在电场的作用下分离开 2 们 其中介电 常数高的塑料表面带正电荷 介电常数低 的塑料表 面带负 电荷 文献 2 1 j 详细介绍 了自由落体式静电 分离器分离 P VC P E 的实验过程 并展示了原理 图和实物图 首先 把 1 2 mm大小的 P VC P E 颗粒各 1 0 0 g加入一铝制可调速的滚筒中旋转 在 滚筒中 两种塑料颗粒互相碰撞 并不断与筒壁摩 擦 从而发生摩擦起 电效应而带相反 电荷 落入水 平方向的电场 区域后 带不 同电荷 的不同种塑料在 高压直流 电场作用下分别落入对应 的收集槽从而得 到分离 P VC和 P E分离纯度都超过 9 5 这种方 法很简单 关键是要选择合适的摩擦充电材料使不 同种类 规格的塑料 带不同电荷 C a l i n等l2 2 J 在一 种新型流化床摩擦充 电设备 中考察 了两种材料 Al 和 P P使 3种不同组分的 P VC和 P E T混合物 5 0 P VC 5 0 P ET l 0 P VC 9 0 P ET 9 0 P VC 1 0 P E T 摩擦带 电从而分离的能力 实验结果证 明 对于分离 5 0 P VC和 5 0 P E T 两种材料的充电 室效能同等 而对于分离 1 0 P V C 9 0 P E T混合 物和 9 0 P VC 1 0 P E T混合物 P P材质的摩擦 充电室更有效 原因是在塑料与充 电室墙壁碰撞 不同种塑料碰撞 同种塑料碰撞而摩擦起 电的 3种 方式中 前者发挥了主要作用 另外 2 0 0 6年 P a r k等L2 利用该方法使 P VC和 P E T 分别带负电荷和正 电荷而在 电场作用 下分离 开 在最佳操作条件下 P VC的去除率和 P E T的回 收率分别达到 9 9 6 0 和 9 8 1 0 而且实验重现性 很好 士 1 同时 该课题组在 2 0 0 7年又通过两 步法分别使用 P P和 H I P S材质的充电探针将 P VC A BS和 P E T分成单一塑料L 2 静 电分离是利用 电晕放 电使塑料带不 同电性和 电量以获得分离的方法 2 0 1 0年 Ama r 等 2 5 J 指出 在分离尺寸 2 mm 的粗糙塑料颗粒时 因重力大于 库仑力 传统的自由落体式摩擦静电分离器分离效 果很差 需要使用卷式 电晕静电分离装置 通过卷 式 电晕静 电分离装置分离 5 0 H DP E和 5 0 L D P E 混合物可 回收 9 7 的 L D P E 纯度为 9 7 8 3 9 2 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 1 4 0 4 化 工 进 展 2 0 1 3年第 3 2卷 的 HD P E 纯度为 9 2 4 5 而用 自由落体式摩擦 静电分离器只能得到 6 0 的L DP E和7 5 的HD P E 然而 这两种电选法分离废 旧塑料时对材料的 干燥程度和实验温度要求苛刻 操作成本很高 因 此 需要寻找更适合工业大规模处理废旧塑料的新 技术 1 4 近红外光谱鉴别法 NI R 近年来 近红外光谱聚类 定性 分析的研究 和应用 日益活跃 其因能高效 快速 准确地对 固 体粉末 颗粒等多种物质进行无损检测 在废旧混 合塑料 回收定性方面也得到了推广 废 旧混合塑料的再生利用往往需要较高的鉴别 准确度 不同种类的塑料在近红外光照射下会产生 相应的光谱图 而这些近红外光谱又各有其特定谱 区 因此能作为精准鉴别的依据 采用 NI R技术鉴别废旧混合塑料 波长范围为 0 7 5 2 5 g m 波数 1 3 3 0 0 4 0 0 0 c m 很适合鉴 别透明或轻度着色的聚合物 对常见的一些通用塑 料和工程塑料 如 P E P P P VC P S AB S P E T P C P A P U等 鉴别非常显著 而且效率高 对 实验条件限定也低 但是 NI R技术的缺点在于 不 适于鉴别深色的塑料 2 6 2 7 故在回收利用废旧塑料 的过程中 可先将用于回收的塑料分为深色和浅色 两类 目前 国外已经开发出比较先进的鉴别设备 S c o t t 2 8 设计了一个 以简单的双色固定滤波器 近红 外光谱仪和简单回路为基础鉴别废I E t 塑料的系统 根据特定的吸收比来鉴别塑料 不受样 品厚度 的影 响 只使用两个干涉滤光片便可快速而方便地 区分 P E T与 P V C 另外他们报道L 2 与人工神经网络联 用 近红外光谱仪 只用为数甚少固定波长的 NI R检 测器就可 以很好地鉴别塑料类型 之后 由于标准光谱仪对样品只能进行点扫描 于是研究者们将 目光转移到用NI R光谱成像技术鉴 别聚合物的研究上来 L e i t n e r 等 3 U J 用 NI R光谱成像 技术在 自动化工业分拣装置中在线 实时鉴别了塑 料的材质 形状和尺寸 谱 图识别准确率超过 9 3 2 0 1 1 年 S e r r a n t i 等L 3 l l 同样使用了 NI R高光谱成像 系统 从建筑废弃混合物 中回收聚烯烃类颗粒 P P 和 P E 鉴别过程采用 1 0 0 0 1 7 0 0 n m 全谱波长和 1 1 3 9 n m l l 6 7 n m 11 95 n m 1 2 4 4 n m 1 3 28 n m 1 3 7 0 n m 1 4 0 5 n m和 1 5 8 7 n m共 8个特征波长点的 主成分分析 P C A 都可以将 P P P E分类 利用 此法还可以根据波谱 图确定 P P和 P E的密度分界线 为 0 9 1 g c m 与理论值一致 实验结果证明 NI R 高光谱成像系统是聚烯烃回收工艺质量控制的有效 手段 我国基于 NI R技术也做 了一些研究 谭曜等 j 2 J 通过使用近红外光谱仪 结合 OP US I D NE T化学计 量软件处理光谱 图 并建立定性鉴别分析模型 实 现 7 AB S P S P A P E P B T P E T P P P T A P T T P V C T P E 乙烯丙烯酸酯共聚物 P O E 和 E V A等 l 4种不同废旧塑料的快速定性分析 上海交通大学张继游l 3 3 J 和杨懿 3 J 等分别针对 废 旧汽车和家 电回收处理中的不同种类塑料快速识 别进行了系统硬件 软件的开发与分析 制定出符 合汽车 家电塑料识别的数学处理流程 他们使用 最小二乘平滑 N o r r i S微分及中心化处理方法进行 光谱曲线滤波处理 采用模糊的模式识别算法提取 样 品光谱主成分信息及得分作为塑料分类依据 最 终以不同种类塑料主成分马 氏距离的差异辨别塑料 种类 建立了常用典型塑料近红外光谱标准数据库 开发了一套 自动识别系统 进行实验性检测准确率 都达到 了9 5 浙江大学杜婧等 3 5 结合窄带滤光片和光 电传 感器设计了红外检测装置 开发了自动鉴别分离系 统 在理想状态下可实现透明塑料 1 0 0 分离 若 系统采用 A R M 嵌入式处理器 可满足工业回收现 场要求 但是 目前国内并没有近红外鉴别设备生产 因此 在这些研究基础上设计近红外鉴别设备广泛 应用于工业塑料回收前景十分广阔 在进行近红外光谱分析时 为 了获得准确可靠 的结果 几乎所有的研究都结合使用化学计量学方 法 即在对近红外光谱数据建立校正和预测模型前 先采用移动平均光滑法 微分处理 傅里叶变换 小波消噪等方法消除高频噪声的干扰 以及仪器背景 或基线漂移对信号的影响 然后 以主成分分析 遗 传算法 模拟退火算法 逐步回归分析法等进行特 征波长或波段的筛选 实现原始数据中无效数据的 剔除 优选出反映主成分特征信息的光谱范围 两 项预处理工作能为最后利用偏最小二乘法 主成分 分析 马氏距离法 人工神经网络法以及支持向量机 法建立样品属性参数与光谱信息问关系模型奠定基 础 有效地减少计算工作量 提高模型预测能力与 稳健性 近年来 在数据预处理过程中 小波变换 wT 降噪消噪方法 3 6 3 7 是最常用和最有效的工具 具有 时频分析的优势 波长优化选择方法主要是遗传算 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 6期 张毅民等 废旧混合塑料识别分离与清洗技术研究进展 法 j U I G A 在实际应用 中 针对不同的研 究对 象将多种方法结合建模 并实现不同仪器 间模型共 享是今后研究的趋势 2 废 旧混合塑料清洗技术 废 旧塑料在使用过程中难免受到不同程度的污 染 在识别和分离前首先要进行清洗 以除污 脱标 提高后续分拣准确性 因此清洗工艺是废 旧塑料回 收再生利用的关键 然而 清洗工艺对清洗剂 p H 值等条件有严格 的限制 美国专利 4 l J 提 出废 旧塑料 瓶的清洗剂中不能含有氯化物 p H值不能超过 1 l 否则可能引起清洗过程中塑料应力断裂 同时 提 出使用锂 钾 钠碳酸盐或碳酸氢盐与低泡表面活 性剂 以一定比例混合制得的清洁剂清洗回收塑料 成本低 污染少 而且清洗效果好 4 引 然而 以求 提 高混合塑料清洗效率时 就要加入更多的清洗剂 这样的后果是产生较多的泡沫 影响清洗效果 而 要单独增加苛性碱 以除标签和胶体物时又附带加入 了表面活性剂 相反需要增多表面活性剂 的量时也 无法减少苛性碱 的使用量 因此 1 9 9 4年美国专 利 I4 3 又提出使用苛性钠 与表面活性剂 以一定 的流 速分别加入清洗槽中对废 旧混合塑料进行清洗的新 工艺 这种工艺创新处是将两种组分 以特定的速率 独立加入水 中用于清洗混合塑料 可 以根据需要调 节流速控制两种组分 的质量分数 既能提高清洗效 率 又降低不必要的浪费 目前 国内含易燃易爆 有毒成分 的清洗剂 已 被新型清洗剂代替 新型塑料清洗剂配方中一般都 含有碱性物质 如碱金属氢氧化物 碳酸盐 碳酸 氢盐 有机碱等 清洗助剂 如硅酸钠 乙二胺 四 乙酸二钠 羧甲基纤维素 三聚磷酸钠 焦磷酸钠 等 和表面活性剂 碱性物质起皂化作用 清洗助 剂可以分散清洗脱落物 防止再沉积 对表面活性 剂起协同作用 软化水质 防止生成钙皂污染清洗 对象 表面活性剂主要起渗透和乳化作用 传统的废 旧塑料清洗工艺 主要通过使用市售 清洗剂在各种机械设备 中漂洗或搅拌洗涤 P E T瓶 片可 以在超声波设备中清洗 相比之下 超声波清 洗是所有清洗方式 中效率最高 效果最好的一种 原因是超声可通过空化效应加速化学清洗剂对污垢 的分散 乳化 剥离过程 化学力与物理力相结合 加速清洗过程 而且超声波清洗发展迅速 工业应 用广泛 但是还没有可 以工业化的废 旧塑料超声清 洗机 问世 因此 结合新型清洗工艺 并研制超声 波清洗系统 推广工业化 有望为废 旧塑料再生利 用带来 巨大便利与效益 我国的废 旧混合塑料主要是 由废 旧电器 电子产 品及生活用品等拆解后所得的 可回收利用 的主要 是热塑性塑料 包括聚丙烯 P P 聚乙烯 P E 聚苯 乙烯 P S 聚氯乙烯 P VC 聚对苯二甲酸 乙二醇酯 P E T P E T E 丙烯腈一 丁二烯 苯乙烯共 聚物 A BS 聚甲基丙烯酸 甲酯 P MMA 俗称 有机玻璃 聚碳酸酯 P C 聚酰胺 P A 聚氨 酯 P U 聚四氟 乙烯 P T F E 俗称特 富龙 聚 甲醛 P O M 等 根据上述识别分类方法 以及清洗技术 结合我 国塑料 回收现状 本文提出废f 13 混合塑料回收处理 工艺路线 首先可根据外观不同 人工辨别或借助 色选机械设备初步分为外壳类深色塑料和非外壳类 塑料 前者主要是 四大家电和电脑外壳以及其它 电 器电子产 品拆解的大块深黑色 AB S P S和浅色 P P 它们可 以通过采用蒸馏水或 自来水的浮沉法 以及加 入润湿剂的浮选法鉴别 后者主要有包装 农用薄 膜 生活用品 汽车和工程建材等废 旧塑料 是 P E PP P VC P ET ABS PS P OM P M M A PU P A P T F E等的混合状态 这些塑料的分离 比较麻 烦 需要粉碎 超声波清洗 脱水后采用先进 的近 红外鉴别技术才能得 以全部精准识别 3 结 语 以废旧混合塑料为研究对象 基于各种塑料的 物理 化学 光谱学等性质 综述了近红外光谱识 别 浮选 电选等几种回收利用废 旧混合塑料的工 业化技术手段 并对近红外精准识别技术鉴别废旧 塑料的工业应用和塑料清洗作用 重要性及清洗剂 进行评述 对比各种分离方法发现 近年来 许多 研究者关注近红外光谱 高光谱分析技术的发展 其最适合将来工业上快速 准确 方便地鉴别回收 废 旧塑料 最后 提出了以浮沉分离 浮选分离以 及近红外精准识别分离技术和超声波高效清洗技术 为核心的工艺和技术路线 然而 我国近红外精准 识别分离技术和超声波清洗技术应用于废 旧混合塑 料再生利用的发展远远不够 这两项技术的形成与 设备研发和完善将是今后废 旧混合塑料再生利用工 业化的发展方 向 参考文献 1 P a n d a A K S i n g h R K Mi s h r a D K T h e r m o l y s i s o f w a s t e p la s t i c s t o 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 1 4 0 6 化 工 进 展 2 0 1 3年第 3 2卷 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 l i q u i d f u e 1 一 A s u it a b l e me t h o d f o r p l a s t ic wa s t e ma n a g e me n t a n d m a n u f a c t u r e o f v a l u e a d d e d p r o d u c t s A wo r l d p r o s p e c t i v e J R e n e wa b l ea n dS u s t a i n a b l e En e r g yRe v i e ws 2 0 1 0 1 4 1 2 3 3 2 4 8 Ho p e we l l J Dvo r a k R Ko s i o r E Pl a s t i c s r e c y c l i n g Ch a l l e n g e s an d o p p o r t u n i t i e s J P h i l o s o p h i c a l T r a n s a c t i o n s o f t h e R o y a l S o c i e ty B 2 0 0 9 3 6 4 1 5 2 6 2 1 1 5 2 1 2 6 高涛 章煜君 潘立 我国废 旧塑料回收领域的现状与发展综述 J 机 电工程 2 0 0 9 2 6 6 5 8 T e u t e nEL S a q u i n g J M Kn a p p eD RU e t a 1 T r an s p o rtan d r e l e a s e o f c h e mi c a l s fr o m p la s t i c s t o the e n v i r o n me n t a n d t o wi l d l i f e J P h i l o s o p h ic a l T r a n s a c t i o n s o ft h e R o y a l S o c ie tyB 2 0 0 9 3 6 4 1 5 2 6 2 0 27 2 0 4 5 曹玉亭 张锦赓 废旧塑料的再生利用 J 当代化工 2 0 1 1 4 0 2 1 9 O 一 1 9 2 P o n g s t a b o d e e S Ku n a c h i t p i mo l N Da mr o n g l e r d S C o mb in a t i o n o f t h r e e s t a g e s i n k flo a t me tho d an d s e l e c t i v e fl o t a t i o n t e c h n i q u e for s e p a r a t i o n o f mi x e d p o s t c o n s u me r p l a s t i c w a s t e J W a s t e Ma n a g e me n t 2 0 0 8 2 8 3 4 7 5 4 8 3 高建国 陈世山 高玫 等 废旧塑料鉴别方法的初步研究 J 工 程塑料应用 2 0 0 4 3 2 2 4 7 5 1 阎利 邓辉 赵新 废旧电器中废塑料的分选技术f J 中国资源 综合利用 2 0 0 9 5 7 1 0 周莉萍 刘志峰 废旧家电中塑料 的回收利用及其关键技术研究 J 家电科技 2 0 0 6 2 5 8 6 1 黄军左 刘熠纯 家 电塑料再生技术和再生利用技术 的研究进展 叨 合成材料老化与应用 2 0 1 1 4 0 5 3 3 3 7 Do d b i b a G Ha r u k i N S h i b a y a ma A e t a 1 P r o g r e s s i n s e p ara t i n g p l a s t i c ma t e r i a l s for r e c y c l i n g J P h y s i c a l S e p a r a t io n i n S c ie n c e a n d E n g i n e e r i n g 2 0 0 4 1 3 3 4 1 6 5 1 8 2 S h e n t H P u g h R J Fo r s s b e r g E A r e v i e w o f p l a s t i c s wa s t e r e c y c l i n g and t h e fl o t a t i o n o f p l ast i c s J R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n a n d R e c y c l i n g 1 9 9 9 2 5 2 8 5 1 0 9 F r a u n h o l c z N S e p ara t i o n o f wa s t e p l a s t i c s b y fro t h flo t a t i o rl 一A r e v i e w p a r t I J Mi n e r a ls E n g in e e r in g 2 0 0 4 1 7 2 2 6 1 2 6 8 王颖 废 旧塑料的分离方法和回收利用 塑料 2 0 0 2 3 1 4 2 9 3 2 邢紫云 浮沉法分离回收高密度聚乙烯 聚丙烯混合物的研究 D 上海 华东理工大学 2 0 1 2 F l o r e s R S e p ara t i o n p r o c e s s for p l a s t i c s ma t e r ia l US 2 0 1 2 0 0 3 2 0 0 9 A1 P 2 0 1 2 0 2 0 9 T e r e s a C F e m a n d o D C6 1 i a F S e para t i o n o f p a c k a g in g p l a s t i c s b y fr o t h fl o t a t i o n i n a c o n t i n u o u s p i l o t p l ant J W a s t e Ma n a g e me n t 2 O 1 0 3 0 1 1 2 2 0 9 2 2 1 5 S h e n Hu i t i n g F o r s s b e r g E P u g h R J S e l e c t ive fl o t a t i o n s e para t io n o f p l a s t i c s b y c h e mi c a l c o n d i t i o n i n g w i t h me t h y l c e l l u l o s e J R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n a n dRe c y c l i n g 2 0 0 2 3 5 4 2 2 9 2 4 1 S h e n Hu i t i n g P u g h R J F o r s s b e r g E Fl o a t a b i l i t y s e l e c t i v i t y a n d fl o ta t i o n s e p a r a t i o n o f p l a s t ic s b y u s i n g a s u r f a c t a n t J C o l l o i d s a n d S u rf a c e s A P h y s i c o c h e mic a l a n d E n g i n e e r i n g A s p e c t s 2 0 0 2 1 9 6 1 6 3 7 0 He a r n G L Ba l l ard J R Th e u s e o f e l e c t r o s t a t i c t e c hn i q u e s f o r t h e i d e n t i fi c a t io n a n d s o rt i n g o f w a s t e p a c k a g i n g ma t e r i a l s J R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n a n dRe c y c l i n g 2 0 0 5 4 4 1 9 1 9 8 Ama r T Kari m M S a l a h Ed d i n e B e t a 1 El e c t r o s t a t i c s e p ara t o r s o f p a r t i c l e s Ap p l i c a t i o n t o p l a s t i c me t a l me t a l me tal an d p l a s t i c p l a s t i c m i x tur e s J W a s t e Ma n a g e me n t 2 0 0 9 2 9 1 2 2 8 2 3 2 2 2 C a l i n L C a l i a p L Ne a mt u V e t a 1 T r i b o c h ar g i n g o f Gr anu l ar P l a s t i c Mi x tu r e s i n V i e w o f E l e c t r o s t a t i c S e p ara t io n J I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r yA p pl i c a t i o n s 2 0 0 8 4 4 4 1 0 4 5 1 0 51 2 3 P ark CH J e o n H S P ark J K P VC r e mo v a l fr o m m i x e d p l ast i c s b y t r i b o e l e c t r o s t a t ic s e p ara t i o n J J o u r n a l o f H a z a r d o u s Ma t e r i a l s 2 0 0 7 1 4 4 1 2 4 7 0 4 7 6 2 4 P ark C H J e o n H S Y u H S e t a 1 Ap p l i c a t i o n o f E l e c t r o s t a t i c S e p ara t i o n t o t h e R e c y c l i n g o f P l a s t i c W a s t e s S e p ara t i o n o f P VC P E T and AB S J E n v i r o n me n t a l S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y 2 0 0 8 4 2 1 2 4 9 2 5 5 2 5 A ma r T K a r i m M Mo h a me d Y e t a 1 R o l l T y p e V e r s u s F r e e F a l l E l e c tr o s tat i c S e p ara t io n o f T r ib o c h a r g e d P l ast i c P a r t i c l e s J I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r yAp pl i c a t i o n s 2 01 0 46 4 1 5 6 4 1 5 6 9 2 6 欧育湘 唐小勇 王建荣 鉴别废旧塑料的先进近红外技术 J 化 工进展 2 0 0 3 2 2 3 2 6 7 2 7 0 2 7 黄扬明 王翔 废旧塑料的红外鉴别技术及其应用 J 塑料 2 0 0 8 3 7 6 9 4 9 7 2 8 S c o t t D M A t w o