主要包括廢紙、塑料、玻璃、金屬和布料五大類。廢紙主要包括:報紙、雜誌、圖書、各種包裝紙、辦公用紙、紙盒等,但是紙巾和衛生用紙由於水溶性太強不可回收;塑料主要包括各種塑料袋、塑料包裝物、壹次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、礦泉水瓶等;玻璃主要包括各種玻璃瓶、碎玻璃片、鏡子、燈泡等;金屬主要包括易拉罐、金屬罐頭盒等;布料主要包括廢棄衣服、毛巾、書包、布鞋等。
不可回收垃圾指除可回收垃圾之外的垃圾,常見的有在自然條件下易分解的垃圾,如果皮、菜葉、剩菜剩飯、花草樹枝樹葉等。還有就是有害的,有汙染的,不能進行二次分解再造的都屬於不可回收垃圾。
摘 要:聚乙烯鋁塑復合包裝材料的大量使用,產生了數量龐大的不可降解廢棄物。而且,當前對此類材料的回收利用存在很多不完善性,從而給環境保護帶來了又壹種巨大的壓力。本文以工業純醋酸或甲酸作為分層剝離劑,將聚乙烯(PE) 鋁塑復合材料中的可回收利用物質完整分離。該技術和此類材料目前的回收利用技術相比,其最大優勢在於:能夠徹底對廢棄的聚乙烯鋁塑復合包裝材料進行分離、回收、再生利用。
關鍵詞: 聚乙烯鋁塑復合包裝材料;醋酸;分離;剝離劑;回收;再生
1 簡介
高分子材料因其質輕、易加工、美觀實用等特點廣泛應用於日常生活、各行各業及高精尖技術領域,但在給人們帶來巨大的物質文明的同時,其廢棄物的產生也給人們提出了嚴峻的問題。廢塑料的回收利用對於節約能源、減少廢料體積、降低廢塑料對環境的危害及抑制油價的提高都有重要的社會和經濟意義。塑料的主要成分是合成樹脂,這是壹種高分子聚合物,此外,為了改進塑料的性能,還要在聚合物中添加各種輔助材料,如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑等,才能成為性能良好的塑料。
聚乙烯鋁塑復合包裝材料以其阻光、恒溫、無毒安全和成本低廉的特點,被廣泛應用於食品、藥品、化學品及日用品包裝領域,如:利樂公司的利樂系列產品以及部分含乳飲料瓶口封閉材料等,均屬於聚乙烯鋁塑復合包裝材料。
由於聚乙烯鋁塑復合包裝材料應用廣泛、使用量大,因此產生了數量龐大的不可降解廢棄物,如果處理不當,會給環境保護帶來巨大的壓力。另外,生產該包裝材料的原料分別為:優質工業鋁材、天然木漿紙和聚乙烯塑料,它們都是具有較高回收價值的材料。 尤其是工業鋁材,它的價格高、貨源少,如果加以回收利用,經濟效益必定是可觀的。因此,聚乙烯鋁塑復合包裝材料的回收再利用,具有十分重要的社會意義和經濟價值。
2 廢舊聚乙烯回收利用的意義
眾所周知,聚乙烯是四大熱塑性通用材料之壹,其用量占65%。隨著聚乙烯消費市場的不斷擴大,消費品種的不斷多樣化,其聚乙烯的廢棄物量也在不斷增加。目前,我國每年社會上可回收利用的廢棄物約有1Mt,實際利用的約有0.2Mt,還有0.8Mt未能加以回收利用,大部分廢棄物以填埋方式進行處置,這樣不但造成了二次汙染,也造成了材料的極度浪費。早在1975年7月,原輕工業部曾在上海主持召開“全國廢舊塑料回收利用經驗交流會”,會議指出廢舊塑料回收利用不是權宜之計,而是壹個長遠的工作。隨著科學技術不斷進步及能源需求量不斷增加,如何更快、更好地做好廢棄物的回收利用工作關系著國家的富強與進步,而解決聚乙烯廢棄物的回收利用是所有廢棄物回收利用中的重要內容之壹。
3 實驗原理與探討
3.1聚乙烯鋁塑復合包裝材料分離原理
鋁箔與聚乙烯塑料膜和紙相互作用結合而成聚乙烯鋁塑復合包裝材料,具體工藝是:利用高周波和熱壓合等方式使聚乙烯( PE) 塑料層結合面熔融,再使其與鋁箔表面形成的鋁的氧化物以及紙粘結在壹起。由於鋁的氧化物性質非常穩定,所以粘結在壹起的三種材料難以完全分離,而且,聚乙烯塑料能夠耐酸堿侵蝕,普通有機溶劑均不能使其溶解或溶漲,這就給該材料的回收利用帶來了較大的難度。目前正在使用的該材料回收工藝有兩種:壹是利用金屬鋁和氧化鋁均可溶於酸堿的原理,使用酸溶或堿溶的方法把材料中的鋁溶解,從而回收聚乙烯塑料膜和紙,然後再將含鋁廢液制成聚合氯化鋁或硫酸鋁;二是利樂公司利用水力法將三種材料分離為紙漿和鋁塑兩部分,然後再分別加以利用。
但是,以上兩種方法均存在諸如經濟效益低、回收不徹底等諸多弊病,所以,本文將根據實驗結果,推介壹種全新的處理方法,以期達到最佳的回收利用效果。
操作原理是:利用醋酸和甲酸等有機弱酸分子能夠滲透聚乙烯塑料層和紙層,進而溶解粘結各層的鋁的氧化物而不會溶解單質鋁的特性,將包裝材料中的鋁箔、聚乙烯塑料和紙層分別完整分離。
3.2 試驗過程
(1)主要試劑和原料
醋酸(工業純,98。5 % ,北京化工廠) ,甲酸(工業純,85 % ,北京紅星化工廠) ,石灰水(配制成過飽和溶液) ,草酸(CR ,北京益利精細化學品有限公司)蒙牛純牛奶用利樂枕,蒙牛純牛奶利樂磚,娃哈哈乳酸飲料瓶口封閉材料。
(2)弱酸分層分離法
把樣品加入裝有弱酸的分層容器中,利用弱酸分子能夠滲透聚乙烯塑料層和紙層的特性進行分離。弱酸逐漸溶解樣品各層結合處的鋁氧化層,從而使其完整分離。將完全分離的復合材料瀝幹,然後泡入飽和石灰水中進行中和洗滌,直到pH 值在6~8 之間時,改用清水洗滌。 洗滌完畢後,將剝離的復合材料烘幹,然後放入離心分離機,進行離心分離,從而得到幹凈的PE 塑料、鋁箔和紙漿。
3.3實驗結果
工業純醋酸(98。5%)和工業純甲酸(85 %)的分層剝離速度最快,不加熱的情況下,分別歷時4小時和4。5小時即可得到完全分層的樣品。加熱至50℃時,1個小時左右即可完全分離。工業純醋酸和甲酸可以循環使用,但是隨著使用次數的增加,醋酸和甲酸的濃度逐漸變小,剝離時間會隨之延長。當弱酸濃度小於15%以後,剝離所需時間將明顯增長,約需要12小時。
4 結果分析
在實驗的過程中,也曾嘗試使用解離常數(pKa)較大的草酸充當分離劑,但即使在溶液飽和並加熱至沸騰的情況下也不能成功地將各層分離。這是由於草酸分子不容易滲透紙層和塑料層而溶解掉各層之間鋁的氧化物造成的。而使用醋酸或甲酸的“弱酸分離法”則成功做到了對該材料的完全回收與利用。
通過實驗可知,本工藝簡單易行,分離後所得的各種材料純度高、質量好,完全可以作為各相關領域再生產的優質原料。這種方法優異於目前利樂公司推廣的水力法分離鋁塑復合包裝材料,因為水力法只能使紙和鋁塑分離,而不能成功、完整地分離鋁塑中的鋁箔和塑料。盡管鋁塑可以做成彩樂板等制品,但是這些制品老化廢棄之後鋁和塑料更加難以回收利用,這就造成了二次汙染。而本研究提出的技術將鋁箔、塑料、紙分別分離,做到了完全回收利用,有效避免了二次汙染。另外,由於工業純醋酸和甲酸可以循環使用(濃度減至15%時才需更換新酸),因此回收成本較低,經濟效益相當可觀;在分離之後,用堿性較弱的石灰水對殘留的分離用弱酸進行中和,以消除對環境的汙染。因此,這種分離方法能夠同時實現良好的經濟效益和社會效益。
5 對今後廢舊聚乙烯制品回收利用的建議
隨著世界石油價格的波動,世界聚乙烯的產量與價格也隨之波動。我國的聚乙烯需求量有壹半以上依靠進口,因此,在提高我國聚乙烯生產能力及技術的同時,必須緊跟聚乙烯的回收再生利用技術的發展。除了上述所直接利用和改性利用外,聚乙烯的其它綜合利用途徑還應加大,如熱分解(油化、汽化、炭化)、化學分解(水解,醇解,超臨界水化學回收)等。雖然在回收廢舊聚乙烯的應用方面的突破還需要壹定的時間,但在壹些高校及科研院所正在進行深入的理論及應用研究。對於實在難回收的廢品則可進行焚燒能量回收來利用。此外,由於薄膜的回收特別是農膜的回收具有重大的現實意義,應大力開發應用新技術,開發各種可降解性塑料如可控生物降解地膜、光降解地摸、可控光和生物雙重降解功能地膜等等,使我國的聚乙烯塑料生產技術及回收利用工藝做到具有經濟、環境、社會三重功效,以推動我國的科學技術水平及綜合國力的不斷提高。