【正文】

   塑料制品自20世纪问世以来，因具有质量轻、强度高、耐腐蚀、加工方便和美观实用等特点，广泛应用于各个领域。随着塑料制品消费量的不断增长，废塑料产生量也迅速增加。据有关资料统计，全世界塑料产品在2000年已超过1亿t[1]，仅中国已超过360万t[2]。同时，由于塑料难于自然降解，它所造成的环境污染亦日趋严重。据报道，全世界每年向海洋和江河倾倒的塑料垃圾，破坏了海洋生物的生存环境，造成海洋生物大量死亡；另外，大量塑料垃圾分散于土壤中，影响土壤的透气性，不利于作物生长[3]。废塑料的处理也成为全球性的问题[4]。常规的填埋法虽然投资少，容易处理，但它存在占用大量土地资源、影响土地通透性和渗水性、破坏土质、影响植物生长等缺点。焚烧法虽然有卓越的减量化效果，又能回收部分能源，但焚烧易产生轻质烃类、氮化物、硫化物以及其他的一些有毒物质，排放的废气可通过降雨进入农作物及食物链中，直接威胁人们的身体健康。因此，只通过末端治理治标不治本，要想真正解决我国废塑料的污染问题，还需要按照清洁生产的思路，采取废物减量化和资源化等措施才能实现。

    1 废塑料的再生利用

    废塑料的再生利用可分为简单再生利用和改性再生利用两大类。简单再生利用是指将回收的废塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后直接加工成型[5]。改性再生利用是根据不同废塑料的特性加入不同的改性剂，使其转化成高附加值的有用材料[6]。废塑料经过改性后，机械性能得到改善或提高，可用于制作档次较高的塑料制品。

     1.1 简单再生利用

    废塑料的简单再生利用主要用于回收塑料生产及加工过程中产生的边脚料、下脚料等，也用于回收那些易清洗和挑选的一次性废弃品。该方法国内已经比较成熟，如利用废农膜压制花盆、盘、垃圾桶；利用废PP生产编织袋、打包带、捆扎绳、仪表盘、保险杆；利用废聚氯乙烯生产管材等。由于简单再生利用所得再生制品的性能欠佳，一般只能作档次较低的塑料制品。

    1.2 改性再生利用

    废塑料的改性再生利用包括物理改性和化学改性，物理改性包括填充改性、共混改性、增韧改性和增强改性，化学改性是指通过接枝、共聚等方法在分子链中引入其他链节和功能基团，或是通过交联剂等进行交联，或是通过成核剂、发泡剂对废塑料进行改性，使废塑料被赋予较高的抗冲击性能、优良的耐热性、抗老化性等，以便进行再生利用。废旧塑料的改性再利用发展前景广阔，越来越受到人们的重视。

    1.2.1 生产塑料“木材”

   美国AFCO公司率先开发生产了塑料“木材”。其方法是把各种废塑料粉碎加热成熔融状态，再挤出成型，制成各种形状的塑料“木材”，其产品可除具有木材制品的特性外，还具有强度高、防腐、防虫、防湿、使用寿命长、可重复使用和阻燃等优点，可替代相应的天然木制品，还可运用锯、钉、钻等手段进行加工。

   1.2.2 生产胶粘剂

   利用废塑料生产胶粘剂是目前废塑料综合利用的有效途径之一。将废聚苯乙烯塑料溶于溶剂中成为均相溶液，再加入活化剂氧化亚铜、引发剂氧化苯甲酸丁脂，升温到90～120℃，加入改性单体(丙烯腈、丙烯醇)，在反应釜中反应2 h，使聚苯乙烯接枝上新的官能团，从而改变性质，然后加入填料如硅酸钙，便得到一种耐水性好、胶接强度高的白色粘稠状的胶粘剂。

   张忠明等[7]用甲苯、丙酮和乙酸乙酯作溶剂，邻苯二甲酸二丁酯作为改性剂，甘油做增塑剂成功的制备了胶粘剂。马振荣等[8]利用废聚苯乙烯泡沫塑料制备不干胶时对制备工艺和产品的性能进行了优化，得出最适宜的工艺条件为：聚苯乙烯25％～50％(质量分数，下同)、二甲苯10％～30％、丙酮10%～30％、邻苯二甲酸二乙酯20％～40％和香精适量。反应条件：加热温度35～50℃，反应时间35～50 min。

    陈中元等[9]以废聚苯乙烯为原料制备了改性乳液型胶粘剂，该胶粘剂同传统的胶粘剂相比具有产品稳定性好、粘接性高、成本低、性能好，还具有良好的防水、防潮和防腐性。

   宋学君等[10]利用废聚苯乙烯泡沫塑料为原料，石油裂解副产物为主要溶剂，研制出了一种低成本胶粘剂。由于该方法采用石油裂解副产物为主要溶剂，以污治污且成本低廉，既治理了污染，又获得了良好的经济效益。

    1.2.3 生产涂料

   将废聚苯乙烯塑料、松香、甘油和氧化锌溶于溶剂中，制得聚苯乙烯改性树脂，再加入各种填料与颜料，经研磨过滤可制成各种涂料。

  赵世永等[11]用废聚苯乙烯泡沫塑料作原料，乙酸乙酯、乙酸丁酯和甲苯作溶剂，邻苯二甲酸二丁酯作增韧剂，铁红作防锈颜料，松香作改性剂研制出了高性能防锈涂料。

  李万海等[12]选用二甲苯、乙酸乙酯和丁醇等作混合溶剂，采用松香作改性剂，邻苯二甲酸酯为增塑剂，非离子与阴离子乳化剂复合体系作乳化剂，60％ ZnO与40％CaCO3作填料，环己酮作防老剂制备了性能优良的涂料，该涂料具有常温下速干，防水防腐性能好，粘附力大，抗冲击力强等优点，可作为防水涂料与防腐涂料广泛应用。

   魏庆莉等[13]在最佳工艺条件下制备了一种均匀的乳白色涂料，该涂料耐水时间大于360 h，是较理想的水乳型防水涂料。

   1.2.4 应用于水处理

    废塑料改性后还可制成填料、助凝剂等应用于水处理。

   王雪燕等[14]在纤维阳离子改性剂CMA和十二烷基苯磺酸钠存在下，利用废旧塑料对阴离子型染料废水进行脱色研究取得了较好的效果，该方法具有脱色温度低、时间短、脱色率高、操作简单等优点。

   汪晓军等[15]对普通塑料进行亲水性改性，制得亲水性塑料悬浮填料。该填料在污水的好氧处理中可提高污水的处理效率2％～10％，而且大大提高了改性填料的挂膜速度与挂膜强度，提高了好氧生物膜法处理系统的抗冲击负荷能力。

    方战强等[16]以废聚苯乙烯泡沫塑料为原料，以浓硫酸为磺化剂，在催化剂AF的催化作用下，合成出强阴离子型高分子助凝剂—聚苯乙烯磺酸钠 (NaPSS)。该产品在混凝沉降试验中可提高沉降速度30％～60％，可以用于工业废水处理，在一定程度上可以代替已成熟的产品PAM。

    2 废塑料的资源化

    塑料废物资源化，既可以节省和利用资源，降低处理费用，又可消除或减轻废塑料对环境的不利影响，是近年来废塑料资源化研究的焦点。资源化方法包括油化再生、高炉喷吹、与煤共焦化和固体燃料热能利用技术（RDF）等。

    2.1 热分解油化技术

   废塑料热分解油化技术是指通过加热或加热同时加入一定的催化剂使塑料分解制取燃料油和燃料气的方法，它主要包括热解法、热解—催化改质法和催化热解法。废塑料热解制燃料油技术在世界范围内已有成功的先例，在我国的研究也较多。

    刘以荣等[17]利用不同的废塑料进行热解实验，发现热解产物受原料种类的影响，PS、PP、PE热降解产物的液体收率高，而对于废PET，难以用单独热降解的方法生产燃料油。

    Pinto等[18]也研究了原料对产物的影响，发现原料中PE的增加会导致产物中烷烃含量的增加；PS的增加可使产物中芳烃增加；更多的PP有利于烯烃的生成；增加PS和PP有利于增加产物的辛烷值。

    刘公召等[19]研究了原料和催化剂对产油情况的影响，结果表明以聚丙烯或聚苯乙烯为原料时，催化剂加入量对轻质油收率的影响不大，而以聚乙烯为原料时，轻质油收率随催化剂加入量的增加而明显升高。

    杨震等[20]使用自制的含大孔径分子筛的NLG系列催化剂对聚烯烃类塑料进行热解，热分解后油的产率、油品中汽油馏分和质量等指标均比较理想，而且催化剂可重复再生，成本低廉。

   Sharratt等[21]利用流化床反应器对HDPE进行催化热解，由于该实验使用了HZSM-5催化剂，使裂解反应在可低温条件下进行，还可增加产物中小分子碳氢化合物的含量。

   程水源等[22]研究了不同比例的聚乙烯和聚丙烯在不同催化剂下产油情况，发现聚丙烯比例越高，液体回收率和汽油组分产率就越高，复合催化剂比单一催化剂效果要好。

   李晓祥等[23]采用热解—催化改质法对聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）混合塑料进行了热解研究，得出PE、PP、PS三种塑料的最佳热解反应温度分别为430 ℃、410 ℃和360 ℃，最佳催化改质温度为350 ℃。

   Wang等[24]将热塑性塑料PE、PP、PS、PET和ABS与废润滑油一起进行共炼，发现与废润滑油共炼后无需高压加氢过程就可生产优质的油品，反应最佳条件为反应温度460℃，反应时间30 min，在此条件下HDPE和LDPE均能达到最高产率（>99%）。

   Yanika等[25]采用红泥作为催化剂和Cl元素的吸收剂对PVC进行脱氯研究，发现350℃下1 h脱氯效率即可超过90%。

   热分解油化技术的优势是：产生的氮氧化物、硫氧化物等公害物较少；生成的气体或油能在低空气比下燃烧，废气量较少，对大气的污染较少；热分解残渣中，腐败性有机物量少；排出物密度高，结构致密，废物大大被减容；能转换成有价值的能源。

   热分解油化技术存在的问题是：处理的原料单一；生产出的油达不到国家标准；催化剂价格高、寿命短、设备投资大，使得回收利润很低；工艺流程较为复杂，操作较困难，不能进行规模化生产。

   总之，为了使该技术商业化必须结合废塑料收集、分类、预处理等和后处理中的烃类精馏、纯化等技术，才能使该技术具有竞争性。

    2. 2 超临界水油化技术

   超临界水油化技术是采用超临界水为介质，对废塑料实现快速、高效分解的方法，由于该方法具有分解速度快、二次污染少而且比较经济等优点，成为国内外研究的焦点[26-27]。

   马沛生等[28]对PS以及PS/PP混合塑料进行超临界水降解，研究发现PS可在380 ℃、1 h内完全降解；PS/PP（质量比7/3）可在390 ℃、1 h内完全降解。

   侯彩霞等[29]研究了PE以及PE/PS混合塑料的超临界水降解情况，当反应温度为440℃、反应时间为30 min时，PE和PE/PS混合物完全降解为液体和气体。

    苏晓丽等[30]以PE为原料进行超临界水降解，考察了反应条件对产物成分的影响，发现温度和反应时间是影响油收率和组成的主要因素，随温度升高和反应时间延长，油收率下降，气相产物收率增加，油品轻质化程度提高。

    王军等[31]研究了PP的超临界水降解情况，得出最佳反应条件水与PP的质量比应大于2.67。要使回收率达到90%以上，反应时间应超过2.5 h。

   超临界水油化技术的优势是：分解反应程度高，可以直接地获得原单体化合物；可以避免热分解时发生的炭化现象，油化率提高；反应在密闭系统中进行，不污染环境；反应速度快，效率高；反应过程几乎不用催化剂，易于反应后产物的分离操作。

   超临界水油化技术存在的问题是：需在要高温、高压条件下进行反应；设备投资大、操作成本难以降低；腐蚀问题、临界点附近的变化规律、反应与传递过程机理等问题还有待于进一步研究。

   2.3 高炉喷吹技术

   废塑料高炉喷吹技术是将废塑料用作炼铁高炉的还原剂和燃料，使废塑料得以资源化利用和无害化处理的方法，治理“白色污染”具有广阔前景。该技术在国外研究较多。在德国，布莱梅钢铁公司是世界上第一家把高炉喷吹废塑料的设想付诸实施的企业[32]。在日本，NKK公司在京滨厂1号高炉（容积4 907 m3）上开发利用废旧塑料代替部分焦炭用于炼铁的技术获得成功[33]。

   由于该技术能够获得很好的经济和社会效益，在国内很多学者也进行了相关的工作[34-36]。李博知等[37]介绍了高炉喷吹的研究现状及可能带来的经济效益，王家伟等[38]对塑料高炉喷吹技术进行了改进，改进后的工艺先将废塑料与煤共熔，然后经冷却、破碎后喷入高炉。改进工艺与传统工艺相比具有基建投资少、流程简单、煤与废塑料的混合均匀等优点。曹枫等[38]对PVC废塑料脱氯进行了实验研究，得出最佳脱氯温度为320~340 ℃。

    高炉喷吹技术的优势是：生产成本低，经济效益好；能量可得到充分的利用；在高炉风口前2 000 ℃的高温区和强还原性气氛下，不易产生二噁英、NOX和SOX等有毒有害气体。

   高炉喷吹技术存在的问题是：该技术对原料要求较高，要把废塑料加工成一定粒度的块状才能喷入高炉中，使得废塑料加工成本较高；含氯塑料需进行脱氯处理，否则会损坏设备；虽然该技术生产成本低，但设备初期投资大。

    2.4 废塑料与煤共焦化技术

    废塑料与煤共焦化技术，是新近发展起来的可以大规模处理混合废塑料的工业实用型技术。该技术基于现有炼焦炉的高温干馏技术，将废塑料转化为焦炭、焦油和煤气，实现废塑料的资源化利用和无害化处理。由于该技术不需改动传统的炼焦工艺，可利用原有的炼焦设备对废塑料进行资源化，比较符合我国国情，因此，在国内研究较多[40-41]。

   孙秀环等[42]对废塑料与煤共焦化产品产率进行研究，发现焦油的产率随着废塑料添加比例的增加而增大。胡新亮[43]研究发现废塑料配比应控制在2%以下。赵融芳等[44]研究了焦化过程中ZnO、Fe2O3等脱硫剂的脱硫效果，认为脱硫剂与可挥发性硫摩尔比为1.2∶1时脱硫效果较好。

   余广炜等[45-46] 报道了废塑料配煤共焦化时产生协同效应，当塑料的添加量为1%时，协同效应强度最大，当废塑料配入比例达到5%时，协同效应强度不明显。王力等[47-48]通过同位素示踪研究发现焦化过程中溶剂和富氢塑料都起供氢作用。

   该技术的优势是：对废塑料原料要求相对较低；加工后的塑料与煤混合技术较简单；处理规模较大，初步估算利用我国现有炼焦炉可以全部处理当年国内产生的全部废塑料；工艺简单，投资较小，建设期短，无需对传统焦化工艺进行改造即可投入生产应用；无需增加新设备，与传统油化工艺相比大大降低了初投资和运行费用；废塑料处理过程实行全密封操作，而且废塑料不直接焚烧，从原理上防止了二噁英( Dioxins)类剧毒物质的产生；塑料在超过其熔点时溶解，对煤可起到溶剂的作用，有利于煤中小分子的析出；允许含氯的废塑料进入焦炉，含氯塑料在干馏过程中产生的氯化氢可以在上升管喷氨冷却过程中被氨水中和，从而有效避免氯化物造成的二次污染和对设备及管道的腐蚀。

   该技术存在的问题是：催化剂对共液化反应效果有很大的影响，所以对共液化体系来讲，选择适当的催化剂是非常重要的，而且也是十分困难的；各种煤的热解温度范围及挥发分的生成速率差异较大，导致了热解温度高的煤所生成的自由基由于缺乏废塑料的供氢作用而再次相互聚合，引起焦油收率的降低。

    2.5 固体燃料热能利用技术（RDF）

   RDF是将难以再生利用的废塑料粉碎，并与生石灰为主的添加剂混合、干燥、加压、固化成直径为20～50 mm的颗粒燃料，该固体燃料使废塑料体积小，且无臭，质量稳定，运输和存储方便。RDF燃料燃烧较常规垃圾焚烧具有明显的环境效益，但初投资和生产成本较高，目前多用于经济发达国家，对广大发展中国家而言，在经济上还难以承受。

   3 结 语

    塑料制品的使用极大地方便了人们的生活，同时又带来了严重的环境污染，影响了自然界的生态平衡，最终必将成为经济发展的阻力，因此，废塑料的污染控制应与经济发展同步，而末端治理既消耗财力，又存在着产生二次污染和资源浪费等问题，塑料废物的循环利用和资源化是大势所趋。

    目前，已开发出得废塑料资源化利用的技术比较多，但大规模应用的很少。对于现有的技术，还有许多方面需要研究改进，像PVC的脱氯问题、催化剂价格高寿命短等问题都有待于进一步研究。另外，废塑料的收集与分选也是需要解决问题。

    由于废塑料与煤共焦化技术具有不需增加新设备、投资少和见效快等特点，符合我国得国情，在我国有着更广阔的发展前景。

 

 

 

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