廢舊塑料的回收與利用

吳紅亞，周曉瑜

（常州機電職業(yè)技術學院，江蘇 常州 213164）

我國是世界十大塑料制品生產(chǎn)國之一，其中，包裝制品占32.59%，廢舊塑料包裝回收量大約占生產(chǎn)量的25%～33%［1-2］。由于回收網(wǎng)點眾多以及從業(yè)人員流動性大，因此，對廢舊塑料回收行業(yè)的監(jiān)管也是難題。如果有適合的激勵機制，很多人會主動參與廢舊塑料回收，大幅提高回收量。通過區(qū)塊鏈技術可以有效促進人們參與到廢舊塑料回收工作中，并能提升對行業(yè)的監(jiān)管力度。本文主要綜述了利用區(qū)塊鏈技術進行廢舊塑料的回收，并分析了廢舊塑料的回收與利用。

1 利用區(qū)塊鏈技術進行廢舊塑料的回收

區(qū)塊鏈技術是基于去中心化的對等網(wǎng)絡，使用開源軟件將密碼學原理、時序數(shù)據(jù)和共識機制相結合，保障分布式數(shù)據(jù)庫中各節(jié)點的連貫和持續(xù)，使信息能及時驗證且可追溯，但難以篡改和無法屏蔽［3-4］。區(qū)塊鏈技術在塑料行業(yè)中的應用體現(xiàn)在對廢舊塑料的資產(chǎn)化，利用數(shù)字錢包將廢舊塑料的收集與勞動報酬結合，讓塑料成為貨幣，使廢舊塑料的收集工作更有意義。這種簡單的方式有可能迅速改變世界。

塑料生產(chǎn)及加工過程的邊角料、等外品和廢品等由于品種單一、沒有老化和被污染，可單獨收集和處理，但大部分廢舊塑料除了塑料品種復雜外，還與其他垃圾混在一起，數(shù)量大，分布廣，品種多，體積大，給回收造成很大困難。為鼓勵廢舊塑料的收集與回收，Katz等在世界各地建立了塑料銀行，利用區(qū)塊鏈技術將廢舊塑料變成貨幣進入到回收者的電子錢包，以激勵人們自發(fā)回收廢舊塑料。塑料銀行通過在應用程序上生成個人的“塑料足跡”并轉化成個人信用積分，可為回收者提供信用抵押以取得銀行借貸?！八芰献阚E”包括收集塑料的效率、累計數(shù)量和收集工作的質量，使人們更加積極主動參與廢舊塑料的收集與回收［5］。廢舊塑料的回收鏈條包括物品回收、工廠處理、工廠再生以及新物品銷售等環(huán)節(jié)。由于回收流程大多是線下的，普通用戶難以查詢，回收流程監(jiān)管困難。

北京抱樸再生文化傳播有限公司［6-8］公開了一種基于區(qū)塊鏈的回收物品上鏈方法，流程中的回收節(jié)點、業(yè)務節(jié)點、工廠節(jié)點、銷售節(jié)點都是經(jīng)過全球回收標準認證機構認證過的官方區(qū)塊鏈節(jié)點?；厥展?jié)點根據(jù)回收用戶輸入操作接收物品信息（包括回收人、回收時間、物品名稱以及回收站點名稱等），并用自身私鑰對上述物品信息簽名，得到第一簽名。回收節(jié)點發(fā)送第一簽名和物品信息給業(yè)務節(jié)點，業(yè)務節(jié)點用自身私鑰對第一簽名和物品信息進行簽名，得到第一交易證明。業(yè)務節(jié)點將第一交易證明和物品信息、第一簽名和物品信息作為兩條數(shù)據(jù)連同物品信息打包成第一區(qū)塊。該區(qū)塊被區(qū)塊鏈系統(tǒng)完成共識后存儲在區(qū)塊鏈上。工廠節(jié)點根據(jù)工廠用戶的輸入操作接收物品處理信息（包括工廠名稱、成品制造時間、成品名稱以及成品編號等），用自身私鑰對物品處理信息進行簽名得到第二簽名，并將第二簽名和物品處理信息發(fā)送給業(yè)務節(jié)點，業(yè)務節(jié)點用自身私鑰對第二簽名和物品處理信息進行簽名，得到第二交易證明。業(yè)務節(jié)點將第二交易證明和物品處理信息、第二簽名和物品處理信息作為兩條數(shù)據(jù)打包成第二區(qū)塊，第二區(qū)塊被區(qū)塊鏈系統(tǒng)完成共識驗證后存儲在區(qū)塊鏈上。工廠節(jié)點根據(jù)出廠用戶的輸入操作接收成品出廠信息（包括成品名稱、成品出廠時間、成品編號、工廠名稱以及成品目的地名稱等），并用自身私鑰對所述成品出廠信息進行簽名，得到第三簽名。工廠節(jié)點發(fā)送第三簽名和成品出廠信息給業(yè)務節(jié)點，業(yè)務節(jié)點用自身私鑰對第三簽名和成品出廠信息進行簽名，得到第三交易證明；業(yè)務節(jié)點將第三交易證明和成品出廠信息、第三簽名和成品出廠信息作為兩條數(shù)據(jù)打包成第三區(qū)塊，第三區(qū)塊被區(qū)塊鏈系統(tǒng)完成共識驗證后存儲在區(qū)塊鏈上。同樣，銷售節(jié)點根據(jù)銷售用戶的操作，接收成品銷售信息并用自身私鑰對成品銷售信息進行簽名，得到第四簽名。銷售節(jié)點發(fā)送第四簽名和成品銷售信息給業(yè)務節(jié)點，業(yè)務節(jié)點用自身私鑰對第四簽名和成品銷售信息進行簽名，得到第四交易證明；業(yè)務結點將第四交易證明和成品銷售信息、第四簽名和成品銷售信息作為兩條數(shù)據(jù)，打包成第四區(qū)塊，完成區(qū)塊鏈系統(tǒng)共識驗證后存儲在區(qū)塊鏈上。由于需要銷售的成品數(shù)量與出廠的成品數(shù)量應當一一對應，因此，該對應關系也存儲在區(qū)塊鏈上，即第四交易證明的數(shù)量與第三交易證明的數(shù)量一一對應。另外，第一交易證明的數(shù)量與第二交易證明的數(shù)量也相對應，相當于一個回收物品經(jīng)過工廠處理后可以產(chǎn)出一個或多個成品，或者多個回收物品經(jīng)過工廠處理后可以產(chǎn)生一個成品。如10個500 mL的塑料瓶對應1件防曬服。用戶在區(qū)塊鏈上可以查詢全流程的回收數(shù)據(jù)，并且更符合監(jiān)管的要求。

2 廢舊塑料的分選和利用

從城市生活垃圾中收集的廢舊塑料絕大多數(shù)為包裝塑料（如包裝膜、飲料瓶、塑料容器等），這些固體廢物多由聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚苯乙烯、聚氯乙烯（PVC）等制成。對廢舊塑料進行有效分選，能夠提升塑料再生利用價值，使資源得以充分利用。分選過程主要基于廢舊塑料的形狀、密度、尺寸、顏色和化學組成進行。目前，常用的方法有風選法、浮選法、靜電分離法、泡沫浮選法、熔體過濾法、近紅外分光光度法和X射線衍射法［9］。

臨沂市清宇環(huán)境資源綜合利用研究院［10］公開了一種使用無機鹽顆粒進行熱收縮的處理方法，從廢舊塑料中分選聚乙烯類和聚丙烯類塑料。廢舊塑料經(jīng)塑料粉碎機剪切破碎后與質量分數(shù)為0.05%的氫氧化鈉溶液混合，在30 ℃條件下反復揉搓洗滌后，用清水洗凈至中性，進行脫水烘干至干度為98.0%。然后放入裝有氯化鈉顆粒的密閉加熱裝置中，將溫度逐漸升至140 ℃并保持3 min。隨后迅速利用自然風將其冷卻，用孔徑380 μm振動篩篩除氯化鈉顆粒；再用孔徑1 700 μm的振動篩篩分出聚乙烯顆粒。最后分別在廢舊塑料造粒設備中制成顆粒，篩分出的聚乙烯和聚丙烯的純度均在95%以上。新興縣景如鋒塑料有限公司［11］公開了一種分離PET與PVC混合固體塑料的方法。常見的礦泉水飲料瓶、食物托盤等多以PET為原料，PVC是回收PET材料中常見的雜質，兩者外觀極為相似且密度相近。根據(jù)相似相溶原理，利用PET，PVC的溶解度差異，調配合適的溶劑使PVC表面溶脹發(fā)黏，黏附上鐵粉，利用磁力將PVC吸附去除。由于溶劑與PET的溶解度差異很大，PET不會發(fā)生任何反應，因此實現(xiàn)了PET與PVC的分離。如配制正己烷、甲苯、丙酮體積比為60∶20∶20的混合溶劑，放入直徑為0.15 mm的鐵粉并完全浸潤，溶劑與鐵粉的體積比為1∶10。將混合塑料破碎成表面積為1～3 cm2的片狀或塊狀，放入處理過的鐵粉，并攪拌混合均勻，鐵粉與塑料體積比為1∶4。用磁棒吸附，未被吸附的固體塑料即為PET。將黏附鐵粉的PVC浸入稀鹽酸溶液中，稀鹽酸與鐵粉反應生成氯化亞鐵，當鐵粉完全溶解后回收PVC。回收溶液濃縮結晶析出氯化亞鐵晶體。經(jīng)過這種方法處理后，PVC回收率為97.7%，PET純度達99.6%。

廢舊塑料可以通過加入不同的改性劑轉化為高附加值的材料。路洪州等［12］使用廢舊熱塑性聚丙烯塑件制備了回收改性料。將報廢汽車進行人工拆解并將熱塑性構件按材料分類，分揀出聚丙烯塑件。采用兩級破碎獲得1 mm以下的熱塑性聚丙烯粉末混合物，使用鐵磁分選分離出金屬碎屑，再進行高壓靜電分選，分選出銅絲等金屬碎屑。將分選后的聚丙烯破碎料充分攪拌混合，破碎料性能為：熔體流動速率（MFR） 13 g/10 min，彎曲強度16 MPa，模量980 MPa，灰分質量分數(shù)17.5%，拉伸強度19 MPa。然后制造改性粒料。將聚丙烯破碎料顆粒40 phr、改性劑60 phr在高速攪拌機中混合均勻，加入螺桿混煉擠出機于190 ℃熔融擠出，制成粒徑為2 mm的聚丙烯顆粒，于40 ℃干燥1 h，冷卻后包裝入庫。改性劑由30.0 phr低MFR聚丙烯K8303（中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司生產(chǎn)），25.0 phr聚烯烴彈性體POE 7467（美國杜邦公司生產(chǎn)），3.0 phr硅烷偶聯(lián)劑A-150，3.0 phr聚乙烯蠟，0.5 phr抗光老化劑2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，1.1 phr抗氧化劑（4-甲基-苯酚與二環(huán)戊二烯和異丁烯的反應產(chǎn)物），5.0 phr滑石粉組成。改性后的聚丙烯性能為：MFR 14 g/10 min，彎曲強度20 MPa，模量1 246 MPa，灰分質量分數(shù)15.2%，拉伸強度18 MPa。使用該改性聚丙烯制造的汽車保險杠漆膜，產(chǎn)品經(jīng)過90 ℃，500 h耐熱老化后，表面沒有出現(xiàn)明顯龜裂斑點變色現(xiàn)象，產(chǎn)品經(jīng)冷熱交變實驗后沒有出現(xiàn)變形扭曲裂縫，冷熱交變收縮率小于等于0.3%。產(chǎn)品經(jīng)抗沖擊實驗后，整體無變形、破損和其他異?，F(xiàn)象，漆膜外觀涂裝效果良好，漆膜附著力等級為0級，漆膜硬度小于2B，漆膜光澤滿足要求，漆膜鮮映性為0.1，符合行業(yè)標準。使用該改性熱塑性聚丙烯注塑成型的汽車保險杠，耐寒沖擊性、耐熱后尺寸變化率、耐候性、耐熱老化性均符合行業(yè)標準。

愉悅家紡有限公司［13］使用廢舊衣物和廢舊PET瓶片作為主體原料進行改性處理，制備了復合板材。將回收的廢舊PET瓶分類分選，通過粉碎機粉碎成面積為0.09 cm2的片狀。將100.0 phr廢舊PET瓶片、7.0 phr硬脂酸鹽和1.5 phr鄰苯二甲酸酯加入球磨機中，控溫60 ℃，在200 r/min的轉速下球磨30 min，烘干過150 μm篩，得到改性PET粉末。將廢舊衣物消毒烘干，去除非柔性部件，撕碎成塊，改性處理，開松成絮，風送入倉，制得改性衣物纖維絮。將改性衣物纖維絮與改性PET粉末混合后，放入高速攪拌機中，控溫110 ℃，轉速為600 r/min，攪拌時間40 min，得到改性混合主體料。將乙烯類共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯7 phr，氫氧化鋁20 phr，顏料5 phr，4,4′-亞甲基雙（2,6-二叔丁基苯酚）4 phr，雙（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）癸二酸酯4 phr，聚乙烯蠟乳液5 phr混合后，放入高速攪拌機中，控溫130 ℃，轉速為600 r/min，攪拌時間20 min，得到混合增強料。將改性混合主體料與混合增強料放入高速攪拌機中，控溫200 ℃，轉速為1 000 r/min，攪拌40 min，熔融復合得到混勻熔體。使用雙螺桿造粒機對混勻熔體進行造粒，螺桿轉速為300 r/min，喂料轉速400 r/min，擠出溫度180 ℃，得到復合顆粒。使用雙螺桿擠出機將冷卻后的復合顆粒擠出成型，螺桿轉速20 r/min，擠出溫度180 ℃，螺桿油溫度70 ℃，模具溫度200 ℃。將復合顆粒擠出成型、注塑成型或模壓成型，定長分切，自然冷卻至室溫定型，得到廢舊衣物與PET瓶片復合板材。經(jīng)過原料改性處理，PET與廢舊衣物纖維絮的相容性以及界面相互作用力增強，具有很好的黏性。復合板材彈性模量、抗壓、抗拉、抗彎、抗疲勞強度等力學性能提高，可耐受-40～70 ℃的環(huán)境，并在高溫條件下不易變型和氧化分解，耐磨性強，尺寸穩(wěn)定，含水率和吸水率低，使用壽命長。

周美珍等［14］以廢舊聚苯乙烯泡沫塑料為主要原料，經(jīng)過預處理、溶解、在混合溶劑中的過濾攪拌、乳化、分散、過濾等步驟，使用體積比為3∶2∶1的二甲苯、乙酸乙酯、丙酮作為混合溶劑，以十二烷基苯磺酸鈉/壬基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑（OP-10）作為乳化劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯為增塑劑，采用正交試驗法進行實驗，得出涂料的最佳制備條件：泡沫塑料8 g，混合溶劑35 mL，鄰苯二甲酸二丁酯1.5 g， 乳化劑OP-10 1.2 g和十二烷基苯磺酸鈉0.3 g。所制乳液涂料在常溫條件下的防水防腐性能好，黏附力大，抗沖擊力強且涂膜光亮，并且生產(chǎn)成本低廉，制備工藝簡單。

廢舊塑料還可以通過熱分解油化技術、超臨界水油化技術以及共焦化技術進行分解處理，得到如乙烯、苯乙烯、焦油等化工原料和燃料油、液化氣等燃料，實現(xiàn)廢舊塑料的資源化利用和無害化處理［15-16］。綜合利用廢舊塑料可以減少環(huán)境污染，促進綠色循環(huán)低碳發(fā)展，提高資源循環(huán)利用率。

3 結語

在廢舊塑料的回收過程中，通過使用區(qū)塊鏈技術可以有效促進人們參與到廢舊塑料回收工作中，并且還可以提升對廢舊塑料回收行業(yè)的監(jiān)管力度。對廢舊塑料中的高分子化合物進行有效分選，能夠提升塑料的再生利用價值，使資源得以充分利用。綜合利用廢舊塑料可以減少環(huán)境污染，促進綠色循環(huán)低碳發(fā)展，提高資源循環(huán)利用率。