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廢塑料分選技術(shù)是實(shí)現(xiàn)廢塑料高效循環(huán)利用的重要環(huán)節(jié)
,也是實(shí)現(xiàn)廢塑料均質(zhì)化來源:期刊-石油煉制與化工 2023年10月 第54卷第10期
作者:李程皓
前言
廢塑料的回收再利用主要包括物理(機(jī)械)回收
廢塑料具有成分復(fù)雜的特點(diǎn),對于物理回收
本文詳細(xì)介紹了目前研究較為廣泛的廢塑料分選技術(shù)
密度分選
密度分選是依據(jù)不同種類塑料的密度差異進(jìn)行分類的方法
2.1
浮沉分選
浮沉分選主要利用的是不同種類塑料在同一種溶劑中的浮力差異而進(jìn)行分選的方法
表2密度法常用的溶液
2.2
風(fēng)力分選
風(fēng)力分選是根據(jù)不同塑料密度、形狀
光學(xué)分選
光學(xué)分選是廢塑料分選環(huán)節(jié)中重要的方式之一
,主要利用不同種類塑料的光譜差異進(jìn)行分選。目前,光學(xué)分選主要包括紅外光譜分選法、X射線熒光分選法(XRF分選法)、Raman光譜分選法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜分選法(LIBS分選法)、高光譜成像技術(shù)分選法(HSI分選法)等,是塑料分選技術(shù)的主要研究方向之一。3.1
紅外光譜分選法
紅外光譜分選法是目前廣泛研究的技術(shù)之一,包括近紅外光譜分選和中紅外光譜分選
,其中,由于近紅外光譜分選技術(shù)具有速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn),被視為最有商業(yè)化潛力的技術(shù)1995年,Scott等利用近紅外光譜
ABS,PS,PP的物理、化學(xué)性質(zhì)相近
,一直以來是塑料分離的難點(diǎn)。2018年,LiJia等報(bào)道了一種自動(dòng)化的在線識別分選ABS, PS,PP塑料的技術(shù),該技術(shù)通過自主設(shè)計(jì)的軟件對1050~1350nm范圍內(nèi)的塑料近紅外光譜進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)分析,配合空氣吹出系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對分離難度較大的ABS,PS,PP混合塑料的高效分離,分離精準(zhǔn)度更高可達(dá)99%。隨后,ZhuShichao等開發(fā)了一套基于近紅外光譜檢測分析的固體廢棄物分選識別系統(tǒng)
,結(jié)合PCA-SVM(主成分分析-支持向量機(jī))分類模型,實(shí)現(xiàn)了PP、PS、PE、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS、PET塑料的高效識別,識別的準(zhǔn)確度高達(dá)97.5%。2021年
,DuanQinyuan等利用近紅外光譜,提出了一種PCA、SVM、線性判別(LDA)和偏最小二乘法判別分析(PLS-DA)相結(jié)合的測試分析方法,實(shí)現(xiàn)了對PET、高密度聚乙烯(HDPE)、PVC、低密度聚乙烯(LDPE)、PP、PS和PC等7種常見家用塑料的分類,研究結(jié)果表明:該方法對于PET,PVC,PP,PS,PC塑料的分選準(zhǔn)確率均可以達(dá)到。除了上述研究外,近紅外光譜也被應(yīng)用于報(bào)廢的電子電器設(shè)備(WEEE)塑料的分類
。綜上所述,近紅外光譜分選法是一種可靠成熟的混合廢塑料分選技術(shù),法國SydelEnsemblierIndustriel公司開發(fā)的DIBOP系統(tǒng)就是利用近紅外光譜實(shí)現(xiàn)了PVC,PET,HDPE塑料瓶的分選。 隨后,更加方便快捷的手持式近紅外光譜儀也相繼被研發(fā)出來,并被廣泛應(yīng)用于塑料分選盡管近紅外光譜在對塑料和木制產(chǎn)品的識別中得到了應(yīng)用
3.2
X射線熒光分選法(XRF分選法)
X射線熒光分選法是利用X射線照射塑料,激發(fā)目標(biāo)原子
,隨后激發(fā)的離子返回基態(tài),產(chǎn)生熒光光譜從而實(shí)現(xiàn)分選的方法。1994年,Kenny等利用XRF分選法實(shí)現(xiàn)了PET和PVC塑料的分選。2010年,Bezati等以PP塑料為例,通過添加不同的稀土氧化物為示蹤劑,提出了一種基于示蹤劑的XRF分選塑料方法。我國研究人員也在XRF分選塑料方面進(jìn)行了研究,2019年,姜紅利用XRF分選法先后實(shí)現(xiàn)了不同藥品鋁塑包裝片、黑色塑料袋等的高效分選。XRF分選法具有靈敏度高、方便快捷等特點(diǎn)NationalRecoveryTechnologies公司實(shí)現(xiàn)了XRF分選塑料的商業(yè)化
綜上所述,XRF分選技術(shù)是一種分選PVC的高效方法
3.3
Raman光譜分選法
Raman光譜分選法是通過對光照射在塑料樣品上所激射的與入射光頻率不同的其他頻率光的分析,獲得樣品特征峰的位置和強(qiáng)度信息
近年來
總的來說,Raman光譜分選法具有對樣品無破壞性
3.4
激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)分選法
激光誘導(dǎo)擊穿光譜分選法通過對受強(qiáng)激光照射的塑料表面產(chǎn)生的等離子體所發(fā)出的光譜頻率和強(qiáng)度進(jìn)行檢測分析
1998年
2011年,Boueri等利用240~820nm譜帶的激光誘導(dǎo)擊穿光譜法
綜上所述
3.5
高光譜成像技術(shù)(HIS)分選法
高光譜成像技術(shù)分選法是近些年發(fā)展起來的一種新型分選技術(shù)
2011年
綜上所述
電分選
廢塑料的電分選是一種應(yīng)用較為廣泛的分選技術(shù)
,該技術(shù)是通過外加高壓電或摩擦的方式使廢塑料帶電,由于不同塑料的電性和所帶電量不同,從而完成廢塑料分離。研究表明,常見塑料由負(fù)到正的帶電順序?yàn)椋篜TFE1978年
隨后,Inculet等利用摩擦起電的方式實(shí)現(xiàn)了4種商業(yè)化塑料(PMMA,PE,PVC,PA)的分選
PVC是大宗塑料中帶負(fù)電后電性最強(qiáng)的塑料
2022年,Lyskawinski等利用電選方法實(shí)現(xiàn)了PET和HDPE的高效分離
,研究表明:延長摩擦帶電時(shí)間至5min可以有效提升塑料的分選效率。ChilworthTechnology公司也利用該技術(shù),在外加電場中實(shí)現(xiàn)了廢舊PVC和PET的分離,更高分離度可達(dá)。總的來說,電分選具有污染性?div id="4qifd00" class="flower right">
—5—
溶劑分選
溶劑分選法是近年來被廣泛研究的一種廢塑料分選方法
,該技術(shù)主要利用不同種類塑料在同種溶劑中的溶解度差異,實(shí)現(xiàn)不同種類廢塑料的分離回收。目前,對于溶劑的選擇主要遵循相似相溶原則、溶解度參數(shù)相近原則等。2009年
,Achilias等利用溶劑溶解再沉淀技術(shù)實(shí)現(xiàn)了LDPE,HDPE,PP,PS,PVC,PET材質(zhì)的食品、藥品和洗滌劑包裝的回收,同時(shí),該課題組還對回收料的性質(zhì)進(jìn)行了檢測,研究表明:回收料與原始材料性質(zhì)基本一致,僅有少數(shù)回收料出現(xiàn)輕微降解。2020年,Walker等利用溶劑法實(shí)現(xiàn)了PE,EVOH,PET復(fù)合膜的分離
,成功得到單一組分的塑料。隨后,Nieminen等利用溶劑法實(shí)現(xiàn)了廢棄藥物包裝中的鋁箔和塑料的分離。近年來,中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司也在塑料的選擇性溶解方面開展了系統(tǒng)的研究。通過溶劑分選的方法分選廢塑料具有產(chǎn)品適應(yīng)性好
、分選后的塑料質(zhì)量高、操作簡單等優(yōu)勢,但隨著化工產(chǎn)品的價(jià)格日益增長,溶劑成本也不斷增加,經(jīng)濟(jì)性問題突出,同時(shí)整體能耗問題也是該技術(shù)急需解決的主要難點(diǎn)。—6—
結(jié)論和建議
廢塑料預(yù)處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)廢塑料資源化循環(huán)利用的步
,而廢塑料分選技術(shù)是預(yù)處理技術(shù)的核心步驟,也是保證廢塑料高值化再利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著科技的不斷進(jìn)步以及我國對環(huán)境保護(hù)力度的不斷加大,廢塑料分選技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是,現(xiàn)有技術(shù)普遍存在分選精度與經(jīng)濟(jì)性難以兼顧、單一分選技術(shù)效率仍有待提高、組合式分選工藝集成化程度不高等問題,極大地限制了廢塑料的循環(huán)再利用進(jìn)程。針對上述存在的問題,未來可從以下幾個(gè)方面開展研究以進(jìn)一步提升塑料分選技術(shù):
開發(fā)集成化
、小型化、智能化的分選系統(tǒng),以提高分選技術(shù)的效率、精度以及便捷程度。加大對溶劑分選技術(shù)的研究。溶劑分選具有操作簡單
,塑料分離徹底、回收塑料質(zhì)量高等特點(diǎn),且回收料可進(jìn)一步作為原料進(jìn)行造?div id="4qifd00" class="flower right">開發(fā)梯級分選技術(shù)
綜上所述