NEWS CENTER
廢塑料分選技術(shù)是實現(xiàn)廢塑料高效循環(huán)利用的重要環(huán)節(jié)
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(機械)回收
廢塑料具有成分復(fù)雜的特點,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)
,對密度分選、光學(xué)分選、電分選、溶劑分選的研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)綜述,并針對不同分選技術(shù)的優(yōu)勢和不足進(jìn)行了比較和闡述,對未來分選技術(shù)的研究和發(fā)展提出了建議,以期對廢塑料分選技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用提供支持。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
,常見的塑料密度如表1所示,該技術(shù)的分選效果受塑料的粒度、形狀等因素影響較大。目前,應(yīng)用較為廣泛的密度分選技術(shù)主要是浮沉分選和風(fēng)力分選。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
。這一方法對密度差異較大的不同種類塑料具有較好的分離效果,但對密度相近的塑料分離則相對困難,難以實現(xiàn)混合廢塑料的分離。同時,該方法受塑料潔凈程度影響較大,且分離過程中會產(chǎn)生廢水。目前密度法常用的溶液、溶劑密度及適用分選塑料如表2所示。表2密度法常用的溶液、溶劑密度及適用分選塑料
2.2
風(fēng)力分選
風(fēng)力分選是根據(jù)不同塑料密度
、形狀、粒度的差異,造成其在氣流中飄移的距離不同而進(jìn)行分選的一種方法。這一方法不但可以實現(xiàn)密度差別較大的塑料的分離,還可以較好地除去塑料中密度較大的金屬或石沙。但是,由于受到混合塑料破碎粒度的差異或添加劑導(dǎo)致的密度變化等因素的影響,風(fēng)力分選的精度較低,誤差較大。為了提高分選精度,風(fēng)力分選往往需要與其他分選技術(shù)相結(jié)合,以實現(xiàn)不同塑料的高效分離。目前,風(fēng)力分選的設(shè)備主要有風(fēng)力分選機和分離搖床。其中光學(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
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,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,通過識別PET塑料在波長1660nm和聚氯乙烯(PVC)塑料在波長1716nm的特征吸收峰,實現(xiàn)了兩類塑料的高效識別分選。該技術(shù)也被實際應(yīng)用于破碎的臟瓶子的分選識別。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。2018年,LiJia等報道了一種自動化的在線識別分選ABS, PS,PP塑料的技術(shù),該技術(shù)通過自主設(shè)計的軟件對1050~1350nm范圍內(nèi)的塑料近紅外光譜進(jìn)行在線動態(tài)分析隨后
2021年
除了上述研究外
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
NationalRecoveryTechnologies公司實現(xiàn)了XRF分選塑料的商業(yè)化
綜上所述
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
近年來
,科學(xué)家們也在Raman光譜分選廢塑料方面進(jìn)行了研究。1999年,Allen等利用Raman光譜實現(xiàn)了PE,PET,PP,PS,PVC等塑料的高效識別。2009年,Tsuchida等將高速Raman光譜和多元素分析方法應(yīng)用于在線傳感系統(tǒng)中,成功實現(xiàn)了對回收廠中破碎塑料的高效識別分類,并通過判別分析的數(shù)值對塑料質(zhì)量進(jìn)行分類。隨后,董鵑等利用Raman光譜分選法實現(xiàn)了食品包裝塑料的分選鑒別,度高達(dá)95%總的來說
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)出的光譜頻率和強度進(jìn)行檢測分析,從而識別塑料種類
,近年來受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注和研究。1998年
,Sattmann等利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜法,通過前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)了HDPE,LDPE,PET,PP,PVC的分類識別,取得良好的分類識別效果。2006年,Anzano等利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜法實現(xiàn)了電子垃圾塑料ABS,PS,PE,PC,PP,PA的快速識別分選。隨后,Gondal等也詳細(xì)研究了LIBS對HDPE,LDPE,PS,PP,PET,PVC塑料的分選,研究表明:LIBS是一種快速分類不同種類塑料的有效工具,對廢物管理具有重要作用。2011年
,Boueri等利用240~820nm譜帶的激光誘導(dǎo)擊穿光譜法,結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,實現(xiàn)了PP、PVC、聚四氟乙烯(PTFE)、POM、PE、PA、PC、PMMA塑料的高效識別,識別率可達(dá)81%~。隨后,Pereira-Filho等建立了一種高效分析分類廢塑料ABS和PC的模型,能夠在無預(yù)處理或極少預(yù)處理的情況下快速進(jìn)行分析分選。 近期綜上所述
,LIBS分選法具有分析快、分離識別度高,可對材料進(jìn)行遠(yuǎn)程、實時分析,也可以同時對多種元素進(jìn)行分析,相較于近紅外光譜識別法,該技術(shù)受樣品表面雜質(zhì)影響小,不需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理,環(huán)境適應(yīng)性好,同時該技術(shù)易于集成化且對識別相對較難的黑色塑料制品也有很好的適用性。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)
,該技術(shù)將光譜技術(shù)與圖像技術(shù)相結(jié)合,通過對收集到的檢測物的三維信息進(jìn)行分析從而實現(xiàn)廢塑料的有效分選。2011年,Serranti等研究并建立了基于波長范圍為400~1000nm可見-近紅外和1000~1700nm近紅外的高光譜成像分析檢測技術(shù)
,該技術(shù)可識別聚烯烴和污染物,并可以用于控制聚烯烴回收工廠的進(jìn)料及聚丙烯、聚乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。 此外,考慮到不同光選技術(shù)的局限性,一些組合的分選方式也被相繼報道。2017年,Shameem等利用LIBS和Raman相結(jié)合的方法,實現(xiàn)了PET,PE,PP,PS塑料的分選。2019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
1978年
,Pearse等利用摩擦靜電分選法隨后
PVC是大宗塑料中帶負(fù)電后電性最強的塑料,根據(jù)這一特性
2022年
總的來說
—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
2009年
2020年,Walker等利用溶劑法實現(xiàn)了PE,EVOH,PET復(fù)合膜的分離
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
—6—
結(jié)論和建議
廢塑料預(yù)處理技術(shù)是實現(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。但是針對上述存在的問題
開發(fā)集成化、小型化、智能化的分選系統(tǒng)
加大對溶劑分選技術(shù)的研究
開發(fā)梯級分選技術(shù)
綜上所述,開發(fā)高效
、精準(zhǔn)度高、經(jīng)濟性佳且節(jié)能環(huán)保的廢塑料分選技術(shù)仍是未來需要研究、深耕的方向。新型、高效的廢塑料分選技術(shù)也將極大地促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展,助力“雙碳”目標(biāo)的早日實現(xiàn)。