聚合物回收的重要性

　　

　　在過去幾十年里，全球各地的自然棲息地和垃圾填埋場中聚合物廢物，特別是報廢塑料的積累正不斷增加，嚴重影響了人類健康和環(huán)境。

　　

　　聚合物廢料中的有毒單體已帶來了嚴重的生殖問題和癌癥。此外，塑料垃圾中存在的不同化學物質(zhì)，如阻燃劑、雙酚A和鄰苯二甲酸酯，對動物和人類健康，特別是內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生了不利影響。

　　

　　熱塑性聚合物和熱固性聚合物是固體聚合物的兩種主要類型。熱塑性聚合物如高/低密度聚乙烯（HDPE/LDPE）、聚氯乙烯（PVC）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等，可以使用熱量很容易地軟化或熔化以進行回收。

　　

　　

　　

　　此外，熱塑性塑料在聚合物鏈之間具有次弱范德華相互作用，并在單體分子之間具有共價相互作用。這些弱鍵可以被熱量破壞，從而導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)的變化。然而，熱固性塑料是不可回收的，因為它們在形成過程中會發(fā)生永久的化學變化。

　　

　　熱固性塑料具有高尺寸和熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的熱性能和電絕緣性能以及高剛性，這是由于其內(nèi)部存在具有共價鍵合原子的三維（3D）網(wǎng)絡(luò)的高度交聯(lián)。

　　

　　

　　

　　與熱塑性塑料相比，堅固的交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以抵抗更高的溫度，從而產(chǎn)生更高的熱穩(wěn)定性。因此，熱固性塑料在加熱時不能被重塑、改造或回收。

　　

　　聚合物回收方法

　　

　　聚合物回收方法可分為一級回收、二級回收/機械回收、三級回收/化學回收和四級回收/能量回收。

　　

　　一級回收（Primary Recycling）：一級回收是一種使用機械后處理的閉環(huán)聚合物回收方法。使用該方法獲得的聚合物具有與原始聚合物相同的性質(zhì)。一級回收廣泛用于回收工業(yè)中的工藝廢料。然而，一級回收取決于塑料垃圾中聚合物等級范圍，這是一個主要缺點。因此，該方法不能用于有效地回收由各種聚合物和其他材料組成的塑料產(chǎn)品或包裝。

　　

　　

　　

　　二級/機械回收（Secondary/Mechanical Recycling）：機械回收/二級回收是一種在不改變傳統(tǒng)塑料廢料基本結(jié)構(gòu)的情況下將其回收為新原料的有效方法。這種方法是僅次于能量回收的第二種最常見的聚合物回收方法。機械回收包括清洗、分離和制備塑料廢物，以生產(chǎn)透明、清潔、高質(zhì)量和同質(zhì)的最終產(chǎn)品。然而，機械回收只能在單一聚合物材料中進行，如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）。因此，使用這種方法很難回收更受污染和更復(fù)雜的塑料垃圾。

　　

　　三級/化學回收（Tertiary/Chemical Recycling）：化學/原料/三級循環(huán)利用涉及通過化學裂解回收聚合物的石化成分。原料回收是通過使用化學試劑、熱量或其他催化劑分解塑料廢料，將塑料廢料轉(zhuǎn)化為碳氫化合物燃料或化學品來實現(xiàn)的。化學回收可有效處理高度污染和不均勻的聚合物，并將其轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的產(chǎn)品，與機械回收相比，這是一種更好的替代方法。然而，由于經(jīng)濟性問題和技術(shù)原因，化學回收的應(yīng)用受到限制。因此，該方法僅用于特定的聚合物如PET、聚酰胺（PA）和聚氨酯（PU）。

　　

　　

　　

　　四級/能量回收（Quaternary/Energy Recovery）：焚燒/能源回收/四級循環(huán)利用意味著燃燒塑料垃圾以產(chǎn)生電能、蒸汽和熱能。塑料材料具有非常高的熱值，因為它們是從原油中提取的。塑料垃圾焚燒的可回收能源取決于塑料的類型。塑料垃圾焚燒可使垃圾體積減少90-99%，從而減輕填埋場的負擔。然而，在廢物處理過程中，有害物質(zhì)釋放到大氣中是這種方法的一個主要缺點。

　　

　　聚合物回收的最優(yōu)方法

　　

　　雖然與其他技術(shù)相比，塑料垃圾的機械回收是一種更可持續(xù)的解決方案，但由于無法回收復(fù)雜的塑料垃圾，該方法不適用于大規(guī)模的聚合物回收。化學回收和焚燒/能量回收是最好的聚合物回收方法，因為它們比機械回收具有優(yōu)勢。

　　

　　化學回收可以有效處理包括復(fù)雜廢物在內(nèi)的所有類型的塑料廢物，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量的終端產(chǎn)品，而焚燒/能量回收方法可以大幅減少有機材料的體積，并從廢物中產(chǎn)生各種形式的能量。

　　

　　主要參考文獻：

　　

　　Mekhzoum, M. E. M., Benzeid, H., Rodrigue, D., Qaiss, A., Bouhfid, R. (2017). Recent Advances in Polymer Recycling: A Short Review. Current Organic Synthesis, 14, 171-185.

　　

　　Kulkarni, G. S. (2018). Introduction to Polymer and Their Recycling Techniques. Recycling of Polyurethane Foams, 1-16.

　　

　　Grigore, M. E. (2017). Methods of Recycling, Properties and Applications of Recycled Thermoplastic Polymers. Recycling, 2(4), 24.