PVC废物及其处理技术

PVC废物及其处理技术摘要：PVC广泛应用于工业和日常生活中，PVC废物的产生量将会在将来一段时间内持续增长，对PVC废物处理处置问题研究成为固体废物处理处置的一个方向。

目前，PVC废物还缺乏系统、完善的管理手段和处理技术。

本文在分析PVC废物特点其环境潜在危害特性的基础上，比较分析各种PVC废物处理技术的优势和存在的问题，及国内外在PVC废物处理处置方面的具体实践，以期探讨PVC废物的处理对策并提出今后PVC废物处理的发展趋势和研究方向。

关键词：聚氯乙稀(PVC)；环境影响；处理处置；固体废物1前言聚氯乙稀(PVC)塑料产品广泛应用于工业和日常生活中，是世界上产量仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。

PVC产品主要的生产和消费地区是美国、西欧和亚洲，美国生产能力占世界总能力的20.4%，西欧占20.2%，亚洲占30.2%，世界其他地区占29.2%[1，2]。

1997年世界PVC生产能力为26.98Mt，产量为23.50Mt，需求量为23.50Mt，预计到2005年，世界PVC生产能力、产量和需求量分别将达到37.31Mt、32.34Mt 和32.34Mt。

我国PVC产量从1992到1999年，平均年增长率为10.4%。

据专家预测，到2005年，我国聚氯乙烯树脂生产能力将超过380万t，产量达到300万t/a[2，3]。

从世界范围来看，在今后一段时间内PVC的生产量将会持续增加，某些地区PVC 产量会保持稳定。

PVC废物的总量是PVC消耗的一个函数，PVC产品的使用寿命从几个月到50年不等，所以，在PVC废物产生量存在“时间滞后”。

从20世纪60年代PVC产品开始占有重要的市场份额，考虑到30年以及更长的生命周期，预计在2010年PVC废物(特别是建筑、家用和商业PVC废物)数量将会有显著增长。

PVC废物产量的增加加重了“白色污染”问题，同时PVC塑料还是一种含氯化合物，在产品加工过程中要使用大量的增塑剂(主要是临苯二甲酸盐)和稳定剂，使得PVC废物具有特殊的危险特性，处理不好将会给人类健康和环境带来潜在危害。

从另一方面来看，PVC废物同时也是一种放错位置的“资源”，处理得当就可以变“废”为“宝”，PVC废物可以重新加以利用，或转变为其他产品的原料，或从中获取能量[4]。

PVC 废物的处理处置问题将会是固体废物处理处置的一个热点。

表1PVC产品的典型组成2PVC及PVC废物2.1PVC产品的组成纯PVC对热和光相对不稳定，需要加入大量添加剂才能制成实用的产品。

PVC树脂不仅可以通过与增塑剂调配制成各种硬、半硬和软制品，而且还可以和其他塑料、橡胶进行共混改性制成各种性能的制品。

不同种类的PVC制品的组成和性质差异较大，如表1所示[5]。

目前，PVC废物的组成大约为2/3是柔性PVC制品，1/3是刚性PVC 制品。

不同种类的PVC废物的物理化学性质差异很大，混在一起后难于再加工成高质量的产品。

图11999年欧洲PVC废弃物来源组成2.2PVC废物的来源PVC产品广泛应用于工农业和人们的日常生活中。

聚氯乙烯在工业上，可做成各种管道、管件、容器、各种板材，甚至水泵等；在电气行业，聚氯乙烯目前几乎完全替代橡胶，做成电线和电缆的衬套、电路槽板及电器零件等；在建筑上，大量的聚氯乙烯用来代替原来的木、钢制品，如上下水管道、门窗型材、地板和隔墙板等；在农业上，聚氯乙烯可做成农用薄膜及给水、排水管道等；在生活用品方面，聚氯乙烯可做成各种印花薄膜、雨衣、玩具、塑料管/盒等。

乳液法聚氯乙烯主要用来制成各种人造革、纸壁、泡沫地板和乳胶手套等；还可以制成各种涂料和黏合剂[6]。

PVC产品的用途多样性，使其废物的产生源多种多样，难于用统一的方法集中收集。

图1是1999年欧洲各种PVC塑料废物的主要来源。

据估计，1999年欧洲PVC废物年总产生量将近410万t，其中，360万t为PVC使用后废物和50万t为使用前废物。

近100万t的PVC存在于建筑和废墟废物中；大约100万t的PVC废物存在于城市固体废物中；近70万tPVC废物来自包装废物；大约70万t的PVC废物来自废弃的车辆、电力电子设备。

PVC废物的成分非常复杂，其中往往混有金属、橡胶、织物、泥沙及其他杂质，这些杂质往往会损坏加工设备，甚至无法进行成型加工。

另外，不同品种的塑料混在一起时，由于各品种熔体指数不同，无法选定适宜的成型加工条件，且其制成品质量低劣[7]。

因此，在用废旧塑料生产制品时，不仅要把废旧塑料中的杂质清除掉，而且还要把不同品种的塑料分开。

这就给PVC废物的再加工利用和回收造成困难，并且增加了综合利用和处理处置的成本。

2.3PVC废物的环境潜在危害因素PVC产品中含有大量的稳定剂和增塑剂，其中不少是具有环境有害性的，需要科学地分析其危险特性和对人体健康及环境的风险，特别是包含重金属如铅、镉和增塑剂如邻苯二甲酸盐等。

此外，PVC含氯量较高(氯占PVC纯聚合树脂的57%)也增加了其废物处理处置的环境风险。

PVC中稳定剂通常由金属盐如铅、钡、钙、镉或有机锡化合物组成。

虽然铅稳定剂在使用阶段的危害性不明显，但在PVC废物中铅的危害性就表现出来。

PVC产品常用的稳定剂类型和环境危害如表2所示。

根据最终用途，增塑剂的百分含量在15%－60%之间变化，对大多数柔性应用来说典型的范围是35%－40%。

邻苯二甲酸盐是一种主要的增塑表2PVC稳定剂和环境影响表图2PVC生命周期以及循环利用过程剂，其他的像己二酸、有机磷盐和环氧化豆油，也可用作PVC的柔性剂，但这些增塑剂仅代表了使用中增塑剂的一小部分。

在PVC塑料产品中，邻苯二甲酸盐没有与PVC树脂化学结合，在PVC产品使用和其废物填埋处理过程邻苯二甲酸盐就会缓慢释放到环境中[5]。

最通常用的增塑剂是DEHP、DIDP和DINP，它们在PVC中应用对环境和人体健康的资料很有限。

邻苯二甲酸盐是高产量的化学品，由于其可能对人体健康和环境的风险，DEHP、DINP 和DIDP具有潜在的生物积累性。

长连邻苯二甲酸盐在正常处理下和污泥情况下具有低的生物积累性，在通常浸出液和下水污染处理厂中只是部分降解，并积累在悬浮颗粒。

在英国，已经有6种邻苯二甲酸盐(DINP、DEHP、DNOP、DIDP、BBP和DBP)在PVC儿童玩具中限制使用。

有些邻苯二甲酸盐以及它们的代谢物和降解产品会对人体健康产生负面效应(如DINP影响肝和肾，DEHP影响睾丸)，是否对内分泌失调有影响正在评估中。

考虑到PVC 产品中增塑剂DEHP对病人内分泌系统的影响，在美国已经限制PVC在医院中的应用[7]。

在PVC废物的处理过程中要特别考虑PVC的这些危害特性。

3PVC废物处理技术比较废物管理政策有层次之分，预防废物产生和减少废物产生是最优先考虑的策略，然后依次是再利用、循环、回收和残余物管理[8]。

对PVC废物的处理同样需要本着“预防为主”的原则，即预防废物优先，其次是回收，最后是废物的安全处置。

在环境无害化的情况下，一般材料回收要优先，但是考虑到环境、经济和科学技术各方面因素的影响，在某些情况下回收能量优先于材料回收。

从PVC的整个生命周期全过程来看，PVC废物的回收利用途径如图2所示。

通常的4种PVC废物处理处置技术为:机械回收、化学回收、焚烧和填埋处置[9]。

PVC废物的4种处理处置技术，在某一方面或对一些具体的PVC废物具有优势，但都存在环境、技术或经济问题，如表3所示。

PVC废物的机械回收和化学回收都是回收物质方法。

机械回收是指通过切碎、筛选和磨碎，最终回收的物能被加工为新产品。

机械回收可分为高质量回收(PVC废物回收后用于原始用途)和低质量回收(用于制作较低级的产品中)。

高质量回收的PVC废物包括:PVC使用前废物、管道、窗户外窗和地板材料，低质量回收的PVC废物主要来自废电缆、电子废物和包装废物。

目前，PVC消费后废物回收率还很低，在欧盟不到总量的3%，而且很大一部分是建立在对包装和电缆的低质量回收的基础上[10]。

PVC废物的机械回收只是PVC消费后废物的1/5，其他废物管理途径也很重要。

化学回收是利用PVC的热不稳定性，把PVC高分子打碎成小分子，用来合成新的高分子或用作基础化工原料。

根据产物不同又可以分为油化工艺、气化工艺和炭化工艺。

化学回收可以达到PVC废物再生利用，同时还能回收副产品HCl[11]。

根据一些有关生命周期的评估，一些化学回收过程在能量和防止全球变暖方面将比城市固体废物焚烧和填埋过程更好[9]。

化学回收的优势在于对分离过程没有严格的要求，可处理含杂质和一定范围内的PVC废物，因此，在不能选择机械回收的时候，化学回收可作为一个潜在的替代方法。

表3PVC废物常用处理处置技术比较表PVC废物与一般固体废物一样，填埋和焚烧也是其主要的最终处置方式。

PVC废物的焚烧处置是指把PVC废物放在城市垃圾焚烧炉或医院垃圾焚烧炉中进行处置，可以进行热能回收[12]。

在焚烧处置的废物中，PVC占总氯量的38%－66%(其他主要的氯源是易腐烂的物质和废纸)[9]。

PVC焚烧产生了大量的HCl，不仅增加了烟道气洗涤残渣的数量，也使残渣中可浸出盐类的数量增加了两倍(主要是CaCl2、NaCl和KCl)，同时还会危害垃圾焚烧设备[13]，这无疑增加了焚烧处置的附加成本。

PVC废物焚烧会带来一些二次污染问题，特别是其对二的排放的潜在影响成为环境保护中的热点问题[14，15]。

然而，PVC废物的焚烧处置也有自身的优势:PVC的热值高于木材的热值，利于焚烧；废PVC不需要严格的预处理，也不需要和城市垃圾分离；和填埋处置相比显示出对有毒有害物质的“焚毁”优势。

填埋处置PVC废物简单易行，价格优势明显。

目前，PVC废物的填埋处置仍占有较大比例，但受到填埋标准限制、其他处理方法竞争以及填埋土地紧张等因素的限制。

另外，PVC废物聚集在填埋场中还会带来潜在的环境风险。

预计PVC废物的填埋处置比例将会保持稳定。

此外，PVC废物还有其他的特殊处理方式，比如把PVC废物用作高炉的还原剂和水泥窑的燃料等。

4国内外PVC处理处置实践4.1国内PVC废物处理处置根据我国国民经济和社会发展“十五”规划，PVC工业在21世纪开始的第一个5年里将会有很大的发展，与之相对应PVC废物量也将呈增长趋势。

在我国，进入城市生活垃圾中的PVC废物随城市生活垃圾一起进行填埋和焚烧处置，在机械回收和化学回收方面的研究与开发还有较大欠缺。

某些PVC废物经过人工收集分选回收后，重新熔融并制成各种较低质量的产品，但还存在技术问题和二次污染问题。

此外，我国是废弃塑料的进口大国，境外的PVC废塑料以及PVC电线、电缆随着废电线电缆、废五金电器的进口，也大量进入我国，在回收利用过程中，有的企业采用焚烧方式回收电线、电缆中的金属铜，对环境造成危害。