环境材料导论 结课论文
题
目：聚乙烯铝塑复合包装材料的回收与再生利用 学
院：国际教育学院 专业班级：材料081 姓
名：彭斌斌 学
号：200896324233
聚乙烯铝塑复合包装材料的回收与再生利用
摘 要：聚乙烯铝塑复合包装材料的大量使用，产生了数量庞大的不可降解废弃物。而且，当前对此类材料的回收利用存在很多不完善性，从而给环境保护带来了又一种巨大的压力。本文以工业纯醋酸或甲酸作为分层剥离剂，将聚乙烯(PE) 铝塑复合材料中的可回收利用物质完整分离。该技术和此类材料目前的回收利用技术相比，其最大优势在于:能够彻底对废弃的聚乙烯铝塑复合包装材料进行分离、回收、再生利用。
关键词: 聚乙烯铝塑复合包装材料；醋酸；分离；剥离剂；回收；再生
1 简介
高分子材料因其质轻、易加工、美观实用等特点广泛应用于日常生活、各行各业及高精尖技术领域，但在给人们带来巨大的物质文明的同时，其废弃物的产生也给人们提出了严峻的问题。废塑料的回收利用对于节约能源、减少废料体积、降低废塑料对环境的危害及抑制油价的提高都有重要的社会和经济意义。塑料的主要成分是合成树脂，这是一种高分子聚合物，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。
聚乙烯铝塑复合包装材料以其阻光、恒温、无毒安全和成本低廉的特点，被广泛应用于食品、药品、化学品及日用品包装领域，如:利乐公司的利乐系列产品以及部分含乳饮料瓶口封闭材料等，均属于聚乙烯铝塑复合包装材料。
由于聚乙烯铝塑复合包装材料应用广泛、使用量大，因此产生了数量庞大的不可降解废弃物，如果处理不当，会给环境保护带来巨大的压力。 另外，生产该包装材料的原料分别为:优质工业铝材、天然木浆纸和聚乙烯塑料，它们都是具有较高回收价值的材料。 尤其是工业铝材，它的价格高、货源少，如果加以回收利用，经济效益必定是可观的。 因此，聚乙烯铝塑复合包装材料的回收再利用，具有十分重要的社会意义和经济价值。 2 废旧聚乙烯回收利用的意义
众所周知，聚乙烯是四大热塑性通用材料之一，其用量占65%。随着聚乙烯消费市场的不断扩大，消费品种的不断多样化，其聚乙烯的废弃物量也在不断增加。目前，我国每年社会上可回收利用的废弃物约有1Mt，实际利用的约有0.2Mt,还有0.8Mt未能加以回收利用，大部分废弃物以填埋方式进行处置，这样不但造成了二次污染，也造成了材料的极度浪费。早在1975年7月，原轻工业部曾在上海主持召开“全国废旧塑料回收利用经验交流会”，会议指出废旧塑料回收利用不是权宜之计，而是一个长远的工作。随着科学技术不断进步及能源需求量不断增加，如何更快、更好地做好废弃物的回收利用工作关系着国家的富强与进步，而解决聚乙烯废弃物的回收利用是所有废弃物回收利用中的重要内容之一。
3 实验原理与探讨
3.1聚乙烯铝塑复合包装材料分离原理
铝箔与聚乙烯塑料膜和纸相互作用结合而成聚乙烯铝塑复合包装材料，具体工艺是:利用高周波和热压合等方式使聚乙烯( PE) 塑料层结合面熔融，再使其与铝箔表面形成的铝的氧化物以及纸粘结在一起。 由于铝的氧化物性质非常稳定，所以粘结在一起的三种材料难以完全分离，而且，聚乙烯塑料能够耐酸碱侵蚀，普通有机溶剂均不能使其溶解或溶涨，这就给该材料的回收利用带来了较大的难度。目前正在使用的该材料回收工艺有两种:一是利用金属铝和氧化铝均可溶于酸碱的原理，使用酸溶或碱溶的方法把材料中的铝溶解，从而回收聚乙烯塑料膜和纸，然后再将含铝废液制成聚合氯化铝或硫酸铝;二是利乐公司利用水力法将三种材料分离为纸浆和铝塑两部分，然后再分别加以利用。
但是，以上两种方法均存在诸如经济效益低、回收不彻底等诸多弊病，所以，本文将根据实验结果，推介一种全新的处理方法，以期达到最佳的回收利用效果。
操作原理是：利用醋酸和甲酸等有机弱酸分子能够渗透聚乙烯塑料层和纸层，进而溶解粘结各层的铝的氧化物而不会溶解单质铝的特性，将包装材料中的铝箔、聚乙烯塑料和纸层分别完整分离。
3.2 试验过程 （1）主要试剂和原料
醋酸(工业纯,98。5 % ,北京化工厂) ,甲酸(工业纯,85 % ,北京红星化工厂) ,石灰水(配制成过饱和溶液) ,草酸(CR ,北京益利精细化学品有限公司)蒙牛纯牛奶用利乐枕,蒙牛纯牛奶利乐砖,娃哈哈乳酸饮料瓶口封闭材料。
（2）弱酸分层分离法
把样品加入装有弱酸的分层容器中,利用弱酸分子能够渗透聚乙烯塑料层和纸层的特性进行分离。弱酸逐渐溶解样品各层结合处的铝氧化层,从而使其完整分离。将完全分离的复合材料沥干,然后泡入饱和石灰水中进行中和洗涤,直到pH 值在6～8 之间时,改用清水洗涤。 洗涤完毕后,将剥离的复合材料烘干,然后放入离心分离机,进行离心分离,从而得到干净的PE 塑料、铝箔和纸浆。
3.3 实验结果
工业纯醋酸(98。5%)和工业纯甲酸(85 %)的分层剥离速度最快,不加热的情况下,分别历时4小时和4。5小时即可得到完全分层的样品。加热至50℃时，1个小时左右即可完全分离。工业纯醋酸和甲酸可以循环使用,但是随着使用次数的增加,醋酸和甲酸的浓度逐渐变小,剥离时间会随之延长。当弱酸浓度小于15%以后,剥离所需时间将明显增长,约需要12小时。
4 结果分析
在实验的过程中,也曾尝试使用解离常数(pKa)较大的草酸充当分离剂,但即使在溶液饱和并加热至沸腾的情况下也不能成功地将各层分离。这是由于草酸分子不容易渗透纸层和塑料层而溶解掉各层之间铝的氧化物造成的。而使用醋酸或甲酸的“弱酸分离法”则成功做到了对该材料的完全回收与利用。
通过实验可知,本工艺简单易行,分离后所得的各种材料纯度高、质量好,完全可以作为各相关领域再生产的优质原料。这种方法优异于目前利乐公司推广的水力法分离铝塑复合包装材料,因为水力法只能使纸和铝塑分离,而不能成功、完整地分离铝塑中的铝箔和塑料。尽管铝塑可以做成彩乐板等制品,但是这些制品老化废弃之后铝和塑料更加难以回收利用,这就造成了二次污染。而本研究提出的技术将铝箔、塑料、纸分别分离,做到了完全回收利用,有效避免了二次污染。另外,由于工业纯醋酸和甲酸可以循环使用(浓度减至15%时才需更换新酸),因此回收成本较低,经济效益相当可观;在分离之后,用碱性较弱的石灰水对残留的分离用弱酸进行中和,以消除对环境的污染。因此,这种分离方法能够同时实现良好的经济效益和社会效益。
5 对今后废旧聚乙烯制品回收利用的建议
随着世界石油价格的波动，世界聚乙烯的产量与价格也随之波动。我国的聚乙烯需求量有一半以上依靠进口，因此，在提高我国聚乙烯生产能力及技术的同时，必须紧跟聚乙烯的回收再生利用技术的发展。除了上述所直接利用和改性利用外，聚乙烯的其它综合利用途径还应加大，如热分解（油化、汽化、炭化）、化学分解（水解，醇解，超临界水化学回收）等。虽然在回收废旧聚乙烯的应用方面的突破还需要一定的时间，但在一些高校及科研院所正在进行深入的理论及应用研究。对于实在难回收的废品则可进行焚烧能量回收来利用。此外，由于薄膜的回收特别是农膜的回收具有重大的现实意义，应大力开发应用新技术，开发各种可降解性塑料如可控生物降解地膜、光降解地摸、可控光和生物双重降解功能地膜等等，使我国的聚乙烯塑料生产技术及回收利用工艺做到具有经济、环境、社会三重功效，以推动我国的科学技术水平及综合国力的不断提高。
参考文献
[1] 刘均科,塑料废弃物的回收与利用技术［M］,北京：中国石化出版社，2001 [2] 马新起,李明净,张希兰,等.废铝塑片的回收利用[J].河南化工, 1995 (8) [3] 刘耦耕.利乐包装废料的利用与再开发[J].中国包装工业,2002 (5) [4] 上海市合成树脂研究所.塑料工业[M].北京:北京石油工业出版社,1978 [5] 江严.绿色包装材料的发展及促进措施[J].湖南包装,2005 (2) [6] 吴自强.废旧塑料的处理工艺［J].再生资源研究，2003,(2) [7] 刘寿华.废旧塑料回收与再生入门［M］,杭州：浙江科学技术出版社，2002 [8] 陈占勋(废旧高分子材料资源及综合利用［M］,北京：化学工业出版社，1996
