安徽理工大学 聚合物的回收利用 课件-----第5讲 废旧高分子材料的预处理

1、第5讲 废旧高分子材料的预处理主主要要内内容容废旧高分子材料的收集废旧高分子材料的收集高分子材料的分离及其设备高分子材料的分离及其设备高分子材料的粉碎及其设备高分子材料的粉碎及其设备高分子材料的纯化及其设备高分子材料的纯化及其设备高分子泡沫材料的处理高分子泡沫材料的处理高分子材料的干燥高分子材料的干燥一、废旧高分子材料的收集一、废旧高分子材料的收集1.1.工厂废料工厂废料工厂的废料可直接从工厂里收集，得到的废料大多工厂的废料可直接从工厂里收集，得到的废料大多比较干净，而且组成单一，不会被其它物质污染，一般比较干净，而且组成单一，不会被其它物质污染，一般易于进行再循环。有时干净的废料常常由工厂自

2、已进行易于进行再循环。有时干净的废料常常由工厂自已进行循环利用。循环利用。2.2.生活废料、商业废料生活废料、商业废料 废物收集工作是一项辛苦的工作，随着生活水平的废物收集工作是一项辛苦的工作，随着生活水平的提高和可供选择提高和可供选择工工作机会的增多，激发收集人员提高工作机会的增多，激发收集人员提高工作效率是有作效率是有一一定难度的，况且收集工作的安全性也是不定难度的，况且收集工作的安全性也是不高的。因此高的。因此，收集费用的节约和工作效率的提高，将主收集费用的节约和工作效率的提高，将主要依靠新的收集装备和技术。要依靠新的收集装备和技术。在现代社会中，考虑到卫生问题和可能发生的意外在现代社会

3、中，考虑到卫生问题和可能发生的意外事故，人工拣选废品的工作并不受到支持。但是由于种事故，人工拣选废品的工作并不受到支持。但是由于种种原因种原因( (主要是经济上的原因主要是经济上的原因) )，从事捡拾废品职业的入，从事捡拾废品职业的入依然存在，他们大都在家住区、废物收集地点、资源回依然存在，他们大都在家住区、废物收集地点、资源回收场所活动，对废物进行有目的的筛选、挑拣，因此是收场所活动，对废物进行有目的的筛选、挑拣，因此是分离收集的重要力量。分离收集的重要力量。废料的规模化收集有废料的规模化收集有几几种途径。首先从废品收购站种途径。首先从废品收购站收集，这是主要的收集渠道之一。在我国废物收集的

4、重收集，这是主要的收集渠道之一。在我国废物收集的重要途径是废物收购站。中要途径是废物收购站。中国国人民有勤俭节约的光荣传统人民有勤俭节约的光荣传统，全国各地均，全国各地均设设有废物收购点，通过这些收购点的收集有废物收购点，通过这些收购点的收集工工作，可得到分离后的废物。其次可用专门的垃圾箱进作，可得到分离后的废物。其次可用专门的垃圾箱进行收集，这需要用户的密切配合，然后由环保系统统一行收集，这需要用户的密切配合，然后由环保系统统一收集。由此途径收集的高分子材料，因没有标识或标志收集。由此途径收集的高分子材料，因没有标识或标志不易识别，故往往是几种高分子材料的混合物，如不易识别，故往往是几种高分

5、子材料的混合物，如PEPE中中常混有常混有PPPP、PVCPVC、PETPET等材料。这些材料在进行有效的循等材料。这些材料在进行有效的循环利用前需进行预处理，如分离、清洗等过程。环利用前需进行预处理，如分离、清洗等过程。二、高分子材料的分离及其设备二、高分子材料的分离及其设备要对高分子废旧材料进行有效的利用，最好把材料要对高分子废旧材料进行有效的利用，最好把材料进行分离，实行单一材料的循环利用。主要原因是：进行分离，实行单一材料的循环利用。主要原因是：(1)(1)多种聚合物的相容性不能很好地解决；多种聚合物的相容性不能很好地解决；(2)(2)混杂聚合物的混杂聚合物的性能不能满足如制膜、制纤、

6、发泡等的要求。因此废弃性能不能满足如制膜、制纤、发泡等的要求。因此废弃物的分离显得重要。对于多种塑料混合物、尤其是家用物的分离显得重要。对于多种塑料混合物、尤其是家用废物料的分离是比较困难的，但幸运的是通用高分子材废物料的分离是比较困难的，但幸运的是通用高分子材料主要只有几种：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙料主要只有几种：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及烯及PETPET。这样给分离带来了极大方便。这样给分离带来了极大方便。 一般废旧物品要进入材料恢复厂进行分选，把玻璃一般废旧物品要进入材料恢复厂进行分选，把玻璃物品、填料物品、金属制品等分离开来，过程如图。物品、填料物品、金属制品等分离开

7、来，过程如图。1.1.手工分离手工分离手手工分离是最简单的、历史最悠久的方法工分离是最简单的、历史最悠久的方法，可以说可以说自从自从人人类进入文明社会以来，捡拾破烂者就是社会的类进入文明社会以来，捡拾破烂者就是社会的一一个组成部分。对高分子材料正确分离的前提是操作者能个组成部分。对高分子材料正确分离的前提是操作者能识别高分子材料，主要的判断依据有二条。识别高分子材料，主要的判断依据有二条。(1)(1)根据塑料制品根据塑料制品的的标识进行分类。一般制造厂在标识进行分类。一般制造厂在塑料塑料或高分子材料制品出厂前均印上标识，尤其在先进或高分子材料制品出厂前均印上标识，尤其在先进国家标识更为常见，操

8、作者根据标识可将高分子材料分国家标识更为常见，操作者根据标识可将高分子材料分离开来离开来。(2)(2)凭经验。凭经验。已已知物品由什么材料制造，按物品来进知物品由什么材料制造，按物品来进行分类，如饮料瓶大多用行分类，如饮料瓶大多用PETPET制造。以上两种手段都有一制造。以上两种手段都有一定的局限性；对于无标识的高分子材料，定的局限性；对于无标识的高分子材料，一一般很难识别般很难识别分分开；而根据物品依经验进行分类有时也会出差错，因开；而根据物品依经验进行分类有时也会出差错，因为各厂家会用不同的材料制造相同的产品。为各厂家会用不同的材料制造相同的产品。2.2.密度分离密度分离对于混杂高分子材料

9、，一般要进行粉碎后再进行分对于混杂高分子材料，一般要进行粉碎后再进行分离。将聚合物置于某些液体中，根据密度不同将其分离离。将聚合物置于某些液体中，根据密度不同将其分离，习惯上称为比重法。但比重法受物料形状和大小的影，习惯上称为比重法。但比重法受物料形状和大小的影响，且塑料表面不易为水所润湿，会带着气泡而浮于水响，且塑料表面不易为水所润湿，会带着气泡而浮于水表面。因此有时用表面活性剂做预处理，使塑料充分润表面。因此有时用表面活性剂做预处理，使塑料充分润湿。另一方面，亦可利用塑料粒子对液体的湿。另一方面，亦可利用塑料粒子对液体的“润湿润湿”差差别来加以分离。比重法可适用于密度相差较大的废材料别来加

10、以分离。比重法可适用于密度相差较大的废材料，如铝箔塑料和不同塑料的分离。但此法易受废弃物粒，如铝箔塑料和不同塑料的分离。但此法易受废弃物粒径、形状、表面污浊程度、表面改性和相互凝聚等因素径、形状、表面污浊程度、表面改性和相互凝聚等因素的影响。的影响。3.3.漂浮分离漂浮分离 漂浮分离是利用塑料表面的化学性质不同，有选漂浮分离是利用塑料表面的化学性质不同，有选择地加以处理使其具有疏水性或亲水性，然后进行分离择地加以处理使其具有疏水性或亲水性，然后进行分离。漂浮分离法需用表面活性剂，适用于密度相差小的塑。漂浮分离法需用表面活性剂，适用于密度相差小的塑料，利用用表面活性剂对塑料浸润性不一样的特点。如

11、料，利用用表面活性剂对塑料浸润性不一样的特点。如左图所示，木质素磺酸钠与丹宁酸的等量混合物对左图所示，木质素磺酸钠与丹宁酸的等量混合物对PPPP浸浸润性差，而对润性差，而对PVCPVC较好。漂浮分离过程的如右图所示。较好。漂浮分离过程的如右图所示。4.4.静电分离静电分离高分子材料在静电感应后会具有不同的带电特性，高分子材料在静电感应后会具有不同的带电特性，根据物质不同的导电性、热电效应及带电特性可将废旧根据物质不同的导电性、热电效应及带电特性可将废旧高分子材料分开。具体地说，将粉碎的废旧高分子材料高分子材料分开。具体地说，将粉碎的废旧高分子材料加上高压电使之带电，再利用电极对高分子材料的静电

12、加上高压电使之带电，再利用电极对高分子材料的静电感应产生的吸附力进行筛选。这种处理要求高分子材料感应产生的吸附力进行筛选。这种处理要求高分子材料干燥，温度控制较严，故成本较高。静电分离的原理如干燥，温度控制较严，故成本较高。静电分离的原理如图所示。图所示。这种方法可成功用于这种方法可成功用于PVCPVC包覆的废弃铜线中铜和包覆的废弃铜线中铜和PVCPVC的分离，也用城铝箔和聚苯乙烯、的分离，也用城铝箔和聚苯乙烯、PVCPVC和和PSPS、橡胶与纤、橡胶与纤维纸、合成革与胶卷等的分离。温度、粒径和重量对分维纸、合成革与胶卷等的分离。温度、粒径和重量对分离效果会有影响。离效果会有影响。 除了用电场

13、进行分离外，还可用磁场。有一种方法除了用电场进行分离外，还可用磁场。有一种方法是把比重法和磁场结合起来，具体是利用直径是把比重法和磁场结合起来，具体是利用直径10nm10nm左右左右的磁铁矿等强磁性粉状物，用表面活性剂处理制成胶状的磁铁矿等强磁性粉状物，用表面活性剂处理制成胶状颗粒，然后在水和煤油等介质是成稳定分散的磁性流体颗粒，然后在水和煤油等介质是成稳定分散的磁性流体，将这些流体加入到能变换磁场强度的槽中，受磁力的，将这些流体加入到能变换磁场强度的槽中，受磁力的作用会使介质的浮力发生变化，从而将混合的废旧高分作用会使介质的浮力发生变化，从而将混合的废旧高分子材料按密度不向加以分离。子材料按

14、密度不向加以分离。5.5.流体分离流体分离 风力分离法是流体分离法的一种，此法原理是在风力分离法是流体分离法的一种，此法原理是在筛选室将粉碎好的塑料从上方投入、从横向或纵向喷入筛选室将粉碎好的塑料从上方投入、从横向或纵向喷入空气，利用塑料的自重空气，利用塑料的自重( (密度密度) )差异及对空气阻力不同进差异及对空气阻力不同进行分离，如图所示。除密度外，颗粒的大小和形状会影行分离，如图所示。除密度外，颗粒的大小和形状会影响分离效果。响分离效果。此法适用于密度相差较大的高分子材料的分离，此法适用于密度相差较大的高分子材料的分离，如金属与高分子材料的分离、塑料与泡沫的分离等；如金属与高分子材料的分

15、离、塑料与泡沫的分离等；对密度差小的物质或材料的分离效果较差，尤其同一对密度差小的物质或材料的分离效果较差，尤其同一种塑料品种会因添加剂的剂量不同等原因导致密度不种塑料品种会因添加剂的剂量不同等原因导致密度不同，结果分离也往往会有困难。同，结果分离也往往会有困难。除了通过风力来分离，也可利用除了通过风力来分离，也可利用液体介质如水等进行分离。根据高分液体介质如水等进行分离。根据高分于材料对水的亲和性的不同及其密度于材料对水的亲和性的不同及其密度差别，通过水流等机械力作用将高分差别，通过水流等机械力作用将高分子材料在水中分散成旋流，密度大的子材料在水中分散成旋流，密度大的在下，密度小的在上方，从

16、而加以分在下，密度小的在上方，从而加以分离。除亲水性、密度差异外，形状大离。除亲水性、密度差异外，形状大小也会影响分离效果。此法适合于分小也会影响分离效果。此法适合于分离多种高分子材料的复合物、多种高离多种高分子材料的复合物、多种高分子混合物，巳获得实际应用，其设分子混合物，巳获得实际应用，其设备如图所示。备如图所示。6.6.冷热分离冷热分离(1) (1) 冷分离法冷分离法各种高分子材料具有不同的玻璃化温度。利用高分各种高分子材料具有不同的玻璃化温度。利用高分子材料不同的脆化温度，将废旧高分子材料混合物分阶子材料不同的脆化温度，将废旧高分子材料混合物分阶段逐级冷却，如第一级冷到段逐级冷却，如第

17、一级冷到-40-40，第二级冷到，第二级冷到8080，第三级级冷到一，第三级级冷到一120120。具体过程是利用液化气体（。具体过程是利用液化气体（如液氮）气化时吸热来冷却物料，冷到一个阶段就将混如液氮）气化时吸热来冷却物料，冷到一个阶段就将混合物料送入粉碎机进行一次粉碎，然后进行分离；再进合物料送入粉碎机进行一次粉碎，然后进行分离；再进行第二阶段冷却、粉碎，粉碎后再分选，依次逐步进行行第二阶段冷却、粉碎，粉碎后再分选，依次逐步进行，可把混合物料粉碎分离。，可把混合物料粉碎分离。美国美国UCUC（联碳）公司的对流式低温粉碎系统，可适（联碳）公司的对流式低温粉碎系统，可适用于废旧高分子材料的分离

18、，如图所示。用于废旧高分子材料的分离，如图所示。( () ) 热熔分离法热熔分离法利用废旧高分子材料对热敏感程度如热收缩、软化利用废旧高分子材料对热敏感程度如热收缩、软化或熔化温度之差来分离，如或熔化温度之差来分离，如PEPE和和PETPET热熔温度相差很大热熔温度相差很大，加热时，加热时PEPE先软化，控制温度并通过过滤网可将聚合物先软化，控制温度并通过过滤网可将聚合物分离开来，也适用于纸与塑料复合物的分离。但对熔点分离开来，也适用于纸与塑料复合物的分离。但对熔点或软化点相近的聚合物的分离就有困难。对热固性高分或软化点相近的聚合物的分离就有困难。对热固性高分子材料，此法不适用。子材料，此法不

19、适用。7. 7. 溶解分离溶解分离高分子材料的溶解性和溶解度有较大的差别，利用高分子材料的溶解性和溶解度有较大的差别，利用材料的溶解性及溶解度可将聚合物分开。分离方法有二材料的溶解性及溶解度可将聚合物分开。分离方法有二种：种：采用不同的溶剂。不同的高分子材料有不同的溶采用不同的溶剂。不同的高分子材料有不同的溶剂，利用不同溶剂可将高分子有选择地萃取出来。剂，利用不同溶剂可将高分子有选择地萃取出来。采用同一种溶剂，使用不同的温度。不同高分子采用同一种溶剂，使用不同的温度。不同高分子材料溶解度随温度改变，在不同温度下可将不同高分子材料溶解度随温度改变，在不同温度下可将不同高分子材料萃取出来。材料萃取

20、出来。此法也适用于提取增塑刑、填充剂、颜料此法也适用于提取增塑刑、填充剂、颜料等，当然需要用适当的化学试剂加以处理。利等，当然需要用适当的化学试剂加以处理。利用此法，也可将复合物如铝箔与高分子的复合用此法，也可将复合物如铝箔与高分子的复合物、高分子与纸材复合物等分离开来。目前此物、高分子与纸材复合物等分离开来。目前此法仍有新的研究进展（在开发中）。通过溶解法仍有新的研究进展（在开发中）。通过溶解分离法，可得到较纯的高分子材料。分离法，可得到较纯的高分子材料。利用溶解分离的废弃物可以是高分子与高利用溶解分离的废弃物可以是高分子与高分子的混合物或复合物，也可以是高分子与纸分子的混合物或复合物，也可

21、以是高分子与纸、金属、无机物等的混合物或复合物，如、金属、无机物等的混合物或复合物，如PE纸、纸、PE金属（用作乳制品的盒子、茶具等）金属（用作乳制品的盒子、茶具等），也有，也有PE、PET、尼龙、尼龙6、EVA、玻璃纸等复、玻璃纸等复合或多层复合而成的包装用薄膜材料。合或多层复合而成的包装用薄膜材料。分离用的溶剂可采用四氢呋喃（分离用的溶剂可采用四氢呋喃（THF）、）、二甲苯等溶剂。二甲苯等溶剂。. . 光学分离光学分离(1) (1) 一般光学分离一般光学分离对于带有各种颜色或透明怀不同的废塑料，可以通对于带有各种颜色或透明怀不同的废塑料，可以通过光学方法来加以分离。让光通过聚合物，测定透过

22、或过光学方法来加以分离。让光通过聚合物，测定透过或反射光的强度，可以分离出无色透明、半透明、不透明反射光的强度，可以分离出无色透明、半透明、不透明的塑料容器。如无色透明的塑料容器。如无色透明PETPET、绿色、绿色PETPET、半透明、半透明HDPEHDPE和和不透明不透明HDPEHDPE能被分离开来。美国能被分离开来。美国RUTGERRUTGER大学塑料循环中大学塑料循环中心（心（CPRRCPRR）的光学系统就利用光电光发射二极管探测器）的光学系统就利用光电光发射二极管探测器来辨别容器的颜色，敏感器检测透过光的强度变化，传来辨别容器的颜色，敏感器检测透过光的强度变化，传递信息结控制器，控制转

23、换机械装置进行分离。此系统递信息结控制器，控制转换机械装置进行分离。此系统有一系列检测和分离操作的步骤，首先分离透明无色的有一系列检测和分离操作的步骤，首先分离透明无色的容器，接着是有颜色的容器，再是半透明的，最后是不容器，接着是有颜色的容器，再是半透明的，最后是不透明的容器。透明的容器。许多以颜色分离为主的分离装置已开发出来，如许多以颜色分离为主的分离装置已开发出来，如UKUKBuild SortexBuild Sortex机器、机器、ParteksParteks颜色分离技术等，利颜色分离技术等，利用物质表面光反射特性的不同来分离物料，或把透明的用物质表面光反射特性的不同来分离物料，或把透明

24、的粒子、片料从黑色的原料中分离出来，或把黑色的料从粒子、片料从黑色的原料中分离出来，或把黑色的料从淡颜色的料中分离出来、或分离不同颜色的原料。先确淡颜色的料中分离出来、或分离不同颜色的原料。先确定一种标准颜色，让含有标准颜色粒子的混合物加入到定一种标准颜色，让含有标准颜色粒子的混合物加入到光学箱中，在粒子下落过程中，当照射到和标准色不同光学箱中，在粒子下落过程中，当照射到和标准色不同的物质粒子时，改变了光电放大管的输出电压并经增幅的物质粒子时，改变了光电放大管的输出电压并经增幅控制，瞬时地喷射压缩空气而改变异色粒子的下落方向控制，瞬时地喷射压缩空气而改变异色粒子的下落方向，这样就能将异色粒子分

25、离开来。，这样就能将异色粒子分离开来。CPRRCPRR也利用容器的编号来分离，像超市中也利用容器的编号来分离，像超市中使用的条码阅读器，可对不同编号的容器加以使用的条码阅读器，可对不同编号的容器加以分离。但首先要求生产容器的厂家需对容器加分离。但首先要求生产容器的厂家需对容器加以编号，如采用美国以编号，如采用美国SPISPI编号系统（参看下图）编号系统（参看下图）。( (2) X2) X光检测分离光检测分离美国得克萨斯州的美国得克萨斯州的AsomaAsoma乙烯基塑料瓶分选器公司乙烯基塑料瓶分选器公司与与CPRRCPRR合作，开发出合作，开发出X X光辐射传感装置，用来扫描和识光辐射传感装置，

26、用来扫描和识别别PVCPVC瓶。瓶子通过检测器，发现含有氯原子的瓶子就瓶。瓶子通过检测器，发现含有氯原子的瓶子就弹出来，并让其它瓶子通过。这种传感器是一种弹出来，并让其它瓶子通过。这种传感器是一种X X光荧光荧光分析器（光分析器（XRFXRF），由计算机控制此单元，根据得到的），由计算机控制此单元，根据得到的信息分离乙烯珐瓶（信息分离乙烯珐瓶（PVCPVC）。这种方法主要检测材料中）。这种方法主要检测材料中的氯原子，因为氯原子的的氯原子，因为氯原子的X X荧光辐射能较高，容易检测荧光辐射能较高，容易检测，而其它塑料的辐射能低。检测的强度与距离、容器的，而其它塑料的辐射能低。检测的强度与距离、容

27、器的形状、氯原子的含量以及容器上的异物如标签有关。形状、氯原子的含量以及容器上的异物如标签有关。因此此法有一些缺点：因此此法有一些缺点：对含氯的材料都对含氯的材料都视同仁，分离视同仁，分离PVCPVC时，往往混时，往往混有含偏氯乙烯的聚合物材料（阻隔材料层）；对阴燃的有含偏氯乙烯的聚合物材料（阻隔材料层）；对阴燃的含氯材料也不能分离开来；含氯材料也不能分离开来；含有标签纸的容器也不易检测分离。虽然脏物不含有标签纸的容器也不易检测分离。虽然脏物不会大大影响瓶子的荧光辐射强度，但纸标签可减少会大大影响瓶子的荧光辐射强度，但纸标签可减少X X光光的透过强度，因纸标签实际上对的透过强度，因纸标签实际上

28、对X X光是不透过的。光是不透过的。当然一般情况下不影响检测当然一般情况下不影响检测PVCPVC瓶。瓶。此外有许多方法，有加目标分子（如荧光化合物）到此外有许多方法，有加目标分子（如荧光化合物）到塑料中以促使塑料的识别分离，也有在聚合物的分子链塑料中以促使塑料的识别分离，也有在聚合物的分子链上引入某些可以识别的基团，如上引入某些可以识别的基团，如PVCPVC和和2 2巯基萘钠反应巯基萘钠反应，形成的产物可用，形成的产物可用UVUV装置来识别。人们正利用成像技术装置来识别。人们正利用成像技术、激光技术来试图分离聚合物，但这些方法需要严格的、激光技术来试图分离聚合物，但这些方法需要严格的操作条件，

29、并需要大量精确和可比较的数据。操作条件，并需要大量精确和可比较的数据。(3) (3) 红外光谱检测分离红外光谱检测分离 以上介绍的方法，如密度差分离往往不能以上介绍的方法，如密度差分离往往不能形成纯的分离，由于有些高分子材料的密度相形成纯的分离，由于有些高分子材料的密度相近或相同。熔融法也遇到类似的问题，溶解法近或相同。熔融法也遇到类似的问题，溶解法对相似聚合物也无能为力，静电分离也很难得对相似聚合物也无能为力，静电分离也很难得到纯的高分子。到纯的高分子。聚合物材料都有各自的红光特征吸收（常见聚合聚合物材料都有各自的红光特征吸收（常见聚合物的红外光谱参见前面物的红外光谱参见前面) )。利用这一

30、特性，扫描测定物。利用这一特性，扫描测定物料的红外光谱，与标准图谱比较，即可判定是何种聚合料的红外光谱，与标准图谱比较，即可判定是何种聚合物；根据判定对物料实现机械动作，从而加以分离。例物；根据判定对物料实现机械动作，从而加以分离。例如可以用检测电子的设备部件检测，其信号送到机械装如可以用检测电子的设备部件检测，其信号送到机械装置实现动作加以分离。这种技术主要利用其表面的反射置实现动作加以分离。这种技术主要利用其表面的反射技术，得到的信号经数学加工，然后与图谱的数据进行技术，得到的信号经数学加工，然后与图谱的数据进行比较，可区分出各种高分子材料。也可利用比较，可区分出各种高分子材料。也可利用F

31、TFTIRIR吸收吸收光谱进行分离，但因大部分产品具有不同的商业标签，光谱进行分离，但因大部分产品具有不同的商业标签，故对反射方法的应用产生影响。故对反射方法的应用产生影响。目前，人们开发出目前，人们开发出一一种新的红外光谱技术种新的红外光谱技术称近称近红外光谱（红外光谱（NIRNIR）技术，结合神经网络分析，对聚合物）技术，结合神经网络分析，对聚合物进行识别。红外光经特定的过滤器可得到近红外光谱，进行识别。红外光经特定的过滤器可得到近红外光谱，不同的聚合物具有不同的吸收光谱，根据测定的图谱指不同的聚合物具有不同的吸收光谱，根据测定的图谱指纹（纹（8008001700cm1700cm-1-1）

32、，输入计算机进行对照，然后再给），输入计算机进行对照，然后再给分离装置发出动作指令，使高分子材料分离。分离装置分离装置发出动作指令，使高分子材料分离。分离装置有几种，有多层喂料供给神经网络（有几种，有多层喂料供给神经网络（MLFMLF，分离准确率，分离准确率达达9898) )，FuzzyARTMAPFuzzyARTMAP神经网络神经网络( (分离准确率达分离准确率达9999) )，偏最小平方分离器（偏最小平方分离器（PLSPLS，分离准确率达，分离准确率达9494），自适），自适应的共振理论分离器（应的共振理论分离器（ARTART2a2a，分离准确率达，分离准确率达9191）等等，其中以神经网

33、络分离器最佳，分离准确度可达等等，其中以神经网络分离器最佳，分离准确度可达9999。具体过程可以这样描述：试样放在传送带上，大约具体过程可以这样描述：试样放在传送带上，大约以以1m1ms s速度运行，在卤灯照射下，经反射器反射，由速度运行，在卤灯照射下，经反射器反射，由光收集仪收集信号，经光学纤维转送到光栅光谱仪上进光收集仪收集信号，经光学纤维转送到光栅光谱仪上进行分析记录。操作时需进行巳知物质的数据信号输入，行分析记录。操作时需进行巳知物质的数据信号输入，然后进行检测。要注意的是：试样间距有一定要求，然后进行检测。要注意的是：试样间距有一定要求，如间隔如间隔1m1m，试样的方向可任意；试样应

34、透明或半透，试样的方向可任意；试样应透明或半透明，不透明的以及灰、棕、黑色样品不能使用，因会吸明，不透明的以及灰、棕、黑色样品不能使用，因会吸收多数收多数NIRNIR光；对类似材料如光；对类似材料如LDPELDPE和和HDPEHDPE目前还不能目前还不能识别分离，对识别分离，对PEPE和和PPPP有有5 5的误操作，对的误操作，对PETPET、PSPS、PVCPVC能有效分离，纯度可达能有效分离，纯度可达9797。9.9. 其它分离技术其它分离技术人们试用许多新技术来分离废塑料，如脉人们试用许多新技术来分离废塑料，如脉冲激光诱导的声音信号的技术就是其中之一，冲激光诱导的声音信号的技术就是其中之

35、一，其原理是激光给予激发能，光子声学（其原理是激光给予激发能，光子声学（PAPA）传）传感器吸收能量，发出信号，信号经处理，可以感器吸收能量，发出信号，信号经处理，可以判断是何种高分子。物品的形状、组分等均会判断是何种高分子。物品的形状、组分等均会影响影响PAPA信号的瞬时结构和频率谱。这种技术要信号的瞬时结构和频率谱。这种技术要求试样表面使用敏化剂，以防止试样的变化（求试样表面使用敏化剂，以防止试样的变化（如融化）。如融化）。三、三、 高分子材料的粉碎及其设备高分子材料的粉碎及其设备广义的粉碎是指从外部对物体施以压（压缩）、打广义的粉碎是指从外部对物体施以压（压缩）、打（打击）、切（切割、剪

36、切）、摩擦等力，使物体破碎（打击）、切（切割、剪切）、摩擦等力，使物体破碎、尺寸变小等操作的总称。从所得制品即被粉碎后的粒、尺寸变小等操作的总称。从所得制品即被粉碎后的粒废看，大致可分为把大尺寸物体破碎到某种程度的粗碎废看，大致可分为把大尺寸物体破碎到某种程度的粗碎，和破碎到所谓粉体状态的狭义的粉碎两类。但是，即，和破碎到所谓粉体状态的狭义的粉碎两类。但是，即使粉碎原理完全相同，由于设备大小不同也使粉碎产物使粉碎原理完全相同，由于设备大小不同也使粉碎产物的粒度各异，因此明确区分各种概念是困难的。按粉碎的粒度各异，因此明确区分各种概念是困难的。按粉碎程度的不向，可以把粉碎划分为粗碎、中碎、细碎，

37、细程度的不向，可以把粉碎划分为粗碎、中碎、细碎，细碎可以进一步划分为微粉碎、超微粉碎、特超微粉碎。碎可以进一步划分为微粉碎、超微粉碎、特超微粉碎。高分子材料的破碎大致分为剪切破碎和冲击破碎。当高分子材料的破碎大致分为剪切破碎和冲击破碎。当废料物块太大时，不能直接使用破碎饥，需先利用切割废料物块太大时，不能直接使用破碎饥，需先利用切割机把物料切割成可以装入破碎机进料口的程度。例如，机把物料切割成可以装入破碎机进料口的程度。例如，汽车、船只等大型废料需先拆卸，而拆卸往往采用切割汽车、船只等大型废料需先拆卸，而拆卸往往采用切割作业，切割有射流切割法、气割法、等离子切割法、激作业，切割有射流切割法、气

38、割法、等离子切割法、激光束切割法等。新型破碎机往往兼有剪切和冲击破碎的光束切割法等。新型破碎机往往兼有剪切和冲击破碎的功能，可将主要功能为剪切作用的称作剪切破碎饥，而功能，可将主要功能为剪切作用的称作剪切破碎饥，而将主要起冲击作用的称为冲击破碎机。相比之下，剪切将主要起冲击作用的称为冲击破碎机。相比之下，剪切破碎处理速度小，容易受到混入杂质的影响，但它具有破碎处理速度小，容易受到混入杂质的影响，但它具有破碎后物料粒度均匀的优点。破碎后物料粒度均匀的优点。1. 1. 常温破碎常温破碎剪切破碎是靠固定刀和可活动刀（有往复式刀、旋剪切破碎是靠固定刀和可活动刀（有往复式刀、旋转刀等）之间的啮合作用来剪

39、切废物，刀间的啮合可将转刀等）之间的啮合作用来剪切废物，刀间的啮合可将废物切开或割裂。冲击破碎靠装在中心轴上高速旋转的废物切开或割裂。冲击破碎靠装在中心轴上高速旋转的旋转刀（亦称冲击刀、转子或锤）的强有力的冲击作用旋转刀（亦称冲击刀、转子或锤）的强有力的冲击作用而破碎物料。经受一次冲击不能破碎的废料撞到固定刀而破碎物料。经受一次冲击不能破碎的废料撞到固定刀（亦称冲撞板、剪切刀或切割刀具）进一步破碎，撞击（亦称冲撞板、剪切刀或切割刀具）进一步破碎，撞击弹回的废物被挤夹在旋转刀和固定刀之间靠剪切作用（弹回的废物被挤夹在旋转刀和固定刀之间靠剪切作用（也有挤压作用和湃擦作用）破碎。也有挤压作用和湃擦作

40、用）破碎。2. 2. 低温破碎低温破碎干式常温破碎具有噪音大、振动强、粉尘多（污染干式常温破碎具有噪音大、振动强、粉尘多（污染环境）、消耗动力大等缺点。为了解决这些问题，开发环境）、消耗动力大等缺点。为了解决这些问题，开发了冷冻低温破碎技术。利用材料在低温下能发生脆化、了冷冻低温破碎技术。利用材料在低温下能发生脆化、破碎容易等特点，尤其对于常温下难以破碎的固体废物破碎容易等特点，尤其对于常温下难以破碎的固体废物，如轮胎、家用电器等特别适用。此外，利用材料的脆，如轮胎、家用电器等特别适用。此外，利用材料的脆化温度不同可进行材料的分离或分选。化温度不同可进行材料的分离或分选。与常温破碎比较，低温破

41、碎有其特点：与常温破碎比较，低温破碎有其特点：不同材质的脆化温度不同，因而在操作温度下不不同材质的脆化温度不同，因而在操作温度下不同材质有不同的破碎程度同材质有不同的破碎程度( (或块度或块度) )，但同一种材质破碎，但同一种材质破碎后的粒度较均勺，可进一步筛分。这样含有复合材质的后的粒度较均勺，可进一步筛分。这样含有复合材质的废物料可以有效地粉碎分离。废物料可以有效地粉碎分离。破碎后的形状适合于进一步分离。破碎后的形状适合于进一步分离。低温冷却的介质或制冷剂常常用液氦。液氮致冷温低温冷却的介质或制冷剂常常用液氦。液氮致冷温度低、无毒、无反应、无爆炸、资源丰富，但制造液氮度低、无毒、无反应、无

42、爆炸、资源丰富，但制造液氮需消耗大量能量。能否有效益是低温破碎技术实用化的需消耗大量能量。能否有效益是低温破碎技术实用化的关键。目前，由于液氮的价格昂贵，因此低温破碎的对关键。目前，由于液氮的价格昂贵，因此低温破碎的对象仅限于常温破碎困难的废物。日本对低温破碎进行了象仅限于常温破碎困难的废物。日本对低温破碎进行了实验，对汽车轮胎、电线、塑料薄膜、家用电器等进行实验，对汽车轮胎、电线、塑料薄膜、家用电器等进行了间歇与连续式低温破碎，与常温干式破碎相比，动力了间歇与连续式低温破碎，与常温干式破碎相比，动力消耗减到消耗减到1 14 4以下，噪音约降低以下，噪音约降低7dB7dB，振动约减轻，振动约减

43、轻1/41/4，可望获得实际应用。可望获得实际应用。聚乙烯的脆化温度为聚乙烯的脆化温度为9595至至135135，聚丙烯的，聚丙烯的脆化温废约脆化温废约0 0至至2020。以对它们的混合废料破碎分离。以对它们的混合废料破碎分离为例，将塑料放在为例，将塑料放在4m4m长皮带运输机上，在装有长皮带运输机上，在装有300mm300mm厚厚隔热板的冷却槽内移动。从槽顶喷入液氮，隔热板的冷却槽内移动。从槽顶喷入液氮，4min4min后，温后，温度可降为度可降为7575，62min62min后温度降为后温度降为167167。研究表明。研究表明，采用具有拉伸、弯曲、压缩作用力的破碎机时，所需，采用具有拉伸、

44、弯曲、压缩作用力的破碎机时，所需动力高于常温破碎；采用带冲击力的破碎机时，所需动动力高于常温破碎；采用带冲击力的破碎机时，所需动力低于常温破碎。若以冲击为主，结合张力和剪切力破力低于常温破碎。若以冲击为主，结合张力和剪切力破碎，低温破碎效果会更佳。碎，低温破碎效果会更佳。轮胎的低温破碎如图所示，废轮胎轮胎的低温破碎如图所示，废轮胎T T经皮带运输机经皮带运输机送至穿孔机穿孔后，经喷洒式冷却装置预冷再进行浸送至穿孔机穿孔后，经喷洒式冷却装置预冷再进行浸没冷却。通过辊式破碎机破碎，可分离成没冷却。通过辊式破碎机破碎，可分离成“橡胶和夹丝橡胶和夹丝布布”与与“车轮圆缘车轮圆缘”两部分。前者送入锤式破

45、碎机进行两部分。前者送入锤式破碎机进行一次破碎，破碎后再经筛选机按大小不同进行分选；后一次破碎，破碎后再经筛选机按大小不同进行分选；后者经皮带输送机送至磁选机进行磁选。者经皮带输送机送至磁选机进行磁选。3. 3. 高分子材料的粉碎设备高分子材料的粉碎设备高分了材料的粉碎与其它材料的粉碎有所高分了材料的粉碎与其它材料的粉碎有所不同，如前所述，常用剪切式和冲击式粉碎机不同，如前所述，常用剪切式和冲击式粉碎机。粉碎机的大小、粉碎条件不同会产生粒度不。粉碎机的大小、粉碎条件不同会产生粒度不向的粉碎品。向的粉碎品。（1）压缩式粉碎机（颚式压碎机）压缩式粉碎机（颚式压碎机）（2）冲击式粉碎机（锤式破碎机）

46、冲击式粉碎机（锤式破碎机）（3）切割（剪断）式粉碎机（切割碾压机）切割（剪断）式粉碎机（切割碾压机）（4）敲击式粉碎机（锥形球磨机）敲击式粉碎机（锥形球磨机）（5 5）磨擦式粉碎机磨擦式粉碎机摩擦式粉碎机有很多种，盘磨、辊磨是在辊轮与其摩擦式粉碎机有很多种，盘磨、辊磨是在辊轮与其相接触的盘或会环间将物料进行磨碎的设备。搅拌磨碎相接触的盘或会环间将物料进行磨碎的设备。搅拌磨碎是利用搅拌使被碎物相互摩擦而粉碎，流体能量磨则借是利用搅拌使被碎物相互摩擦而粉碎，流体能量磨则借助高压气体使被碎物高度加速，使被碎物之间或与器壁助高压气体使被碎物高度加速，使被碎物之间或与器壁相互冲撞而粉碎。相互冲撞而粉碎。

47、在实际工作中，选择粉碎机，除要考虑被碎物的特在实际工作中，选择粉碎机，除要考虑被碎物的特性外，还要考虑以下几项：性外，还要考虑以下几项：（1 1）动力消耗越小越好；）动力消耗越小越好；（2 2）处理能力大小；）处理能力大小；（3 3）粉碎品粒型，粒型整齐的，粒度分布窄；）粉碎品粒型，粒型整齐的，粒度分布窄；（4 4）噪音控制，振动小噪声小，）噪音控制，振动小噪声小，（5 5）粉尘多少；）粉尘多少；（6 6）粉碎过程中不发生熔融和物料变质；）粉碎过程中不发生熔融和物料变质；（7 7）安全、耐用。）安全、耐用。四、四、 高分子材料的纯化及其设备高分子材料的纯化及其设备1. 1. 高分子材料的清洗高

48、分子材料的清洗高分子废料常常含有杂物，因此有必要进行清洗。高分子废料常常含有杂物，因此有必要进行清洗。一般说来，高分子废料经粉碎后，要进行预洗，以除去一般说来，高分子废料经粉碎后，要进行预洗，以除去污染物如石子、金属、玻璃等杂物，避免在随后的处理污染物如石子、金属、玻璃等杂物，避免在随后的处理如造粒过程中损坏切割刀刃或机械设备。之后加入含水如造粒过程中损坏切割刀刃或机械设备。之后加入含水洗涤剂，进行湿磨，一边粉碎一边洗涤，进一步洗净。洗涤剂，进行湿磨，一边粉碎一边洗涤，进一步洗净。湿磨可以防止因摩擦热引起的降解。沈涤剂的浓度、混湿磨可以防止因摩擦热引起的降解。沈涤剂的浓度、混合操作的能力、水温

49、、洗涤时间等都会对洗涤效果产生合操作的能力、水温、洗涤时间等都会对洗涤效果产生影响（需优化条件）。第二次洗涤的水可作为第一次洗影响（需优化条件）。第二次洗涤的水可作为第一次洗涤用水，通常在第二阶段要除去标签纸并分离开。洗涤涤用水，通常在第二阶段要除去标签纸并分离开。洗涤后再进行干燥。后再进行干燥。来自容器的油腻物质会在洗涤过程中发生乳化，故来自容器的油腻物质会在洗涤过程中发生乳化，故使用再生水前要除去乳化居、油及污染物，沉积在槽底使用再生水前要除去乳化居、油及污染物，沉积在槽底部的污泥层可分离出来，易除去。湿磨后，除去湿磨机部的污泥层可分离出来，易除去。湿磨后，除去湿磨机中的粉碎料和分离槽中的

50、污染物质，材料随后进行分离中的粉碎料和分离槽中的污染物质，材料随后进行分离。分离可采用旋转式分离器，将材料分成重组分（。分离可采用旋转式分离器，将材料分成重组分（PVCPVC，PSPS及其它）和轻组分（及其它）和轻组分（PEPE，PPPP）。分离后的物质进行）。分离后的物质进行脱水，脱水之后进行热干燥。脱水一般采用离心脱水，脱水，脱水之后进行热干燥。脱水一般采用离心脱水，和洗衣机脱水一样。和洗衣机脱水一样。作为清洗方法，有人认为超声波清洗效果较好，这作为清洗方法，有人认为超声波清洗效果较好，这种方法可以减少传统方法水洗时难以除掉的细微粘附物种方法可以减少传统方法水洗时难以除掉的细微粘附物，得到

51、清洁度很好的碎片。，得到清洁度很好的碎片。2. 2. 高分子材料的溶解与沉淀高分子材料的溶解与沉淀热塑性高分子材料除了清洗外，还可用溶剂溶解进热塑性高分子材料除了清洗外，还可用溶剂溶解进行处理。高分子材料选用适当的溶剂进行溶解，然后在行处理。高分子材料选用适当的溶剂进行溶解，然后在沉淀剂中沉淀出，可以得到纯度较高的聚合物材料。由沉淀剂中沉淀出，可以得到纯度较高的聚合物材料。由于聚合物在使用过程中，高分子会老化；而且材料加工于聚合物在使用过程中，高分子会老化；而且材料加工过程中引入不同量的填料、助剂、颜料等，因此通过选过程中引入不同量的填料、助剂、颜料等，因此通过选择适当的溶剂，可以提纯高分子材

52、料。虽然溶解使用溶择适当的溶剂，可以提纯高分子材料。虽然溶解使用溶剂后会造成污染，只外回收成本也会提高，不过，纯化剂后会造成污染，只外回收成本也会提高，不过，纯化会带来附加值，在应用中还是有实际意义。会带来附加值，在应用中还是有实际意义。五、五、 高分子泡沫材料的处理高分子泡沫材料的处理泡沫高分子材料主要用作包装的防震材料，在废弃泡沫高分子材料主要用作包装的防震材料，在废弃物数量小，其质量比例是比较小的，但体积大。高分子物数量小，其质量比例是比较小的，但体积大。高分子泡沫废料给废物处理带来困难，因其填埋体积大，焚烧泡沫废料给废物处理带来困难，因其填埋体积大，焚烧热量大，热值达热量大，热值达l0

53、500kcall0500kcalkgkg，易损坏焚烧炉，冒烟，易损坏焚烧炉，冒烟污染环境。泡沫塑料主要是污染环境。泡沫塑料主要是PSPS、PEPE及及PUPU，此外还有，此外还有PPPP和和PVCPVC。回收的泡沫体积大，若收集和运输过程中不加处。回收的泡沫体积大，若收集和运输过程中不加处理，就像是运送理，就像是运送“空气空气”，运载量非常少。故废弃的泡，运载量非常少。故废弃的泡沫高分子材料需进行脱泡处理。沫高分子材料需进行脱泡处理。旋转式脱泡机如图所示，机器尺寸长为旋转式脱泡机如图所示，机器尺寸长为3.4m3.4m，宽，宽4.56m4.56m，高，高1.4m1.4m，有两个轧辊平行排列。在处

54、理泡沫，有两个轧辊平行排列。在处理泡沫PSPS时，轧辊内用丙烷气加热至表面温度约为时，轧辊内用丙烷气加热至表面温度约为220220，将泡，将泡沫沫PSPS放入两辊之间，加热并压缩，粘附的放入两辊之间，加热并压缩，粘附的PSPS可用刮取机可用刮取机刮出。机器处理能力每小时可达刮出。机器处理能力每小时可达8080100kg100kg。控制轴辊。控制轴辊温度，可使两辊表面温度相差约温度，可使两辊表面温度相差约3030。通过温差使附于。通过温差使附于两辊上的两辊上的PSPS熔体向高温一辊集中，从而易于刮取。这种熔体向高温一辊集中，从而易于刮取。这种机器体积小，能装上卡车，便于泡塑料的现场处理。机器体积

55、小，能装上卡车，便于泡塑料的现场处理。西德埃森塑料加工研究所将泡沫体加热至西德埃森塑料加工研究所将泡沫体加热至110110保保持持7min7min，体积可减少到原来的，体积可减少到原来的4040，如果进一步减压至，如果进一步减压至1.33kPa1.33kPa后，再恢复到常压，体积将缩到原来的后，再恢复到常压，体积将缩到原来的6.56.5密度达密度达65kg65kgm3m3。PSPS泡沫用少量洽剂处理，可大大缩小体积。根据问泡沫用少量洽剂处理，可大大缩小体积。根据问收收PSPS的用途，可适当使用溶剂。英国专利曾将的用途，可适当使用溶剂。英国专利曾将PSPS用苯乙用苯乙烯处理，每公斤烯处理，每公斤

56、PSPS仅加入仅加入100m1100m1的苯乙烯，即可完全变的苯乙烯，即可完全变成块状而沉积于容器底部。若在混合物中加入过氧化物成块状而沉积于容器底部。若在混合物中加入过氧化物，加热至，加热至120120150150，苯乙烯可聚合形成再生料。若用，苯乙烯可聚合形成再生料。若用甲苯等少量溶剂处理，也可大大缩小体积，在密封容器甲苯等少量溶剂处理，也可大大缩小体积，在密封容器中尤为显著。中尤为显著。利用压缩摩擦热，也可使泡沫塑料在瞬时熔融凝固利用压缩摩擦热，也可使泡沫塑料在瞬时熔融凝固，如图所示。按照此法用风扇从料斗吸入泡沫，如图所示。按照此法用风扇从料斗吸入泡沫PSPS细粒（细粒（151530mm

57、30mm），受右侧半球面体高速旋转（直径），受右侧半球面体高速旋转（直径180mm180mm，转速转速252530r30rs)s)的离心力和气压作用，细粒被压入两的离心力和气压作用，细粒被压入两个球面体摩擦面的间隙，受摩擦热作用在瞬时间内熔融个球面体摩擦面的间隙，受摩擦热作用在瞬时间内熔融，凝固后被弹出外部。用此法设备费用可减少三分之二，凝固后被弹出外部。用此法设备费用可减少三分之二，维护费用节省二分之一。，维护费用节省二分之一。六、六、 高分子材料的干燥高分子材料的干燥1. 1. 干燥原理干燥原理干燥是将材料中所含水、溶剂等可挥发成分气化除干燥是将材料中所含水、溶剂等可挥发成分气化除去的操作

58、，它在塑料加工过程中是极重要的基本操作。去的操作，它在塑料加工过程中是极重要的基本操作。废塑料经清洗或存放后吸附的水分都要进行干燥。干燥废塑料经清洗或存放后吸附的水分都要进行干燥。干燥过程类型很多，可根据材料的特性、形态、干燥过程中过程类型很多，可根据材料的特性、形态、干燥过程中材料变化、干燥机理等情况，选择适当的干燥装置和干材料变化、干燥机理等情况，选择适当的干燥装置和干燥条件。燥条件。2.2.干燥设备干燥设备作为干燥介质，除空气外还可用氮气等惰性气体，作为干燥介质，除空气外还可用氮气等惰性气体，氮气用于干燥含有大量溶利的物料，也可减压氮气用于干燥含有大量溶利的物料，也可减压9 9真空）真空）干燥。根据加工目的、材料特性及形态的不同，可选用干燥。根据加工目的、材料特性及形态的不同，可选用不同的干燥设备。对于刚从水溶液中取出的废料，可用不同的干燥设备。对于刚从水溶液中取出的废料，可用旋转式甩干机干燥后再用以下干燥机进一步干燥。旋转式甩干机干燥后再用以下干燥机进一步干燥。（1 1）箱式热风干燥机）箱式热风干燥机（2 2）斗式鼓风干燥机（如图）斗式鼓风干燥机（如图）（3 3）斗式搅