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，如阻燃劑、雙酚A和鄰苯二甲酸酯，對動物和人類健康，特別是內分泌系統產生了不利影響。

　　

　　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，從而導致分子結構的變化。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生永久的化學變化。

　　

　　熱固性塑料具有高尺寸和熱穩定性、優異的熱性能和電絕緣性能以及高剛性，這是由于其內部存在具有共價鍵合原子的三維（3D）網絡的高度交聯。

　　

　　

　　

　　與熱塑性塑料相比，堅固的交聯結構可以抵抗更高的溫度，從而產生更高的熱穩定性。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。一級回收廣泛用于回收工業中的工藝廢料。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塑料廢料基本結構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，以生產透明、清潔、高質量和同質的最終產品。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雜的塑料垃圾。

　　

　　三級/化學回收（Tertiary/Chemical Recycling）：化學/原料/三級循環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，將塑料廢料轉化為碳氫化合物燃料或化學品來實現的。化學回收可有效處理高度污染和不均勻的聚合物，并將其轉化為高質量的產品，與機械回收相比，這是一種更好的替代方法。然而，由于經濟性問題和技術原因，化學回收的應用受到限制。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/四級循環利用意味著燃燒塑料垃圾以產生電能、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。

　　

　　聚合物回收的最優方法

　　

　　雖然與其他技術相比，塑料垃圾的機械回收是一種更可持續的解決方案，但由于無法回收復雜的塑料垃圾，該方法不適用于大規模的聚合物回收。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勢。

　　

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

　　

　　主要參考文獻：

　　

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　　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.