型創科技 / 王海滔 應用工程師
前言
經濟合作與發展組織(OECD)的一份新報告顯示，全球塑料垃圾的產生量持續增加，每年超過4.6億噸流入環境中，混合的後垃圾只有9%被成功回收。從源頭上落實垃圾分類、回收、再造，可大幅度提升回收效率。
在射出生產過程中，不管是自動化、半自動化還是人工操作流程，都會不同程度的產生漏料、混料等現象，由此就會產生多種材料混合廢料。由於無法分離聚合物，幾乎所有熱塑性塑料最終都流入土壤、海洋或焚化爐中。塑料在焚化過程中會產生粉塵濃煙以及釋放出有毒氣體，給環境造成很大的汙染，若採用填埋處理，塑料在土壤中需要很長的時間才能降解，因此給土地也造成嚴重汙染。而流入海洋的塑料，更是會嚴重破壞生態環境，危害到生物生存。
而採用塑料分離技術可以有效地對各種塑料進行分類回收再利用，不但可以減輕環境汙染的壓力，還可以對各種有限的塑料資源進行回收利用。塑料生產和加工過程廢棄的塑料，其品種單一，沒有汙染和老化，更適合單獨收集和處理。
破碎和分選方法
一般根據其性質選用合適的破碎機，採用比重法、靜電法、浮游選礦法、磁力法、篩分法、風力法、顏色分離法、X射線分離法、近紅外線分離法等多種方法將廢塑料進行破碎和分選。下面挑選常見幾種分選方法進行簡要說明原理。
比重法
對於雜質較少的塑料混合料，比重分選法是成本較低的好選擇，常應用於ABS、ABS/PC、PP、PS、PE、PET等。以多種塑料及粉塵的混合料為例，其分離原理為：
- 將多種塑料及粉塵的混合料由風機下料口倒入，利用對氣流的阻力和重力形成的合力差，先將粉塵與塑膠混合料分離；
- 在水池中注入清水，倒入去粉塵的塑料混合料並充分攪拌後靜置，利用塑料與溶液之密度差形成的沉浮特性，先分離密度小於水的塑膠浮出，用甩乾機甩乾；
- 再通過加入密度調劑，逐步使密度不同的材料上浮後撈出，用甩乾機甩乾；
- 一般根據塑膠的密度選擇密度調劑，如分離密度大於水的混合料則使用工業鹽或氯化鈣，而分離密度小於水的混合料則使用酒精進行中和。
靜電分選法
靜電分選一般針對無金屬雜質的混合塑料，包含ABS、PS、PP、PE、PO、PPO、PET、PVC、尼龍等進行大批量精密分選，其優勢在於分選精度高、乾燥式分離、能穩定保障再造粒子的純度與產量等。其分離原理為：
- 先對塑料混合料進行計量與加熱除濕，在保證乾燥的狀態下輸送至攪拌系統摩擦，利用介電常數的不同使塑料帶上不同的電荷；
- 然後進行靜電分選系統，篩選出成品塑料入成品倉，部分二次分選物料則回流循環分選；
- 剩餘的雜質會定期送至雜料倉。
溫度分選法
溫度分選法常見為「熔點分選」及「脆化溫度分選」。
- 熔點分選：是利用塑料的不同熔融溫度來分離，適用於混合熔點差異較大的塑料。其分離的原理為將塑料混合料放置傳送帶上，逐步通過不同溫度級別的加熱室中。在此過程中，融化的塑膠將熔化附著在傳送帶上，最後通過機械收集。
- 脆化溫度分選：是利用各種塑料不同的脆化溫度，將混合料進行有選擇性地脆化粉碎，實現塑料分離。適用於聚氯乙烯與聚乙烯混合物的分離，因聚氧乙烯的脆化溫度為-41，而聚乙烯的脆化溫度在-100°C以下。此外，還可以用於聚氯乙烯和PET瓶的分離。
- 應用舉例：分離聚氯乙燒與聚乙烯混合料:先將混雜料投入冷卻器中，冷卻至-50°，然後送入粉碎機中粉碎，因聚氯乙燒脆化而被粉碎，再進行篩選，使與未粉碎的聚乙烯分離。
近紅外線分選法
利用近紅外線處理技術，近紅外線具有識別有機材料的功能。其分離原理為：採用近紅外線光譜特徵波長識別廢塑料技術，通過近紅外光過濾器識別塑料，然後根據待回收的塑料片的組份，依次將標準塑料片進行破碎處理，利用近紅外光譜裝置獲取每種破碎後的標準塑料片的近紅外光譜數據，然後進行塑料的分類選別。
這種方法雖然比較簡單，處理的速度比較快，但是近紅外線在利用光譜識別分選時，容易受到各種熱源、光的干擾，紅外穿透力差，分辨準確性較低。
總結
回收的手段在不斷發展，目前更是有美國的學者團隊研究出使用「溶劑定向回收和沉澱」工藝分離塑料中的聚合物，而且分離出的材料還能製造新的材料，回收多層塑料效益最高達40%。期待團隊早日攻克溶液功效、成本和對環境影響的平衡，造福人類，保護地球環境。
全球已有近90個國家和地區出臺了控制或者禁止一次性不可降解塑料製品的相關政策和規定。禁塑正在成為全球保護環境的共識和共同舉措，回收廢塑料不失為從根源上減少汙染的有效方法之一。
參考資料
[1].經濟合作與發展組織(OECD) 《全球塑料展望：到 2060 年的政策情景》https://www.oecd.org/environment/global-plastic-waste-set-to-almost-triple-by-2060.htm
[2].黎土煜學術論文《車用塑料摩擦高壓靜電分選荷電機理及運動特性研究》http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10674-1018715144.htm
[3].合肥美亞光電技術公司專利《一種雙紅外在線塑料材質分選裝置》https://wenku.baidu.com/view/3beecf29af51f01dc281e53a580216fc710a5329.html?_wkts_=1689067490741
[4].福清福捷塑膠公司專利《塑膠混合材料的分離方法》https://xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show?paperid=f1bf4d7b1dd8bb75a36bfc20580e7753&site=xueshu_se
[5].分析9種廢塑料分選技術特性https://www.mining120.com/tech/show-htm-itemid-107195.html
圖片來源
[1].首圖引用自https://www.freepik.com/free-photo/plastic-trash-seaside_7541047.htm
[2].圖1引用自https://www.freepik.com/free-vector/garbage-recycling-isometric-design-concept_6169370.htm
文章來源：SMART Molding雜誌