葉晉浦

中國紡織科學研究院有限公司 生物源纖維制造技術(shù)國家重點實驗室 北京 100025

1 引言

隨著環(huán)保要求的提高，袋式除塵器因具有除塵效率高、捕集粒徑范圍大、能適應高溫、高濕、高濃度、微細粉塵、吸濕性粉塵、易燃易爆粉塵等特點，而被越來越廣泛地應用到燃煤電廠等行業(yè)的高溫煙氣除塵過程中。在眾多過濾材料中，燃煤電廠主要以PPS 纖維以及PPS 和PTFE 混纖作為濾袋應用在袋式除塵器中。

PPS 是一種半結(jié)晶性熱塑性特種工程塑料，具有機械強度高、耐高溫、耐化學藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。PTFE 俗稱“塑料王”，具有抗酸抗堿，抗各種有機溶劑的特點，且耐高溫，在高溫下具有高強度保持率。因此，制得的濾袋可適應含有化學腐蝕性物質(zhì)的煙氣粉塵，使用壽命長，除塵效果好。

耐高溫袋式除塵器得到廣泛應用的同時，也會產(chǎn)生數(shù)目龐大的、難于降解的廢舊濾袋，如果處理不當會嚴重污染環(huán)境。另外，PPS 和PTFE 具有潛在回收再利用價值，尤其是全球不可再生資源日趨緊張，節(jié)約和循環(huán)利用資源是必然趨勢。

2 電廠廢舊濾袋的處理方法

2.1 填埋

填埋法是指將廢舊濾袋送入指定填埋場填埋。填埋會占用大量土地資源，廢舊濾袋難以降解，附著的粉塵中含有重金屬、二噁英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)，如果填埋場處理不當出現(xiàn)滲漏會對土壤、地下水等造成污染；為避免廢舊濾袋在長途運輸過程中成為流動污染源而污染周圍環(huán)境[1]，需要配備專車運輸。

2.2 焚燒

焚燒廢舊濾袋可回收熱能，需使用專用焚燒爐,流動床式燃燒爐、浮游式燃燒爐、轉(zhuǎn)爐式燃燒爐等[2]。廢舊濾袋的焚燒雖能實現(xiàn)能源回收，但會造成大氣污染，因此焚燒后的廢氣需配置相應的尾氣處理裝置。

PPS 經(jīng)高溫焚燒后產(chǎn)生CO、CO2和SOX 等氣體，需用組合方式處理廢氣：（1）再生器吸附脫除SOX—CO鍋爐—靜電除塵；（2）CO 鍋爐、靜電除塵—濕式洗滌吸收脫硫；（3）PTFE焚燒后會產(chǎn)生大量的HF 等含氟有毒有害氣體，需利用吸收工藝吸收HF[3-4]以其它技術(shù)手段處理含氟化合物。

2.3 回收再利用

回收再利用是指廢舊濾袋經(jīng)過切碎、除粉塵、分離、熔融共混改性、造粒等工序制得產(chǎn)品。

2.3.1 除粉塵方法

2.3.1.1 水洗法

回收再利用的廢舊濾袋可通過水洗的方法去除其中的粉塵。姜家美等[5]發(fā)明了廢舊濾袋經(jīng)過切碎工序、開松工序、超聲波清洗工序、還原工序、成品工序處理成為與同類高分子纖維相當?shù)某善房稍偕玫母叻肿永w維。朱海霖等[6]發(fā)明了將廢舊PTFE 濾袋依次采用表面活性劑溶液、氧化劑溶液和有機酸溶液漂洗并烘干，得到純凈的廢舊PTFE 濾袋。杜永林[7]發(fā)明了一種廢舊濾袋中的PPS 回收方法及其系統(tǒng)，包括清洗裝置，烘干裝置、分割裝置、分層裝置和開松裝置。北京國興五佳高分子纖維再生科技有限公司利用此發(fā)明建成了400tPPS 回收再利用生產(chǎn)線[8]。

廢舊濾袋表面含有大量的粉塵，表面含有重金屬、二噁英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)，在清洗廢舊濾袋時就會產(chǎn)生大量的污水和污泥。而且這些含有重金屬、二噁英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)的污泥屬于危險化學品[1]，如果洗滌過程加入各種化學清洗劑又進一步增加了廢水中污染物成分，這些廢水如不進行有效處理會造成水環(huán)境污染，隨意排放的污水還會造成土地資源污染，因此為保護我們賴以生存的水資源和土地資源，清洗廢舊濾袋產(chǎn)生的廢水要配備相應的水處理和水循環(huán)再利用系統(tǒng)，廢棄物要進行有效環(huán)保處理。

2.3.1.2 機械法

機械法是依靠重力、離心力等機械力將粉塵脫離廢舊濾袋。王茂盛等[9]發(fā)明了一種廢舊濾袋處理裝置，離心裝置中的攪拌軸高速旋轉(zhuǎn)拍打破碎后的廢舊濾袋，粉塵在離心力的作用下清除。此方法利用離心原理去除粉塵，無需水洗，清除的粉塵可集中處理或再利用，是環(huán)境友好的除粉塵方法。

2.3.2 PPS 和PTFE 混纖的分離方法

近年來，燃煤電廠為延長高溫濾袋的使用壽命，越來越多地應用PTFE和PPS 共混纖維來生產(chǎn)濾袋，截至2016年，新建的高溫濾袋除塵系統(tǒng)大部分采用PTFE/PPS 共混纖維, 共混比例為20%～60%。

PTFE 是極好的防粘材料，這種性能又使它與其他材料的表面粘合極為困難，與PPS 沒有相容性，因此在開發(fā)分離后PPS 的回收再利用技術(shù)中，摻雜PTFE 的PPS 的物性會大大降低，同時，分離后PTFE 的回收再利用也直接影響到PPS 回收利用的可實施性。故必須將兩種纖維分離才能具有再利用價值。由此對廢舊PTFE/PPS 濾袋回收工藝技術(shù)提出更多的挑戰(zhàn)。

王茂盛等[10]發(fā)明了一種回收廢舊濾袋中PTFE 纖維和PPS 的方法，該方法包括以下步驟：（1）熱熔，在250℃～260℃的溫度下，熱熔廢舊濾袋直至完全熔化破碎；（2）將冷卻后的塊狀熱熔物破碎成粉末、纖維、塊狀固形物的混合物篩分；（3）將混合物篩分，纖維和粉末回收，塊狀固形物返回破碎步驟。該方法可粗略分離PPS 和PTFE，但篩分的PTFE 纖維中含有PPS粉料，同時PPS 篩分料中也含有PTFE纖維，因此分離效果不佳。

王光應等[11]發(fā)明了一種廢舊PPS/PTFE 混紡廢舊濾袋的分離方法，該方法利用冷凍后PPS 纖維與PTFE 纖維脆性的不同，在-100℃～200℃的溫度區(qū)間內(nèi)，PPS 纖維脆化成粉末，而PTFE纖維不發(fā)生變化，從而利用機械篩分的手段將二者有效分離，分離效率可達99%。

2.3.3 PPS 的回收利用

2.3.3.1 纖維再利用

清洗后的廢舊濾袋經(jīng)過開松后得到PPS 再生纖維，具有阻燃、耐高溫、耐腐蝕、絕緣等特點，主要應用于無紡布和絮狀填料、保溫材料、建筑材料等。

2.3.3.2 熔融共混改性

純PPS 濾袋和分離后得到的PPS回收料，通過化學改性和玻纖增強生產(chǎn)的工程塑料產(chǎn)品，具有較好的力學性能，用途廣泛。孫正濱等[12]發(fā)明了一種廢舊PPS 濾袋回收再利用的方法，該方法采用開松碎化的廢舊PPS 濾袋與有機改性劑、抗氧劑和抑酸劑混合，得到改性后的粒料具有良好的力學性能和加工性能，與市售的純PPS 力學性能相當，有的甚至優(yōu)于市售的純PPS，從而使得廢舊PPS 濾袋得到了有效的應用。

葉晉浦等[13]發(fā)明了一種回收的PPS 組合物及其制備方法，該方法向干燥后的回收的PPS 中加入增韌改性劑、抗氧化劑后混合均勻，得到中間混合物料與玻璃纖維共同依次經(jīng)過熔融擠出、冷卻、造粒后得到回收的PPS 組合物。

回收PPS 生產(chǎn)的工程塑料產(chǎn)品具備耐腐蝕、耐高溫、絕緣等特點，在電子電氣、機械、汽車等行業(yè)廣泛應用，包括電子接插件、開關(guān)外殼、齒輪、機械裝備中的閥門、泵體、軸承等，使用前景十分廣闊[14]。

2.3.4 PTFE 的回收利用

現(xiàn)在國內(nèi)外對廢舊PTFE 的回收方法主要有：（1）機械粉碎法，（2）輻射裂解法，（3）高溫裂解法。機械粉碎法得到的再生PTFE 主要應用于：（1）可通過熱壓成型技術(shù)制得低壓閥門的密封墊片，（2）擠壓成型技術(shù)擠壓成厚壁管材和棒材，（3）作為填料與新料混合后制得產(chǎn)品。輻射裂解法利用高能射線γ 射線或電子加速器在輻射劑量不小于100kGy 的條件下，使 PTFE 分子鏈發(fā)生無規(guī)則斷裂，再通過研磨、氣流粉碎制得超細PTFE 粉體，可作為高分子材料、油墨、涂料的改性劑。高溫裂解法是在425℃～700℃的高溫下，使PTFE 分解成小分子，再回收其中有用的含氟小分子[15]。

3 結(jié)語

廢舊濾袋在清除粉塵后，具有回收再利用的可能性。報道比較多的是采用水洗法清除粉塵，但未見報道如何治理產(chǎn)生的廢水以及廢水的循環(huán)再利用。水洗法特點是清理粉塵和附著的化合物比較干凈，便于回收再利用，但廢水的治理成本較高；機械法清除粉塵可有效去除粉塵，但難以去除糊袋后的附著物和附著在纖維上的化合物，對回收再利用制品的性能穩(wěn)定性會有影響。純PPS 廢舊濾袋粉塵和附著物去除后可直接進行再加工，具有再利用價值；PPS 和PTFE 混纖廢舊濾袋清理掉粉塵和附著物后，需要進行分離才能具有回收再利用價值。