廢舊濾袋來源及回收再利用方法*

1.無錫海關(原無錫出入境檢驗檢疫局)，江蘇 無錫 214100；2.江蘇出入境檢驗檢疫局紡織工業(yè)產(chǎn)品檢測中心，江蘇 無錫 214100；3.蘇州大學紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215123

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平顯著提高，人們對環(huán)境保護與清潔衛(wèi)生有了更高的要求。為了有效地改善環(huán)境質(zhì)量，我國各省市紛紛啟動了“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”工作。2017年我國再次修訂并出臺了針對工業(yè)行業(yè)的大氣污染物排放標準，促使企業(yè)開展新一輪環(huán)保提效改造，特殊排放和超低排放勢在必行，這在很大程度上推動了袋式除塵器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，在化工廠、燃煤電廠、水泥廠和冶金廠等煙塵高產(chǎn)行業(yè)，主要采用過濾袋技術解決煙塵排放問題。由于濾袋具有除塵效率高(99.99%以上)、排放濃度低(10 mg/m3以下)、清灰能力強、分級效果好等優(yōu)點，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應用。但是濾袋在使用過程中，受到外界環(huán)境因素的影響會出現(xiàn)破損、老化、堵塞、燒毀等現(xiàn)象，導致大量濾袋廢棄物的產(chǎn)生。這些濾袋的濾料多數(shù)是合成纖維，在自然環(huán)境中很難被降解，隨意堆放會成為新的污染源，對生態(tài)和環(huán)境造成破壞，因此如何有效地處置廢舊濾袋成為當前迫切需要解決的問題。

1 袋式除塵器專用纖維和濾料

在20世紀60年代，袋式除塵器幾乎全部采用由天然纖維織成的濾料，機織布孔隙大，在過濾初期和清灰后的捕集效率低，且不耐高溫。20世紀80年代，合成纖維和無機纖維開始替代天然纖維，袋式除塵器的工作溫度范圍得到大幅擴展；同時，具有三維結(jié)構(gòu)的針刺氈的出現(xiàn)和廣泛應用，提高了過濾速度和效率。20世紀90年代出現(xiàn)了聚四氟乙烯微孔覆膜濾料，更加優(yōu)化了針刺氈的性能。近些年開發(fā)的梯度濾料在粗纖維濾布表面引入超細或異形纖維層，使得濾料更加高效、低阻[1]。水刺工藝于20世紀90年代進入我國，與針刺加固相比，水刺加固纏結(jié)效果更好，生產(chǎn)的濾料強力更高，對亞微米級顆粒的過濾效果更好[2-3]。目前，袋式除塵行業(yè)廣泛采用由兩種或兩種以上各具特色的高溫纖維通過材料復合或結(jié)構(gòu)復合的方法加工而成的濾料。

1.1 玻璃纖維濾料

玻璃纖維濾料成本低，耐高溫性能良好，能耐大部分酸腐蝕，表面光滑，容易清灰，化學穩(wěn)定性好，收縮率低，是現(xiàn)階段最實用、應用范圍最廣的一種耐高溫濾料。但使用時為提高濾料的耐曲撓性和耐堿性能，需進行一定的表面處理，主要處理方式為浸紗和浸袋工藝[4]。

1.2 芳香族聚酰胺纖維濾料

芳香族聚酰胺纖維價格適中，耐熱穩(wěn)定性良好，且具有良好的物理力學性能、阻燃性能和化學穩(wěn)定性，可以織布或進行非織造加工，但耐堿、耐酸性能中等，適合在低含硫量的煙氣過濾場合或經(jīng)徹底脫硫的循環(huán)流化床鍋爐中使用。我國自主研發(fā)的有機耐高溫纖維芳砜綸(PSA)可在230 ℃以內(nèi)長期使用，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，目前廣泛應用于阻燃防護產(chǎn)品(消防服、防火氈等)和高溫過濾材料[5-7]。

1.3 聚苯硫醚纖維濾料

聚苯硫醚(PPS)纖維具有優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性，連續(xù)使用溫度為160 ℃，瞬間承受溫度為190 ℃，價格適中，可抵抗多種酸、堿等化學品的腐蝕，阻燃性能好，具有較好的耐水能力，但耐氧化性稍差，主要應用在燃煤鍋爐、城市垃圾焚燒爐、醫(yī)院焚燒爐、公用工程鍋爐、火力發(fā)電廠的袋式過濾器上[8]。

1.4 聚酰亞胺纖維濾料

聚酰亞胺(P84)纖維截面為不規(guī)則的葉形，過濾效率高；連續(xù)使用溫度為230 ℃，瞬間承受溫度為260 ℃，具有良好的阻燃性能；抗氧化性能比PPS纖維好，耐磨性比玻璃纖維好。但抗水解、耐酸性能稍差，只能在有限的堿性環(huán)境下使用，價格較高，主要應用于含硫量較低的爐窯煙氣等熱的化學物質(zhì)過濾處理場合[9]。

1.5 聚四氟乙烯纖維濾料

聚四氟乙烯(PTFE)纖維連續(xù)使用溫度為260 ℃，瞬間承受溫度為280 ℃，在高溫下強度保持率高；具有優(yōu)異的耐化學腐蝕性，幾乎不受任何化學試劑腐蝕，號稱塑料王；摩擦系數(shù)小，表面張力小，抗紫外性能好，不易老化，是目前最好的濾料。但價格昂貴，目前主要應用PTFE細絲織造基布或者用各種方法將PTFE復合在過濾材料的表面來提高過濾材料的性能[10-12]。

2 廢舊濾袋的來源

2.1 生產(chǎn)廢料

生產(chǎn)廢料是指在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料，如廢品、邊角料等，其特點是干凈，易于再生產(chǎn)。例如，由于PTFE具有特殊的熱力學性能，其采用的是壓制成型的加工方法，在其產(chǎn)品加工的過程中會產(chǎn)生大量的機械磨屑廢料及剩余料，再加上成型和燒結(jié)工藝中出現(xiàn)的瑕疵品，廢料的比例可達30%～50%[13]。

2.2 用后廢料

用后廢料是指使用后老化破損等不能繼續(xù)行使過濾功能的濾袋，此時濾料上灰塵比較多，幾乎看不清濾料原貌。這種廢料長期堆積會占據(jù)大量空間，且無法自然降解，從而造成環(huán)境污染。

3 廢舊濾袋的回收再利用方法

當前對廢舊濾袋的處理主要有三種方法：填埋、焚燒[14]和回收再利用。

3.1 填埋

目前填埋是處理廢舊濾袋最常用的方法，但是這種方法占用空間，并且會造成長期的環(huán)境污染問題。填埋后廢舊濾袋成為永久性的垃圾，并且合成纖維原料的生物降解性差，在自然界中難以被生物降解，會妨礙地下水的流通。另外，濾袋上可能附著的重金屬元素等有毒有害物質(zhì)會對土壤和水體等造成污染。

3.2 焚燒

廢舊濾袋可以作為一種燃料，在鍋爐中進行焚燒。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊濾袋的減量化、減容化和穩(wěn)定化，是目前解決破損、廢舊濾袋最有效的方法之一。但是焚燒過程中不可避免地會產(chǎn)生一氧化碳、芳香烴化合物等有害物質(zhì)，濾袋上可能附著的重金屬化合物也會隨著焚燒過程中產(chǎn)生的煙塵一起排放到空氣中，對環(huán)境造成污染。此外，焚燒后合成纖維材料完全被損毀，特別是對于P84、PTFE等價格較高的材料，是一種資源的嚴重浪費。

3.3 回收再利用

回收再利用是將廢舊濾袋重新制成纖維，循環(huán)使用，具體可以分為物理回收和化學回收兩種。

物理回收是將廢舊濾袋經(jīng)過簡單的機械加工后使之重新有利用價值。對于生產(chǎn)廢料如純度比較高的PTFE，利用球磨機、切割機、氣流粉碎機等機械力將其粉碎，控制工藝設置得到顆粒均勻的PTFE粉體，再通過擠壓或熱壓成型可制成管材、棒材、墊圈等產(chǎn)品或當作填充料降等使用[15]。對于用后廢料則需要先將廢舊濾袋清洗干凈，然后按廢舊濾袋原料的使用溫度分類，預處理后再進行加工成為新制品，例如熱壓制成板材或者熔融造粒[16-18]。物理回收方法處理對象全面，但分類困難，工藝較復雜，技術要求也比較高，回收制成產(chǎn)品的性能有所下降，一般為降等使用，附加值較低。

化學回收是將廢舊濾袋中的高分子聚合物解聚得到單體，然后再利用這些單體制造新的化學纖維。如采用輻射裂解法回收PTFE生產(chǎn)廢料，在一定的氣氛條件下，將高能射線作用于PTFE廢料上，根據(jù)氣氛的不同可以得到不同的產(chǎn)品，可廣泛用作涂料、油墨等改性添加劑及炸藥中的填充料等[19]。對于用后廢料可以通過高溫裂解法使廢舊濾袋發(fā)生分解，但很難控制分解產(chǎn)物的種類，而且反應的溫度比較高，反應條件比較苛刻，難以控制，還會產(chǎn)生很多有毒有害的副產(chǎn)物，成本高，產(chǎn)出低。特定材料的廢舊濾袋還可以采用溶解法來回收，先進行清洗，然后采用相似相溶的原理用溶劑將廢舊濾料溶解，冷卻后析出固體物質(zhì)。理論上還可以重復利用回收的溶劑，如采用α-氯萘作為溶劑回收PPS[20]?；瘜W回收方法分解程度深，利用率高，但對于組分不單一的廢舊濾料回收難度大，產(chǎn)物提純分離成本高。

回收再利用是處置廢舊濾袋的優(yōu)選方案，但在實際處理過程中往往難以實現(xiàn)，原因：

(1) 清洗問題。對于用后廢料的回收，第一步便是清洗，而廢舊濾袋表面及濾料纖維內(nèi)部附著或緊密結(jié)合著大量粉塵，其成分和含量與濾袋使用環(huán)境密切相關且極其復雜，還可能含有大量有毒有害的重金屬元素或者有機物。在清洗時需要使用相應的化學試劑，會產(chǎn)生大量的廢水和污泥，這些廢水和污泥因含有重金屬元素等有毒有害物質(zhì)而屬于危險化學品，不能隨意排放，處置起來困難也很大。實際上濾袋的使用工況千差萬別，其中所含的有毒有害物質(zhì)也各不相同，如果使用相同的處理方法，可能會導致有毒有害物質(zhì)無法完全除去，清洗效率較低。因此廢舊濾袋的清洗是一個十分復雜的過程。

(2) 成分復雜。目前，為了提高清灰性能和過濾性能，降低濾料成本，大部分濾料的組分不單一，都是通過使用多種合成纖維混紡而成的。清洗完成后進行物理回收，如熔融造粒時又會因為所含有的纖維種類與含量不同、熔化溫度不同而無法確定熔化溫度，即便重新得到了造粒料，其材質(zhì)及各項理化性能也無法保持恒定。因此，成分復雜也是廢舊濾袋難以回收的主要原因之一。

(3) 經(jīng)濟性。綜上所述，廢舊濾袋的回收困難重重，且經(jīng)過試驗室回收試驗測算，成本遠高于濾料的市場價格。雖然在產(chǎn)業(yè)化條件下可以降低回收成本，但是加上設備及人工成本，以及回收廢舊濾料的占用空間，經(jīng)濟效益等因素，現(xiàn)階段大量的廢舊濾袋采取了直接被焚燒或填埋的方式處理，造成了資源的浪費。

4 結(jié)語

目前我國廢舊濾袋回收再利用技術尚不夠成熟，回收成本比較高。廢舊濾袋的混合度很高，若要按照纖維成分進行分離回收，技術難度很大。然而從社會效益看，發(fā)展廢舊濾袋的回收再利用勢在必行。對發(fā)展廢舊濾袋的回收再利用需要做到：一是培養(yǎng)使用濾袋企業(yè)的環(huán)保意識，對廢舊濾袋進行分類管理；二是回收企業(yè)進行技術攻關，推進廢舊濾袋處理的技術創(chuàng)新，降低處理成本；三是政府在政策上對再生纖維紡織品生產(chǎn)企業(yè)給予必要的扶持，從多方面推動廢舊濾袋的回收再利用，變廢為寶，提高資源利用效率，將我國建設成為資源節(jié)約型及環(huán)境友好型社會，實現(xiàn)發(fā)展與環(huán)境的雙贏。