作者:北京建筑工程學院城市建設工程系 王崇臣  王鵬 

     摘 要：聚乙烯鋁塑復合包裝材料的大量使用，產生了數量龐大的不可降解廢棄物。而且，當前對此類材料的回收利用存在很多不完善性，從而給環境保護帶來了又一種巨大的壓力。本研究以工業純醋酸或甲酸作為分層剝離劑，將聚乙烯(PE)鋁塑復合材料中的可回收利用物質完整分離。該技術和此類材料目前的回收利用技術相比，其最大優勢在于：能夠徹底對廢棄的聚乙烯鋁塑復合包裝材料進行分離、回收、再利用。

     關鍵詞：聚乙烯鋁塑復合包裝材料；弱酸；分離；剝離劑


    聚乙烯鋁塑復合包裝材料以其阻光、恒溫、無毒安全和成本低廉的特點，被廣泛應用于食品、藥品、化學品及日用品包裝領域，如：利樂公司的利樂系列產品以及部分含乳飲料瓶口封閉材料等，均屬于聚乙烯鋁塑復合包裝材料。

     由于聚乙烯鋁塑復合包裝材料應用廣泛、使用量大，因此產生了數量龐大的不可降解廢棄物，如果處理不當，會給環境保護帶來巨大的壓力。另外，生產該包裝材料的原料分別為：優質工業鋁材、天然木漿紙和聚乙烯塑料，它們都是具有較高回收價值的材料。尤其是工業鋁材，它的價格高、貨源少，如果加以回收利用，經濟效益必定是可觀的。因此聚乙烯鋁塑復合包裝材料的回收再利用，具有十分重要的社會意義和經濟價值。

1 聚乙烯鋁塑復合包裝材料分離原理

    鋁箔與聚乙烯塑料膜和紙相互作用結合而成聚乙烯鋁塑復合包裝材料，具體工藝是：利用高周波和熱壓合等方式使聚乙烯(PE)塑料層結合面熔融，再使其與鋁箔表面形成的鋁的氧化物以及紙粘結在一起。由于鋁的氧化物性質非常穩定，所以粘結在一起的三種材料難以完全分離，而且，聚乙烯塑料能夠耐酸堿侵蝕，普通有機溶劑均不能使其溶解或溶漲，這就給該材料的回收利用帶來了較大的難度。目前正在使用的該材料回收工藝有兩種：一是利用金屬鋁和氧化鋁均可溶于酸堿的原理，使用酸溶或堿溶的方法把材料中的鋁溶解，從而回收聚乙烯塑料膜和紙，然后再將含鋁廢液制成聚合氯化鋁或硫酸鋁；二是利樂公司利用水力法將三種材料分離為紙漿和鋁塑兩部分，然后再分別加以利用。但是，以上兩種方法均存在諸如經濟效益低、回收不徹底等諸多弊病，所以，本文將根據實驗結果。推介一種全新的處理方法，以期達到最佳的回收利用效果。

    操作原理是：利用醋酸和甲酸等有機弱酸分子能夠滲透聚乙烯塑料層和紙層，進而溶解粘結各層的鋁的氧化物而不會溶解單質鋁的特性，將包裝材料中的鋁箔、聚乙烯塑料和紙層分別完整分離。

2 實驗部分

2。1 主要試劑和原料

    醋酸(工業純，98.5％，北京化工廠)，甲酸(工業純，85％，北京紅星化工廠)，石灰水(配制成過飽和溶液)，草酸(CR，北京益利精細化學品有限公司)蒙牛純牛奶用利樂枕，蒙牛純牛奶利樂磚，娃哈哈乳酸飲料瓶口封閉材料。

2。2 實驗方法

2。2。1 弱酸分層分離法

弱酸分層分離法的工藝流程示意圖見圖1：

     把樣品加入裝有弱酸的分層容器中，利用弱酸分子能夠滲透聚乙烯塑料層和紙層的特性進行分離。弱酸逐漸溶解樣品各層結合處的鋁氧化層，從而使其完整分離。將完全分離的復合材料瀝干，然后泡入飽和石灰水中進行中和洗滌，直到pH值在6～ 8之間時，改用清水洗滌。洗滌完畢后，將剝離的復合材料烘干，然后放入離心分離機，進行離心分離，從而得到干凈的PE塑料、鋁箔和紙漿。

2。3 實驗結果

    工業純醋酸(98。5％)和工業純甲酸(85％)的分層剝離速度最快，不加熱的情況下，分別歷時4小時和4。5小時即可得到完全分層的樣品。加熱至50℃時，1個小時左右即可完全分離。工業純醋酸和甲酸可以循環使用，但是隨著使用次數的增加，醋酸和甲酸的濃度逐漸變小，剝離時間會隨之延長。當弱酸濃度小于15％以后，剝離所需時間將明顯增長，約需要12小時。

3 結果與討論

    在實驗的過程中，也曾嘗試使用解離常數(pK )較大的草酸充當分離劑，但即使在溶液飽和并加熱至沸騰的情況下也不能成功地將各層分離。這是由于草酸分子不容易滲透紙層和塑料層而溶解掉各層之間鋁的氧化物造成的。而使用醋酸或甲酸的“弱酸分離法”則成功做到了對該材料的完全回收與利用。

    通過實驗可知，本工藝簡單易行，分離后所得的各種材料純度高、質量好，完全可以作為各相關領域再生產的優質原料。這種方法優異于目前利樂公司推廣的水力法分離鋁塑復合包裝材料，因為水力法只能使紙和鋁塑分離，而不能成功、完整地分離鋁塑中的鋁箔和塑料。盡管鋁塑可以做成彩樂板等制品，但是這些制品老化廢棄之后鋁和塑料更加難以回收利用，這就造成了二次污染。而本研究提出的技術將鋁箔、塑料、紙分別分離，做到了完全回收利用。有效避免了二次污染。

    另外，由于工業純醋酸和甲酸可以循環使用(濃度減至15％時才需更換新酸)，因此回收成本較低，經濟效益相當可觀；在分離之后，用堿性較弱的石灰水對殘留的分離用弱酸進行中和，以消除對環境的污染。因此，這種分離方法能夠同時實現良好的經濟效益和社會效益。