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进口再生PET固体废物属性鉴别探讨
作者:何坚刚 万旺军 王琛 唐梦奇 吴刚 姚佳妮
何坚刚 万旺军 王琛 唐梦奇 吴刚 姚佳妮
摘 要 本文介绍了聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)原料的应用、固体废物相关监管政策和再生PET的固体废物属性鉴别情况。通过对再生PET瓶片、再生PET切片和再生团粒生产工艺的分析,研究了3种再生PET物料的固体废物属性鉴别差异,总结了再生PET样品固体废物属性鉴别中参考的标准和考虑的主要因素,为我国企业加工和进口废旧PET物料提供了一定的参考。
关键词 聚对苯二甲酸乙二酯;再生PET瓶片;再生PET切片;再生PET团粒;固体废物属性鉴别
Discussion on the Identification of Solid Waste Properties of Imported Recycled PET
HE Jian-Gang 1 WAN Wang-Jun 1* WANG Chen 1 TANG Meng-Qi 2 WU Gang 1 YAO Jia-Ni 1
Abstract This paper discusses the applications of Polyethylene Terephthalate (PET), the regulatory policies related to solid waste, and the identification of solid waste properties of recycled PET. By analyzing the production processes of recycled PET flakes, recycled PET chips, and recycled PET pellets, the paper explores the differences in the identification of solid waste properties among these three types of recycled PET materials. It summarizes the standards and main factors considered in the identification of solid waste properties from recycled PET samples, providing a reference for Chinese enterprises in processing and importing waste PET materials.
Keywords Polyethylene Terephthalate (PET); recycled PET flakes; recycled PET chips; recycled PET pellets; solid waste property identification
聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而成的热塑性聚合物,主要包括聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutylene Terephthalate,PBT)和聚芳酯(Polyarylate,PAR)等树脂,是性能优异、用途广泛的工程塑料。PET按照形态及主要用途可以分为纤维级、瓶级以及薄膜级产品[1]。其中,纤维级产品按照商品名分为涤纶长丝和涤纶短纤,非纤维级主要是瓶级和薄膜级产品。
2022年,国家发展改革委、商务部、工业和信息化部发布《关于加快推进废旧纺织品循环利用的实施意见》(发改环资〔2022〕526号)提出,到2030年建成较为完善的废旧纺织品循环利用体系,废旧纺织品循环利用率达到30%,废旧纺织品再生纤维产量达到300万t[2]。而再生纺织纤维以废旧PET为主要原料,据中国物资再生协会再生塑料分会发布的《中国再生塑料行业发展报告(2023年度)》显示,2023年废弃PET为废塑料回收主要来源,占总回收量的比重为33%[3]。废弃的PET瓶经回收处理加工,可制造出接近原生料品质的涤纶纤维。据测算,利用1 t废旧PET原料相当于节约1.5 t石油,减少3.2 t二氧化碳排放。因此,规范和合理利用废旧聚酯原料和适度进口无须二次清洗和加工即可直接利用的再生聚酯原料,符合我国绿色低碳和循环发展目标,既解决了我国PET纤维行业的原料来源问题,有力支撑我国循环再利用化纤行业的发展,又可将劣质废碎料和下脚料等“洋垃圾”拒之门外。
目前,国内研究机构对再生PET的研发侧重于循环回收利用技术和力学性能的改进[4-5],鉴别机构已对部分进口矿产品、再生橡胶和化工废料的固体废物属性鉴别进行了探讨[6-8],但市场需求大的再生PET在进口环节的固体废物属性鉴别研究尚未见报道。固体废物属性鉴别的重要环节是确定样品的来源和生产工艺,而再生PET的原料来源复杂,包括废旧PET包装瓶、废旧PET吸塑片以及废旧涤纶丝、涤纶膜和涤纶布等。这些原料又可以生产多种再生PET物料,原料的复杂性和工艺的多样性极大地增加了固体废物属性鉴别的难度。另外,再生PET固体废物鉴别参考标准还存在一些有待完善的地方。因此,有必要对进口再生PET的固体废物属性鉴别进行研究。
1 PET类固体废物的监管政策
在未全面禁止进口固体废物前,国家对进口固体废物实施严格管理,发布了《进口废物管理目录》,包括《禁止进口固体废物目录》《限制进口类可用作原料的固体废物目录》和《非限制进口类可用作原料的固体废物目录》,这三类目录根据形势需要适时调整。原环境保护部、商务部、国家发展改革委、海关总署和原国家质检总局2017年第39号公告将来自生活源的废塑料、未经分拣废纸、废纺织品原料、钒渣等4类24种固体废物从限制进口调整为禁止进口[9];2018年将限制进口目录中的工业来源废塑料、废五金等16种固体废物调整限制进口为禁止进口,自2018年12月31日起执行;2019年又将木废碎料等16种固体废物调整为禁止进口[10]。
2020年11月24日,生态环境部、商务部、国家发展改革委、海关总署发布《关于全面禁止进口固体废物有关事项的公告》,明确要求自2021年1月1日起,禁止以任何方式进口固体废物,禁止我国境外的固体废物进境倾倒、堆放、处置[11]。因此,目前国外废弃的PET必须经过加工处理成为符合标准要求的再生PET原料才能进口。
2 再生PET固体废物属性鉴别差异分析
2.1 再生PET瓶片的固体废物属性鉴别
食品级的PET原料是饮料等食品包装的主要材料,废弃的PET包装材料回收后可降级在工业生产上使用。高纯净再生PET瓶片的产生工艺如图1所示。
图1 再生PET瓶片生产工艺图
Fig.1 Manufacturing process flow chart of recycled PET flakes
在PET再生工艺中,分拣是将杂瓶、商标纸、瓶盖等非PET成分去除,是非常重要的一环。因为聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)、聚烯烃(Polyolefin,PO)等成分在后续工艺中无法清除,而金属、木条、纸张等材料能在后续工艺中清除。所以在瓶片的固体废物鉴别中,PVC、PO和杂质含量是重要指标,可以考察分拣过程是否完全。生产工艺中多次清洗是另一个重要环节,可清除瓶片中少量的油脂、胶等非聚酯残留,因此固体废物鉴别中非PET物质残留量是考察瓶片再生过程是否完全的重要指标。
再生PET瓶片的固体废物鉴别涉及两个阶段:2022年5月之前主要参考纺织行业标准FZ/T 51008—2014《再生聚酯(PET)瓶片》,达到C类瓶片指标的原料不属于固体废物;2022年5月国家标准实施后,主要以GB/T 40006.9—2021《塑料 再生塑料第9部分:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料》标准为主,达到合格品要求的瓶片不属于固体废物。
为统一全国海关的鉴别尺度,2023年12月22日,进口固体废物属性鉴定实验室联盟组织技术专家对再生 PET 瓶片固体废物属性鉴别标准选用问题进行探讨,认为符合 GB/T 40006.9—2021性能和指标要求的进口再生PET瓶片可判为非固体废物;在 GB/T 40006.9—2021规定的测试项目选择上,是以判定物质来源和属性为主要目的,有别于依据产品标准进行的全项目合规性检测,在实际鉴别过程中,应根据样品特性以及最终用途,选择合理的指标。目前海关对再生PET瓶片的固体废物鉴别主要按照GB/T 40006.9—2021标准条款5.5的表1中1—9项目对再生PET瓶片的性能指标进行检测,其结果作为固体废物属性鉴别的主要依据。
2.2 再生PET切片的固体废物属性鉴别
热塑性塑料的回收和重新造粒是一项成熟的工艺,因此再生塑料粒子是塑料回收再利用的主流产品。再生PET切片作为常见的再生聚酯,其产生工艺如图2所示。
涉及再生聚酯PET切片有2个产品标准,分别是FZ/T 51013—2016《纤维级再生聚酯切片(PET)》和GB/T 40006.9—2021。因为2个标准实施时间不同,在2022年5月1日国家标准正式实施之前,性能和指标符合FZ/T 51013—2016合格品要求的进口再生PET切片可判为不属于固体废物。2022年5月1日后,固体废物鉴别主要以GB/T 40006.9—2021标准对再生PET切片进行综合判断,性能和指标符合标准要求的,可判为不属于固体废物。
从图2中可以看到,再生PET切片需要经过高温熔融和挤出切粒。高分子材料进行了再熔融和冷却后,黏度会下降,因此鉴别过程中特性黏度指标需要重点考虑。如原料分拣不完全,部分热塑性杂质如PVC和PO在熔化切粒后会共混在再生PET切片中难以鉴别。此时可按照国标采用差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)测定再生PET切片熔融温度的同时,观察DSC曲线中是否有其他热塑性材料的熔融峰出现。因此,对再生PET切片固体废物属性鉴别的另一个关键点是用DSC方法观察样品的熔融温度和曲线。
2.3 再生PET团粒的固体废物鉴别
再生PET团粒也称再生PET泡料,是由回收的PET膜、PET丝、PET布加工的可用于纺丝的膨化状颗粒料。按照样品来源分为膜泡、丝泡和布泡,产品工艺如图3所示。
再生PET泡料的生产工艺简单,设备投入少,但因为摩擦熔化成团的过程中温度和时间不够,往往样品表面已熔化,内部还有残留的废膜、废丝或废布,所以再生PET泡料是废旧原料经简单加工后的产品。由于废旧原料来源复杂,生产工艺过于简单,得到的再生PET泡料很难做到大小和颜色一致。海关在鉴别过程中常可观察到样品混有不同颜色的泡料,因此鉴别时可分拣不同颜色的再生PET泡料并测试其理化指标是否相近。
涉及再生PET泡料的行业标准有FZ/T51021—2021《纤维级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡料》。虽然对再生PET泡料进行固体废物鉴别时可参考该标准,但该标准仅有3个性能指标,且标准限量值要求很低,无法对不同质量的再生PET泡料进行区分。为此,杭州海关技术中心于2024年5月10日提请固体废物属性鉴定实验室联盟组织专家对再生PET泡料的固体废物鉴别进行研讨。与会专家认为再生PET泡料为废膜或废丝经简单加工后的产品,不符合GB/T 40006.9—2021标准中对材料来源的要求,同时FZ/T51021—2021标准的约束性不够。多数专家建议将再生PET泡料判定为固体废物。
综上所述,常见的再生PET原料包括再生PET瓶片、再生PET切片和再生PET团粒,原料来源和产生工艺各不相同,产品标准中的指标要求也有差异。这3种再生PET原料的固体废物鉴别关键指标见表1。
《关于发布进口货物的固体废物属性鉴别程序的公告》(生态环境部 海关总署公告 2023年第2号)[12],明确要求固体废物属性鉴别机构在准确描述样品外观特征的基础上,选择样品检测指标时,应以判断物质产生来源和属性为主要目的,根据不同样品特点有针对性地进行检测分析,如物理指标、主要成分及含量、主要物质化学结构、杂质成分及含量、典型特征指标、物质的使用加工性能、放射性等。样品的分析检测应优先选择标准方法,若无标准方法,可根据样品特性参照相关标准方法、科技文献报道方法等进行检测。因此,对再生PET原料进行固体废物鉴别时,首先要考虑样品的来源、产生工艺和最终用途,再结合对应的产品标准进行检测分析,然后依据GB 34330—2017《固体废物鉴别标准 通则》对鉴别样品进行固体废物属性判定。
3 结语
针对国内原油和聚酯生产所需原料进口需求增长的现状,建立公开的、有针对性的进口再生PET管理体系是保障该类产品顺利进口的基础。目前国家标准已发布实施,废旧PET原料只要经过完整的回收工艺,生产的再生PET瓶片和切片产品达到国家标准要求,不再限制进口。但再生PET泡料因工艺过于简单,夹杂着较多未处理完全的废旧PET原料,进口时容易被判定为固体废物,所以将废旧PET膜和丝加工成再生PET切片再进口,是更为合理的回收利用方式。笔者建议,海关应就我国固体废物最新法律法规和政策的要求加大对再生塑料进口企业的宣传教育,帮助企业了解有关产品进口要求,并为相关企业在固体废物进口环节提供技术咨询,协助企业改进生产工艺,推动地方经济发展。
参考文献
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[10] 关于调整《进口废物管理目录》的公告(生态环境部、商务部、发展改革委、海关总署2018年第6号公告)[EB/OL]. 2018-04-19. https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk01/201804/t20180419_629582.html?keywords%3D
[11] 关于全面禁止进口固体废物有关事项的公告(生态环境部、商务部、发展改革委、海关总署2020年第53号公告)[EB/OL]. 2020-11-24. https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-11/27/content_5565456.htm
[12] 关于发布进口货物的固体废物属性鉴别程序的公告(生态环境部、海关总署2023年第2号公告)[EB/OL]. 2023-01-16. https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk01/202301/t20230117_1013566.html
基金项目:浙江省科技计划项目(2024C03258)
第一作者:何坚刚(1973—),男,汉族,浙江诸暨人,博士,高级工程师,主要从事进出口化工品检验及固体废物属性鉴别工作,E-mail: he_jiangang@hotmail.com
通信作者:万旺军(1979—),男,汉族,江西南昌人,硕士,高级工程师,主要从事危险品及固体废物属性鉴别工作,E-mail: wwj@zaiq.org.cn
1. 杭州海关技术中心 杭州 311215
2. 南宁海关技术中心 南宁 530021
1. Technical Center of Hangzhou Customs, Hangzhou 311215
2. Nanning Customs Technical Center, Nanning 530021
图2 再生PET切片生产工艺图
Fig.2 Manufacturing process flow chart of recycled PET chips
图3 再生PET团粒生产工艺图
Fig.3 Manufacturing process flow chart of recycled PET pellets
表1 3种进口再生PET原料的固体废物属性鉴别关键指标
Table 1 Key indicators for the identification of solid waste properties of three imported recycled PET materials
再生PET分类 | 固体废物鉴别关键指标 | 参考标准 |
再生PET瓶片 | 杂质、PVC、PO、非PET物质残留量等 | GB/T 40006.9—2021 |
再生PET切片 | 特性黏度、熔融温度、异状切片、灰分等 | GB/T 40006.9—2021 |
再生PET团粒 | 特性黏度、熔融温度、灰分、加工程度等 | FZ/T 51021—2021 |