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產品檢測中心，江蘇 無錫 214100；3.蘇州大學紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215123

隨著社會經濟的快速發展，人們的生活水平顯著提高，人們對環境保護與清潔衛生有了更高的要求。為了有效地改善環境質量，我國各省市紛紛啟動了“打贏藍天保衛戰”工作。2017年我國再次修訂并出臺了針對工業行業的大氣污染物排放標準，促使企業開展新一輪環保提效改造，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業的發展。

目前，在化工廠、燃煤電廠、水泥廠和冶金廠等煙塵高產行業，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、分級效果好等優點，在全球范圍內得到了廣泛應用。但是濾袋在使用過程中，受到外界環境因素的影響會出現破損、老化、堵塞、燒毀等現象，導致大量濾袋廢棄物的產生。這些濾袋的濾料多數是合成纖維，在自然環境中很難被降解，隨意堆放會成為新的污染源，對生態和環境造成破壞，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，具有三維結構的針刺氈的出現和廣泛應用，提高了過濾速度和效率。20世紀90年代出現了聚四氟乙烯微孔覆膜濾料，更加優化了針刺氈的性能。近些年開發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，水刺加固纏結效果更好，生產的濾料強力更高，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構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，化學穩定性好，收縮率低，是現階段最實用、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，耐熱穩定性良好，且具有良好的物理力學性能、阻燃性能和化學穩定性，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徹底脫硫的循環流化床鍋爐中使用。我國自主研發的有機耐高溫纖維芳砜綸(PSA)可在230 ℃以內長期使用，結構穩定，目前廣泛應用于阻燃防護產品(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)纖維具有優良的耐熱穩定性，連續使用溫度為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、醫院焚燒爐、公用工程鍋爐、火力發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)纖維截面為不規則的葉形，過濾效率高；連續使用溫度為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 生產廢料

生產廢料是指在生產過程中產生的廢料，如廢品、邊角料等，其特點是干凈，易于再生產。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，在其產品加工的過程中會產生大量的機械磨屑廢料及剩余料，再加上成型和燒結工藝中出現的瑕疵品，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大量空間，且無法自然降解，從而造成環境污染。

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。這種方法能夠實現廢舊濾袋的減量化、減容化和穩定化，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生一氧化碳、芳香烴化合物等有害物質，濾袋上可能附著的重金屬化合物也會隨著焚燒過程中產生的煙塵一起排放到空氣中，對環境造成污染。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過簡單的機械加工后使之重新有利用價值。對于生產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，根據氣氛的不同可以得到不同的產品，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生分解，但很難控制分解產物的種類，而且反應的溫度比較高，反應條件比較苛刻，難以控制，還會產生很多有毒有害的副產物，成本高，產出低。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。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，產物提純分離成本高。

回收再利用是處置廢舊濾袋的優選方案，但在實際處理過程中往往難以實現，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部附著或緊密結合著大量粉塵，其成分和含量與濾袋使用環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) 經濟性。綜上所述，廢舊濾袋的回收困難重重，且經過試驗室回收試驗測算，成本遠高于濾料的市場價格。雖然在產業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，經濟效益等因素，現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，發展廢舊濾袋的回收再利用勢在必行。對發展廢舊濾袋的回收再利用需要做到：一是培養使用濾袋企業的環保意識，對廢舊濾袋進行分類管理；二是回收企業進行技術攻關，推進廢舊濾袋處理的技術創新，降低處理成本；三是政府在政策上對再生纖維紡織品生產企業給予必要的扶持，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約型及環境友好型社會，實現發展與環境的雙贏。