随着聚乙烯(PE)的消费量不断增加，废弃PE的数量逐渐增多。通常处理废弃PE的方法包括焚烧和填埋，焚烧容易对大气造成二次环境污染，填埋导致土壤污染[1]。通过回收废弃PE进行循环再利用，可以解决环境污染、节约能源消耗。废弃PE的回收方法包括机械回收和化学回收。机械回收中PE的分选方法、熔融再加工及无污染的清洁技术是重点。由于再生PE来源广泛、质量差别较大，可能导致再生PE的性能稳定性差[2]。化学回收废弃PE能够实现含碳固废资源化利用。但在实际操作过程中，化学回收的运行成本高、技术尚未成熟，废弃PE直接降级处理可能失去原有的性能[3]。因此，废弃PE回收再利用需要技术创新，才能够向高质量方向发展。废弃PE是良好的可再生资源，具有较大的工业潜力。再生PE产业前景良好，对废弃PE的回收和再生利用效率需要提高，也是国内外研究者广泛关注的焦点之一[4-5]。本研究分析PE塑料固废的来源及危害，综述回收方法及再生应用的研究进展。总结废弃PE的化学回收法和机械回收法，为废弃PE再生应用提供依据，对促进PE塑料固废回收再生应用具有重要意义。1废弃PE的来源和危害据统计，2019年我国塑料工业回收废弃PE塑料，占固废年回收量约1/4[6]。废弃PE主要来源于工业、医用、农用和日常生活等方面。工业废弃PE主要来源于合成、成型加工操作中，形成的废弃工业塑料制品[7]；医用废弃PE主要包括药品包装、治疗器材等；农用废弃PE包括废弃农用地膜、农药包装、棚膜等[8]；生活中废弃PE包括塑料瓶、一次性包装[9]等。废弃PE塑料制品经过长时间老化，容易溶出有毒物质，对植物及地下水造成污染。废弃PE不易自然降解，容易残留在土壤中，降低土壤透气性。废弃PE流入江河等地表径流，常年汇聚在水面，不仅严重危害水上生物的存活，对航运及水利设施造成威胁。因此需要加强研究废弃PE资源化利用的方法，降低废弃PE污染。2废弃PE的回收方法废弃PE塑料具有较大的利用价值，可以根据性质和用途进行回收，从而有效降低回收成本、增加经济效益[10]。图1为废弃PE塑料回收类型。从图1可以看出，废弃PE塑料回收再生方法主要包括：工厂回收、机械回收、化学回收以及能量回收[11]。工厂回收是对废弃、未被污染的单一PE直接回收[12-13]。能量回收中虽然焚烧可以将混合废弃PE转化为热能和电能，但容易损失能量较多，其能量回收效率比化学回收差[14]。机械回收是将废弃PE清洗后直接再加工，或与其他材料混合再加工[15]。化学回收是通过化学反应将废弃PE转化为燃料或化学原料，可实现含碳固废资源化利用。本研究主要综述废弃PE的机械回收和化学回收方法。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.04.024.F001图1废弃PE塑料回收类型Fig.1Recycling types of waste PE plastic2.1机械回收机械回收是目前常用的处理废弃PE塑料的方法，包括收集、分选、清洗、粉碎、熔融再加工或加入其他材料改性再生等步骤[16]。Sanchez-Valdes等[17]研究采用高密度聚乙烯接枝胺醇(HDPE-g-DMAE)作为相容剂，对纳米黏土增强高密度聚乙烯/高密度聚乙烯再生共混物(HDPE/rHDPE)的力学性能、流变性和结构的影响。结果表明：通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实HDPE-g-DMAE增容剂形成。HDPE-g-DMAE的加入，使rHDPE与HDPE之间的界面黏附和相互作用得到改善。将PE-g-DMAE作为相容剂，用于HDPE/rHDPE/纳米黏土复合材料，提高复合材料的力学性能。闫世平[18]采用机械物理法，对废弃PE塑料的回收再生工艺进行数值模拟，建立废弃塑料回收再生的实验模型，明确该系统的功能需求。结果表明：基于机械物理法，优化废弃塑料再生的实验模型，有利于提高废弃塑料的回收再生的效率，改善再生塑料产品的力学性能。Moreno等[19]基于包装薄膜用低密度聚乙烯废料(LDPEW)的机械回收指标低；松木废料(PWW)的回收利用方面尚未得到充分开发。利用偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MA)，制备LDPEW/PWW复合材料，并对复合材料的力学性能、形貌和热学性能进行分析。结果表明：LDPEW/PWW复合材料的力学性能与材料中PWW的含量有关。利用再生热塑性塑料和天然纤维制备复合材料，有助于减少污染废物、降低材料生产成本。2.2化学回收机械回收过程中的每个步骤均使塑料降级，而采用化学回收的方式处理废弃PE，目前尚无明显的技术限制。顾菁等[20]在温度380 ℃和初始压力(1~5)×105 Pa的条件下，分别进行PE高压热裂解和催化热解实验，分析产物分布。结果表明：压力变化对PE热裂解和催化热解产生不同程度的影响。PE高压热裂解过程中存在飞温现象，飞温峰值随初始压力的增加而逐渐增加，峰值温度的升高使PE断链程度加深，获得更多小分子量产物。相同实验条件下，PE高压催化热解中不存在飞温现象，利用锌负载催化剂(ZSM-5)实现PE高选择性，从而制备芳香烃。产物中单环芳烃占比达82.53%，积炭产率在1.5%以下。孙莉莎等[21]以HDPE塑料为原料，通过高温热解-CO2气化法，成功制备清洁燃料合成气CO及H2，对HDPE的热解及气化过程进行分析。结果表明：材料的失重过程主要分为2个阶段：450 ℃左右，HDPE的长链裂解为低分子碳链，部分低分子碳链进一步裂解为小分子量挥发气体，此阶段材料的失重率达到80%；温度达到900 ℃时，热解剩余的焦样开始在CO2气氛下气化。Kumari等[22]研究表明：由于PE在常压下纯热降解容易产生高烯烃产品，不适合作为燃料。通常需要催化剂引发分子转化，产生碳氢化合物燃料。Cheng等[23]认为热解是目前回收废弃PE较有效的方法。为了探究产物分布与压力的关系，解释PE高压热解的微观机理，在初始压力0.1~5.1MPa、初始温度330~380 ℃下进行实验。结果表明：废弃PE高压热解过程中，反应器内温度以150 ℃/min升温速率超过设定温度。随着压力的增加，反应峰温度升高，产生更多的小分子。在340 ℃条件下，PE完全转化为液态和气态产物。高压条件下液体产物产生芳烃化合物和异链烷烃，环烷烃增多、烯烃减少。3废弃PE回收再生应用的研究进展3.1废弃PE分级回收再生应用废弃PE塑料根据回收、分选、清洗、塑化和造粒的品质，划分为4个等级。一级优质PE塑料（如饮料瓶等，处理后杂质含量≤0.5%），可以作为食品级容器、包装器具等。二级中等PE塑料（如食品级包装材料、二次回用材料，处理后杂质含量约0.5%~2.5%），可以作为工业周转箱、护栏等。三级低品PE塑料（如农地膜、造纸废渣等，处理后杂质含量约2.5%~10%），可以作为工业建筑模板。四级劣品PE塑料，杂质含量10%，收存量大需要进一步的分选。当成分过于复杂，则进行能量回收。经过前期研究，针对低品PE塑料，如农地膜、造纸废渣等，进行再生处理，使复合材料的综合性能改良。制备的可再生PE建筑模板的韧性、刚性及抗冲击性等满足建筑施工条件，能够直接代替传统钢、木建筑模板[24-25]。3.2废弃PE改性再生应用废弃PE通常与乙酸乙烯酯共聚物(EVA)共混改性，由于EVA和PE的相容性较好，EVA的加入能够增加PE的弹性、抗菌性能。再生PE与EVA共混复合材料可用于医疗包装制品。夏云霞等[26]利用不同种类PE回收料为树脂基体，添加一定量的助剂，如乙烯-乙酸乙烯酯塑料、主抗氧剂1010、辅抗氧剂168、炭黑和三组分润滑剂体系（白油或二甲基硅油、芥酸酰胺和乙烯基双硬脂酰胺），通过高速混合机均匀混合，并利用同向双螺杆挤出机挤出造粒，得到黑色再生PE护套料。结果表明：当吹塑化工桶回收料与棚膜回收料的质量比为25∶60，液体润滑剂为二甲基硅油，再生PE护套料具有最好的综合性能，各项性能符合GB/T 15065—2009要求的技术指标。葛铁军等[27]采用废旧塑料薄膜再生PE颗粒为基体，加入乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)共同熔融挤出，得到共混改性再生PE，再生PE性能进行研究。结果表明：交联料的添加不仅提高再生PE的抗拉性能和抗冲击性能，在一定限度上提升再生PE的断裂伸长率。当交联料的添加量为15份，交联度为33.5%，再生PE的结晶性能最好。同质异构交联法能够实现废旧塑料薄膜再生应用。3.3废弃PE化学分解再生应用PE在生产增值化学品或燃料方面成本较低。热裂解技术作为一种化学循环技术得到广泛研究。通常，与未添加溶剂的热裂解相比，使用溶剂可以加快PE的解聚，传热速率也得到改善。因此，溶剂是影响PE解聚的关键因素。PE在亚临界水中的溶解度较低，在非极性溶剂中的溶解性和解聚性能优异。PE聚合物在正戊烷和正己烷等非极性溶剂中脱碳速度最快。PE聚合物与溶剂分子之间的相互作用，可能改变PE链构象，溶剂的环状分子结构产生的空间位阻抑制PE解聚，但促进长链碳氢化合物（如润滑油）的生成[28]。采用非均相Ru/C催化剂对废弃PE进行解聚，能够得到一种高效的液相氢解工艺。随着催化剂用量的增加、反应温度的升高，反应过程中产生过量的裂解，从而产生价值较低的短链烃[29]。然而，催化热解过程中需要较高的温度(300 °C)，由此导致能源消耗较高。此外，在高温下控制产品分布具有挑战性。除直链烷烃外，在热解过程中还产生支链烃、环烃和芳香烃[30]。芳烃容易转化成焦炭，焦炭可能导致催化剂失火。即使燃烧后催化剂可以再生，但运行成本将大幅增加[31]。因此，开发有效的催化工艺，在温和的反应条件下有选择性地将PE转化为高价值的化学品，对于废弃PE塑料的再利用至关重要[32]。目前废弃PE回收再加工领域，平均回收再利用率不到30%。对废弃PE塑料进行回收再生利用，能够降低废弃PE的焚烧对大气的二次环境污染。塑料固废的热解油化技术的突破，将有望改变传统物理回收利用的单一方法。热裂解再生技术通过加热将废弃PE塑料直接转化为新原料，使废弃PE循环再生、变废为宝，从而使资源得到合理利用[33-34]。4结论废弃PE塑料回收再生利用是解决环保问题的有效途径。通过综述废弃PE塑料的回收方法及再生应用研究进展，明确废弃PE塑料目前的发展水平，指出需要从废弃PE塑料的合成、成型加工、应用、回收处理等各环节进行全方位规划。未来需要投入更多的技术创新，以加强废弃PE材料回收利用领域的研发，从而合理利用有限资源，提升废弃PE塑料制品的回收利用率，实现可循环利用。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.04.024.F002