废旧电路板真空热解气相产物分析及控制研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:kobe_lilei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着科技发展,电子废弃物是增加速度最快的危险固体废物,急需开展其清洁、高效和安全的处理方式及资源化利用的难题研究。真空热解技术是处理废旧电路板、实现资源化的有效方法。真空条件缩短了热解产物在高温反应区的停留时间,降低了二次反应的概率,减少了溴化氢和溴代二嗯英类等物质的产生,同时提高了热解油回收率,但是真空热解气相产物中存在较多的污染副产物,这些产物的存在阻碍了真空热解技术的推广应用。本研究以FR-4型废旧电路板非金属粉末为研究对象,对废旧电路板真空热解气相产物的成分、组成特征、迁移转化规律及其污染控制工艺进行了深入的研究,为电子废弃物高值化全组分资源化利用提供科学依据。(1)利用热重分析法(TGA)研究了废旧电路板非金属粉末的热解特性及反应动力学。结果表明,热解过程分为3个阶段:第Ⅰ阶段(<280℃)为水分蒸发阶段,第Ⅱ阶段(280~500℃)为分解阶段,第Ⅲ阶段(>500℃)为稳定阶段;第二阶段为主要失重阶段,包含有机质挥发分解(330~380℃)和难挥发组分分解(460~500℃)两个过程;动力学的Coats-Redfern方程计算表明,这两个过程表观活化能分别为250.74kJ·mol-1和23.58 kJ·mol-1。(2)利用Py-GC/MS和TG/MS测试方法对真空热解气相产物进行分析研究。结果发现经过冷凝后的气相产物中主要有机组份为苯酚和苯系物等挥发性有机物,主要无机组份为HBr、NO2、SO2。依据高分子化学结构理论,结合真空热解过程中有机化合物的化学反应原理,探讨了废旧电路板真空热解机理及气相产物形成过程:真空热解过程发生分子内脱水、环化、分子重排、自由基取代、化学键断裂等反应,并由此推导出主要气相产物的形成过程。(3)构建了真空条件下废旧电路板真空热解和气相产物采集的小试研究装置。利用吸收-离子色谱法同时测定气相中无机物(HBr、NO2和SO2)的含量,当用50mL吸收液、采样体积为30L时,三种无机物的检测限分别为5.7×10-6mg·L-1、3.4×10-6mg/L和2.9×10-6mg·L-1。该方法加标回收率为95.7%~104.8%,完全能满足气相中HBr、NO2和SO2的同时测定要求。利用该方法和行标方法同时测定环境空气中的HBr、NO2和SO2,再利用Excel分析工具对测定数据进行F检验和T检验,两种测定方法无显著差异,表明本实验所建立的吸收-离子色谱法简单、快速、准确、可靠。(4)通过控制不同的工艺条件研究了废旧电路板真空热解气相产物的分布特征。试验发现,随着真空度的提高,气相产率降低,苯系物和HBr的含量增加,苯酚和N02、SO2的含量减少;加快升温速率导致气相产率降低,苯系物的含量增加,苯酚含量减少;提高终温使气相中苯酚和苯系物的含量降低,HBr、N02和SO2的含量增加。综合考虑真空度0.09MPa、升温速率10℃·min-1、终温500℃为比较适宜的热解条件,在此条件下,主要气相产物苯、甲苯、乙苯、溴化氢、二氧化氮、二氧化硫含量最高平均降低比例分别为:72.3%、32.6%、23.5%、24.9%、39.8%和60.3%。(5)考察了6种添加剂(CaCO3、HZSM-5、CaO、Al2O3、FeOOH和Ca(OH)2)对废旧电路板真空热解气相产物的迁移转化及逸出行为的影响。实验结果表明:添加剂Al2O3、CaO、Ca(OH)2、FeOOH均能降低气相的产率。随着上述6种添加剂添加比例的增大,气相产物中苯、甲苯、乙苯、苯酚、对二甲苯、HBr、NO2和SO2的去除率呈现不同的变化。从控制气相中污染物排放来看,Ca(OH)2的抑制效果最好。提高热解温度和真空度会降低Ca(OH)2对有机污染物的抑制效果,但此过程提高了SO2的去除率。在添加比例为1/5、热解温度为500℃、真空度0.09MPa的条件下,Ca(OH)2对气相产物的平均去除率可达66.4%。(6)模拟了废旧电路板真空热解气相产物中的苯系类污染物,通过Fenton试剂法对苯系物进行去除试验。结果表明,Fenton试剂对苯、甲苯、乙苯和二甲苯的去除过程符合一级反应动力学模式,pH=2, H2O2/Fe2+=5, T=40℃条件下,苯系物的去除速率为:对二甲苯>苯>甲苯>乙苯;最佳的初始pH值为2-3;适宜的反应温度为40~50℃;H2O2/Fe2+比例为4-6之间时,苯系物的去除率最高。
其他文献
剖析了图书馆与实体书店在网络发展新时代所面临的困境,阐述了图书馆与书店融合发展的可行性与必要性,通过实例详细介绍了图书馆与书店融合发展、互利共赢新模式,从而得出结
蓝汉林、刘云波等在《教育学术月刊》2014年第7期中撰文,梳理了国外近20年来有关职业教育私人收益的实证研究.对职业教育如何影响个人在劳动力市场上的表现加以归纳总结.并提出
教育从根本上说是一个人文过程,是人的精神、道德、价值、信仰和人的灵魂的形成过程。语文天生集人文性与工具性为一身,它理应成为培养学生人文精神的良性基地,承担促进人的发展
学习通是在移动互联网环境下利用手机等移动智能设备开展课堂内外互动教学的智慧学习平台。学习通可以有效打通课内课外,形成移动互联网信息时代的学为中心、适度监督、指导
基于“创客”模式的自动化专业创客实验室建设计划,立足于本校自动化专业大学生群体,建立开源、创新、协作、共享的线上交互平台及线下实体实验室,让大学生分享创意、完善创意、
梁发(1789-1855年)是第一位基督教华人牧师,撰写并印刷了大量书籍传播教义。以梁发的传教历程和传教书籍为线索,简述梁发在华南及南洋一带的印刷活动,论述梁发对沟通中西方文化
英语是一门语言,“说”是学英语的目的。所以,我们的小学英语课堂应该是充满交际氛围的开放式课堂。经过几年的教学探索,我逐渐在自己的课堂中尝试这种开放式的教学方法,并加
针对经济全球化对会计人才的需求,结合国内外会计人才培养理论,对我校会计专业的人才培养定位和培养模式进行研究,以“国际化会计人才”为目标,从培养目标、课程体系、教学手
为了深入理解和管理3D模型,灵活处理3D模型,以Direct3D中3D模型文件为例,对.X文件格式进行深入研究,用C++对.X文件中的关键数据进行读取,处理文件中每个模板的数据,用相应集合