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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。