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廢舊印刷電路板資源化技術(shù)及無(wú)害化對(duì)策評(píng)述
2011-02-21 08:56 來源:環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng) 作者:龍來壽 孫水裕 鐘勝 責(zé)編:Victoria
- 摘要:
- 廢棄PCB的回收是廢棄PCB資源化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)、中心環(huán)節(jié),,同時(shí)也是最困難的一個(gè)環(huán)節(jié),。如果缺乏一個(gè)高效、完整的回收體系,,資源化處理是無(wú)從談起的,。通過何種回收體系,既能讓消費(fèi)者將廢棄PCB送入回收渠道,,又能以較低的成本到達(dá)處理企業(yè)是當(dāng)前迫切需要解決的問題,。
2.4超臨界流體處理
超臨界流體處理廢棄PCB是使PCB在超臨界流體中(如超臨界CO2)進(jìn)行處理,PCB中高分子樹脂被分解成小分子物質(zhì),,從而使PCB中的金屬和玻璃纖維自動(dòng)分離,,達(dá)到回收各組分資源的目的,是一種綠色環(huán)保的處理方法,。劉志峰等[21-22]研究了廢棄印刷PCB在超臨界CO2中,,在270℃、36MPa,、31h和80mL水的參數(shù)條件下,,PCB中的不同材料層會(huì)自動(dòng)地分離開,且分離的銅箔和強(qiáng)化材料保持各自的原始形狀和性質(zhì),,大分子量的樹脂黏結(jié)材料被分解成苯酚,、溴苯酚之類的小分子量物質(zhì)。
超臨界流體法處理廢棄PCB在材料回收率,、回收工藝難易度,、回收過程的環(huán)境性及能源、資源的消耗量方面相對(duì)現(xiàn)有的PCB回收處理方法有明顯的優(yōu)勢(shì),,但超臨界流體法需要在高溫,、高壓下、經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間處理才能達(dá)到回收的目的,這就決定了作為反應(yīng)容器的反應(yīng)釜體積不可能做的太大,。同時(shí)由于處理過程需時(shí)較長(zhǎng),,因此單位時(shí)間內(nèi)回收的廢棄印刷PCB的量較少,在工業(yè)中應(yīng)用難度較大,。
2.5熱處理
2.5.1焚燒處理
焚燒法處理是指廢棄物中的可燃物在焚燒爐中與氧進(jìn)行燃燒的過程,,處理流程是先將廢棄物經(jīng)機(jī)械破碎至2~5cm后,送入一次焚化爐中焚燒,,將所含約40%的樹脂分解破壞,,使有機(jī)物與固體物分離,剩余殘?jiān)礊槁懵兜慕饘偌安AЮw維,,經(jīng)粉碎后即可送往金屬冶煉廠進(jìn)行金屬回收,,有機(jī)氣體則送入二次焚化爐進(jìn)一步燃燒處理。
焚燒法主要是用來回收PCB中的金屬,,其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,,耗時(shí)短,能夠?qū)崿F(xiàn)PCB的減容減量,。但在回收過程中,,樹脂等可燃物都燃燒分解,無(wú)法進(jìn)行回收,,且由于PCB中的阻燃劑含有大量溴或氯及芳香族化合物,,在焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生二口惡英和呋喃等有毒有害氣體,故對(duì)焚化爐及空氣污染防治設(shè)施的設(shè)置規(guī)范要求較嚴(yán)格,。
2.5.2火法冶金處理
火法冶金是一種古老的煉金方法,。火法冶金從廢舊PCB中回收貴金屬是20世紀(jì)80年代應(yīng)用最廣泛的技術(shù),,基本原理是利用冶金爐高溫加熱剝離非金屬物質(zhì),,貴金屬熔融于其它金屬熔煉物料或熔鹽中,再加以分離,。非金屬物質(zhì)主要是PCB有機(jī)材料等,,一般呈浮渣物分離去除,而貴金屬與其它金屬呈合金態(tài)流出,,通常富集后金屬制作成陽(yáng)電極,,電解提純金屬并富集貴稀金屬[23]�,;鸱ㄒ苯鹩蟹贌鄢龉に�,、高溫氧化熔煉工藝、浮渣技術(shù),、電弧爐燒結(jié)工藝等,。
采用火法冶金提取貴金屬具有簡(jiǎn)單,、方便和回收率高的特點(diǎn)。但是由于電子垃圾中含有大量的多氯聯(lián)苯,、鹵化物阻燃劑等,,在焚燒熔煉過程中很容易形成二口惡英等有毒氣體,對(duì)大氣環(huán)境造成污染,,相應(yīng)尾氣處理成本較高,。其它金屬如Al、Zn等回收率低,、處理設(shè)備昂貴等缺點(diǎn),,目前該方法已經(jīng)逐漸被淘汰。
2.5.3熱解處理
熱解法是在缺氧的環(huán)境下將廢棄PCB加熱(通常是350~900℃)使其分解,。在高溫及缺氧狀態(tài)下產(chǎn)生有機(jī)物裂解反應(yīng),,分子較大的物質(zhì)逐漸由于分子間化學(xué)鍵斷裂而生成分子量較低的分子,形成液態(tài),、氣態(tài)及固態(tài)生成物,,熱裂解后的產(chǎn)物通常有氣體、油,、碳及水4相,。裂解后廢棄PCB中起黏結(jié)作用的有機(jī)物分解、揮發(fā),,各種組分則成單離狀態(tài),,易于以簡(jiǎn)單的破碎、磁選,、渦電流分選等方法將其分選回收,。裂解過程所產(chǎn)生的揮發(fā)氣體經(jīng)由反應(yīng)器中的排氣管排出,經(jīng)過油氣分離(冷凝)將可凝結(jié)氣體冷凝成油,,不可凝氣體則經(jīng)處理后作為燃料利用,并經(jīng)二次燃燒室在1000℃停留2s,,使其完全破壞后達(dá)標(biāo)排放[24],。
熱解法對(duì)固體廢物特別是有機(jī)高分子聚合材料處理具有減量化、無(wú)害化和資源回收等明顯優(yōu)勢(shì),,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者相繼開展了熱解方法處理廢棄PCB的理論研究和工程實(shí)踐[25-34],。Chen等[35]、Chiang等[36]和孫路石等[37-39]等對(duì)PCB熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,,結(jié)果表明,,PCB在熱解時(shí)發(fā)生的不是持續(xù)的復(fù)雜反應(yīng),而是從一個(gè)相對(duì)單一和快速的主要反應(yīng)過程過渡到一個(gè)包含多種反應(yīng),、相對(duì)復(fù)雜而緩慢的次要反應(yīng)過程,。Chien等[32]研究了PCB熱解過程中含溴阻燃劑的轉(zhuǎn)化和遷移規(guī)律,,結(jié)果表明,固體殘?jiān)袖逶氐暮恐徽荚璓CB中總溴元素質(zhì)量的5.1%,,并且不含有溴化銅,,認(rèn)為在熱解過程中PCB中的溴與銅不相互反應(yīng),原PCB中總溴元素的約72.3%轉(zhuǎn)化到了氣態(tài)產(chǎn)物中,。Luda等[40]提出了PCB基材溴化環(huán)氧樹脂的三步熱解機(jī)理,,首先是樹脂溴化部分的熱解,生成溴代烷烴和溴酚,、二溴酚,;第二步是樹脂的非溴化部分熱解,生成烷基苯酚,、雙酚A等物質(zhì),;第三步是前兩步過程中生成的不飽和物質(zhì)經(jīng)過環(huán)化、聚合等反應(yīng)后形成焦炭,。Blazso等[29]研究了PCB分別與各種堿性添加劑(Na2SiO3,、5A分子篩、13X分子篩,、NaOH)的共熱解吸附脫溴情況,,發(fā)現(xiàn)堿性無(wú)機(jī)物的存在能顯著改變含溴有機(jī)產(chǎn)物的分布,堿性添加劑不僅能與HBr反應(yīng),,還能脫去芳烴上的溴,,顯著減少熱解油中溴代酚類物質(zhì)含量。
熱解回收是在一個(gè)沒有氧氣的密閉體系中進(jìn)行,,因而抑制了二口惡英,、呋喃類物質(zhì)的形成,同時(shí)還原性焦炭的存在有利于抑制金屬的氧化物和鹵化物的形成,,整個(gè)回收過程向大氣排放的有毒有害物質(zhì)比焚燒要低得多,,并且熱解所得的熱解油和熱解氣經(jīng)過處理后可獲得化工原料或燃料,因此熱解回收電子廢棄物具有廣闊的發(fā)展前景,,目前大多數(shù)研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段,。
2.5.4真空熱解處理
真空熱解是在反應(yīng)壓力(一般10~20kPa)低于大氣壓下進(jìn)行的熱裂解反應(yīng),塑料熱解是一個(gè)從液相或固相轉(zhuǎn)變成氣相的過程,。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者利用真空熱解技術(shù)對(duì)PCB進(jìn)行處理研究,。甘舸等[41-42]采用真空熱解技術(shù)對(duì)真空下PCB廢渣進(jìn)行了熱解動(dòng)力學(xué)研究,結(jié)果表明,,PCB在真空條件下熱解失重分3個(gè)階段,,真空熱解反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)為3,活化能為68kJ/mol,,指前因子為4.67×107min-1,,與氮?dú)鈿夥障翽CB熱解相比真空下的熱解反應(yīng)活化能降低了100kJ/mol左右,。彭紹洪等[43]采用熱重分析儀和固定床熱解反應(yīng)器對(duì)廢舊PCB進(jìn)行了低真空條件下的熱分解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,,真空降低了PCB熱解的表觀活化能,,提高了熱解產(chǎn)物的揮發(fā)性,減少了二次裂解反應(yīng),,有利于提高液體產(chǎn)品的產(chǎn)率,,降低氣體和固體產(chǎn)品的產(chǎn)率,真空熱解廢舊PCB得到的液體產(chǎn)品主要由酚,、烷基酚,、雙酚A、水以及各種溴酚構(gòu)成,,液體中總溴高達(dá)13.47%,,其中一半左右以有機(jī)溴的形式存在,認(rèn)為液體產(chǎn)品適合用于分離提取化工原料而不宜用作燃料,。
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