电子废物拆解过程中产生大量废电路板,其回收处理是电子废物资源化的技术核心和难点。废电路板的拆解、破碎分选、热解和焚烧等回收处理过程均会使电路板产生高温或局部高温,导致热裂解或燃烧而产生恶臭气体及其它污染物,造成环境污染。本研究拟选择含溴阻燃剂单体、溴阻燃聚合物、线路板和各种拆解深度的电路板,通过热冲击预处理、铁板烘烤、热裂解和焚烧热处理过程的模拟试验,以热重红外、X射线光电子能谱等分析手段,对电路板受热过程中排放的气态污染物成分、形态进行分析,对释放强度进行表征,探索气态污染物生成机制。通过金属成分与形态对电路板及其基材在热处理过程中气态污染物生成机制的影响研究,进一步探讨气态污染物的生成机制,研究气态污染物的抑制机制和方法。研究结果可为废电路板集中拆解处理区的污染物源解析和环境风险评价提供依据,同时为废电路板回收处理产业污染控制及环境友好技术的研发提供基础参数。
printed circuit boards;thermal treatment;heavy metal;organic pollutants;PBDD/Fs
废电路板是电子废物最具回收价值的部件,同时电路板制造过程使用多种有毒有害物质,不当处置极易释放进入环境。热处理过程是电路板处理处置重要的污染节点,本研究以此为对象,探讨该过程中污染物的释放特征及产生机制。项目按照计划书执行,取得的主要成果如下氮气气氛下,苯系物、溴化氢和多环芳烃的排放因子在275-500℃范围内随温度升高不断增加。空气气氛下,多环芳烃和溴代二噁英的排放因子呈现先增大后减小的趋势,多环芳烃排放因子峰值为500℃时的8.56mg/kg,溴代二噁英排放因子峰值为325℃时的69.01mg/kg。重金属的排放因子Cu>Pb>Sb>Ni>Cr>Cd,Pb、Sb和Cu的毒性效应得分远大于其它三种重金属,需要重点关注。重金属挥发度随温度升高不断增加,平均挥发度Cd,Pb>Cr,Ni>Sb>Cu。空气气氛下,275-325℃为烘烤电路板拆解元器件作业温度区间,苯系物、溴化氢、多环芳烃、溴代二噁英的排放因子剧增,烘烤电路板具有较大潜在健康风险。氮气气氛下600℃左右为废电路板热解作业温度区间,多种重金属挥发释放进入环境或热解油中,会造成环境或热解产品污染,同时会影响铜的回收率。污染物产生机制如下电路板加热至分解温度后,C-Br、C-C(Benzene)、C-O键断裂释放出溴化氢、丙酮、双酚A类和酚类及其溴代物;饱和结构在凝聚相中交联聚合成炭;部分主链断裂碎片形成颗粒释放;溴自由基参与反应生成溴甲烷、溴丙酮、三溴苯酚;以溴酚为前驱物,在不完全条件下生成溴代二噁英类物质;低熔沸点金属随温度升高而挥发释放;树脂分解产生的溴化氢会与铜和三氧化二锑等反应生成易挥发的金属溴化物随温度升高而挥发释放;部分主链断裂碎片形成颗粒后会吸附重金属而释放。