不同廢舊電路板的熱解行為

2014年第19期廣東化工第41卷總第285期www.gdchem.com37不同廢舊電路板的熱解行為張航,王佐侖,丁潔,令狐文生(紹興文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,浙江紹興312000摘要]利用HCT-3綜合熱分析儀對四種不同的電路板處理樣品進(jìn)行熱重行為研究,分析了不同的廢舊電路板在相同條件下的失重率,失重速率最大時(shí)的溫度,熱解區間等等。結果表明1#電路板的熱解率遠大于2#,3#和4#電路板。四種電路板的失重最大時(shí)的溫度大約都在330℃左右[關(guān)鍵詞]廢舊電路板;熱重行為;失重率[中圖分類(lèi)號]X705[文獻標識碼]A[文章編號]07-1865(2014)190037-02a Study on Pyrolysis Behavior of Waste Printed Circuit BoardsZhang Hang, Wang Zuolun, Ding Jie, Linghu Wensheng( College Chemistry Chemical Engineering, Shaoxing University, Shaoxing 312000, China)Abstract: In the work the pyrolysis of four different kinds of waste printed circuit boards(PCBs)were investigated through TG technology. The results showedthat the pyrolysis conversion rate of 1# PCB was higher than that of 2#, 3#f and 4# PCB. The maximum mass loss rate was occurred at about 330 C for all of PCBsKeywords: printed circuit board: pyrolysis; thermogravimetry隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展,科技的發(fā)展也越來(lái)越快,電子產(chǎn)業(yè)作著(zhù)巨大的污染。其中阻燃劑是指能使物質(zhì)不易著(zhù)火或者著(zhù)火后減為高端產(chǎn)業(yè)是每個(gè)國家都重點(diǎn)發(fā)展的對象。因此,電子元件的更隨著(zhù)經(jīng)濟科技的發(fā)展越來(lái)越快,從而產(chǎn)生的電子垃圾溴有機阻燃劑稱(chēng)為多溴聯(lián)苯醚,簡(jiǎn)稱(chēng) PBDES,是一種永久性的也就越來(lái)越多。電子垃圾種類(lèi)繁多,包括各種電器的外殼、電池染物。因此,無(wú)論是出于對環(huán)境的保護還是資源的重復利用,研電線(xiàn)、電路板等等。據不完全統計可得,中國每年產(chǎn)生的電子垃究一種可行的處理廢舊電路板的方法勢在必行圾就超過(guò)200萬(wàn)噸,此外,還有大量的電子垃圾通過(guò)不同的渠道1材料與方法由國外轉入中國電子垃圾作為時(shí)代發(fā)展不可避免的產(chǎn)物,若不對其進(jìn)行有效1.1材料的選取與處理的處理,不僅會(huì )占據大量的空間,而且電子垃圾中的有毒物質(zhì)會(huì )實(shí)驗廢舊電路板取自辦公室原有廢舊電器,實(shí)驗之前,拆除廢舊電路板上的金屬元件和電子元件,然后使用鉗子將其分解為最后危及人類(lèi)的健康。印刷電路板(簡(jiǎn)稱(chēng)PCB)是當今世界上最為粒徑約為1mm左右的微小粒子,篩選出層狀結構未被破壞的電應用于計算機,通訊設備,家庭電器等領(lǐng)域。以中國為例,僅12實(shí)驗方法中國大陸每一年就有超出50萬(wàn)噸的廢棄電路板需要處理,這其中幾種不同的電路板預處理樣品在HCT3綜合熱分析儀上進(jìn)行包括了在加工生產(chǎn)中產(chǎn)生接近10萬(wàn)噸的電路板廢棄材料。熱重分析實(shí)驗,實(shí)驗升溫速率為10℃min,實(shí)驗在氮氣氣氛下進(jìn)廢舊電路板主要由金屬,氧化物,有機物、塑料以及添加劑行,氮氣吹掃速率控制在10 mL/min。,其中金屬和塑料就占據了34.換而言之,廢舊電路板如果可2結果與討論以回收利用,相當于非常豐富的金屬資源和塑料資源,而且在廢21四種不同電路板的 TG-DTG分析舊電路板中存在的各種重金屬(如鉛,鎘,錫),以及氟氯乙烯塑料、阻燃劑等有毒物質(zhì)。假如處理不當,那么將會(huì )對環(huán)境有-IG01002003004005000780圖11#電路板的 TG-DTG圖圖22#電路板的 TG-DTG圖Fig. I TG-DTG of 1# printed circuit boardFig 2 TG-DTG of 2# printed circuit board010020030040050060圖33#電路板的 TG-DTG圖中國煤化工Fig 3 TG-DTG of 3# printed circuit boardHCNMH[收稿日期]201407-30[基金項目]受到2013年地方高校國家級大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃項目“含多溴聯(lián)苯醚電子廢棄物的熱解處理研究”(20010490090的資助,特此感謝[作者簡(jiǎn)介]張航(1993-),男,浙江慈溪人,浙江紹興文理學(xué)院,化學(xué)化工學(xué)院本科生,主要研究方向為廢舊電路板的熱解研究廣東化工2014年第19期38www.gdchem.com第41卷總第285期圖1-4所示的是1#,2#,3#和4#電路板的TG-DTG圖。其中TG為試樣的熱重曲線(xiàn),DTG為試樣的微商熱重曲線(xiàn),T為反應溫度。Mass%)是試樣在熱解時(shí)的剩余質(zhì)量百分比,ass%)(m4-m)m*100%,m為試樣的初始質(zhì)量,m為在熱解由圖1~4可得(1)1#電路板熱解失重主要溫度出現在230-700℃之間,DTG曲線(xiàn)中也顯示出在230420℃之間有一個(gè)較寬的最大失重峰,并且可得知最大的失重速率出現在328℃,并且電路板在420-700℃之間仍然在緩慢的被熱解,最終的失重率約為72%。1#電路板的熱解效率比較高200400600800D(2)2#電路板熱解失重的主要溫度集中在280-700℃之間,曲線(xiàn)顯示在300400℃間存在著(zhù)一個(gè)狹窄的最大失重峰,可圖73#電路板的TG-DTA圖得最大失重的速率出現在335℃,隨后仍舊緩慢地被熱分解,但Fig7 TG-DTA of 3# printed circuit board是速率并不是很快,最終的失重率約為42%(3)3#電路板熱解失重的主要溫度集中在300600℃之間DTG曲線(xiàn)顯示在310-350℃之間存在著(zhù)一個(gè)狹窄的最大失重峰可得知最大失重速率出現在313℃,最終的失重率35%(4)A4#電路板熱解失重溫度區間為310-600℃,DTG曲線(xiàn)顯示在310-380之間存在一個(gè)狹窄的最大失重峰,可得知最大失重速80率出現在324℃,最終的失重率約為41%由此可知,1#電路板在熱解條件下可以很好地被分解,而2#,3#,4#電路板則在熱解下只是部分被分解。1#電路板可以考慮使用熱解來(lái)進(jìn)行處理分解。表1四種電路板的熱重熱解特征系數200400600800Tab 1 tGa pyrolysis characteristic coefficient of four printed圖84#電路板的 TG-DTA圖樣品熱解區間/℃最大失重速率的溫度℃失重率%Fig 8 TG-DTA of 4# printed circuit board1#電路板230-70032872#電路板280-700由圖5~圖8可知,這四種電路板都存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的吸熱峰,說(shuō)明這四種電路板在簡(jiǎn)單的處理后樣品中的成分是很豐富3#電路板300635而且復雜。而且,這四種電路板所得出的四幅DTA曲線(xiàn)表明電路板31060032電路板達到最大速率降解時(shí)所吸收的熱值并之后的降解中會(huì )出現更高的吸熱峰,這是因為是前面分解的物質(zhì)22四種不同電路板的TG-DTA分析圖5~8所示的是1#,2#,3#和4#電路板的 TG-DTA圖,TC熱值較小,吸熱少分解快,熱穩定性差,而后的物質(zhì)熱值高,熱穩定性好,遇熱不易分解。表表破熱峰熱再代表的是故熱球樣的差熱分析曲線(xiàn),向上的峰3結論由以上討論,可知在處理1#電路板時(shí)可以直接采用熱解的方式將其進(jìn)行講解,而處理2#,3#,4#電路板時(shí)可以采用先在最大降解溫度下進(jìn)行熱解,然后在對其熱解后的殘留物進(jìn)行其他處理或者可以進(jìn)行探尋某種或者某類(lèi)物質(zhì)作為催化劑進(jìn)行添加然后在對2#,3#,4#電路板進(jìn)行熱解.-TG-DTA參考文獻[李叢志.發(fā)達國家廢塑料再生利用現狀及對我國的影響[門(mén)再生資源與環(huán)經(jīng)濟,2013,6(4):38-44[2]周翠紅,路邁西.廢舊電路板的組成與解離特性研究[門(mén)環(huán)境污染治理rc)技術(shù)與設備,2005,6(4):28-3圖51#電路板的 TG-DTA圖[3]孫云麗,段晨龍,左蔚然,等.電子廢棄物的資源循環(huán)研究[門(mén)中國資Fig 5 TG-DTA of I# printed circuit board源綜合利用,2007,25(3):35-3[4 Hao J, Wang HF, Song SL, et al. 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