废旧含溴塑料在不同超临界流体中的降解特性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王彦民 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张付申 |
| 关键词 | 电子垃圾 溴化阻燃剂 废弃电子塑料 超临界流体 脱溴降解 解聚 资源化 e-wastes brominated flame retardants(BFR) waste electrical and electronic plastic supercritical fluid debromination depolymerization recycling |
| 其他题名 | Degradation properties of waste brominated flame retardant-containing plastic in typical supercritical fluids |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 随着电子电气设备的更新速度越来越快，废弃电子设备(称为电子垃圾)的 产量剧增。塑料是电子电气设备中重要的组成部分，因此废弃电子塑料的产量 也是巨大的，然而目前没有有效的对废弃电子塑料的处理方法，不仅因为塑料 的回收利用价值较低，更因为电子塑料中一般添加了溴化阻燃剂。目前对这类 废弃电子塑料绝大部分通过填埋或者焚烧处理，但是会产生泄露、产生有毒有 害物等许多问题，因此迫切需要一种有效的技术手段对这类废弃电子塑料进行 无害化、资源化处理。 本文利用超临界流体技术处理溴化阻燃剂四溴双酚A 以及含有溴化阻燃剂 的废弃电脑塑料外壳，目的在于对溴化阻燃剂进行脱溴降解并且回收不含溴的 塑料解聚产品，获得的主要研究结果如下： (1) 四溴双酚A 在亚/超临界水中的降解研究表明亚/超临界水能够将其有 效脱溴降解，获得不含溴代产物的苯酚等产物，脱除的溴以氢溴酸的形式存在 于水中可进一步回收。反应时间、温度、碱类型等是影响四溴双酚A 降解的脱 溴率、产物组成的重要因素。350 ℃下反应180 min 和400 ℃反应30 min，脱溴率分别达到98.7%和96.7%，降解产物中苯酚和4-丁基苯酚分别占50%和20%以上，另外还有少量的烷基酚。向反应体系中加入碱可以中和反应中产生的氢溴酸，并在较低温度下实现高的脱溴率，产物中苯酚含量达50%以上、4-异丙烯基苯酚占10%左右；在较高温度下，苯酚含量较高，400 oC、Na2CO3 溶液中苯酚占83%。与传统的热解技术相比，超/亚临界水处理TBBPA 具有明显的优势。 (2) 废弃电脑塑料外壳在不同超临界流体中的降解结果表明，超临界流体 能够降解含溴化阻燃剂塑料中的溴化阻燃剂，并能够将塑料解聚为小分子。溶 剂类型和温度强烈影响了溴化阻燃剂降解的脱溴率、塑料降解的产物分布和产 物组成。四种溶剂在脱溴能力上表现为水>甲醇>异丙醇>丙酮：在水中，脱溴 降解发生在350 oC 以前，而甲醇和异丙醇中温度要在400 oC。四种溶剂在塑料转化为油的产率上表现为：异丙醇>甲醇>水>丙酮：异丙醇中能够获得最高的 60%产油率，而水和甲醇中均低于50%，丙酮在这两个指标中的表现是最差的，主要是丙酮处理之后的产物不能与之有效分离导致的。溶剂类型在脱溴率及塑料解聚表现出的差异与各自的溶剂化能力相关，异丙醇是比较理想的溶剂。 (3) 废弃电脑塑料外壳在超临界异丙醇中的结果表明，反应时间、固液比、 溶剂填充度、颗粒尺寸都是影响塑料在超临界异丙醇中降解的重要因素。传质 是溴化阻燃剂萃取、降解和塑料解聚的控制因素，低固液比、高溶剂填充度、中等颗粒尺寸等有利于传质的条件下溴化阻燃剂的脱溴率和塑料的转化率均较高。均相催化剂KOH 的加入促进了塑料的解聚，而它的加入最大的作用在于能够捕捉油中的无机溴并将它们固定在固体残渣中，从而获得不含溴的油，固体残渣中的无机溴容易通过水洗加以回收。 (4) 废弃电脑塑料外壳在超临界流体中的解聚产物与各个反应条件相关，由芳香族化合物、含氧化合物、其它类有机物三大类物质构成。苯的各种同系物例如乙苯、丁基苯、1,3-二苯丙烷等来自塑料的解聚。苯酚、4-异丙基苯酚等酚类产物来自溴化阻燃剂四溴双酚A 的降解。另外还出现了苯丁醇、2,4-二异丙基苯酚等物质，它们来自溶剂与产物的反应。油的热值为37.5 MJ/kg，比市售汽油热值略低。 (5) 超临界流体处理含溴化阻燃剂塑料的主要包括如下步骤：○1 超临界流体萃取溴化阻燃剂；○2 溴化阻燃剂在超临界流体中脱溴降解；○3 塑料在超临界 中溶胀、溶解；○4 溶胀的塑料在超临界流体中解聚成为单体、气体小分子等。 因此，采用超临界流体技术处理含溴化阻燃剂塑料的优势：○1 溴化阻燃剂的降 解过程相对独立于塑料解聚过程。○2 超临界流体促进塑料的解聚，超临界流体 对塑料的溶解、溶胀等效应加速了塑料的降解，产生了更多的油。 |
| 公开日期 | 2014-05-08 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7206]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王彦民. 废旧含溴塑料在不同超临界流体中的降解特性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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