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真空热解技术实现防溴型电路板资源化及其动力学机理研究

作　者: 王芳
导　师: 海热提
学　校: 北京化工大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 真空热解防溴型环氧树脂产物特性动力学机理
分类号: X705
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着防溴型环氧树脂在电路板行业的兴起及广泛应用，其生产数量也在逐年增加。因此，对于防溴型废电路板回收再利用的研究迫在眉睫。如何最大限度的使其资源化，如何使其资源化过程产生的环境问题降到最小，以及资源化过程中表现出的特性，都对资源节约，环境保护以及社会经济的发展有着重大的意义。在国家“十一五”科技支撑计划支持下，为了更有效地回收和资源化防溴型电路板的非金属部分，本文采用真空热解的方法，将用作电路板基板的防溴型环氧树脂进行真空热解处理，并对其热解特性、动力学参数与机理；真空热解过程的影响因素及最佳热解条件；产物的种类特性三方面内容进行研究与分析。本文首先采用热重分析（TG）法研究了防溴型环氧树脂在氩气（Ar）氛围下的热解动力学特性。用Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman-Reich-Levi法对热解动力学参数进行研究，得出热解过程存在三个不同的反应阶段，三个阶段的活化能分别为147.377kJ·mol^-1、174.206kJ·mol^-1和161.575kJ·mol^-1，反应级数为2.32。通过建立动力学模型，确定了防溴型电路板的热解反应动力学机理方程。其次，采用密闭的电子控温智能管式炉对防溴型电路板进行真空热解正交实验。研究了各因素对防溴型环氧树脂真空热解的影响，以及在不同条件下产物在三相中的变化规律，并确定防溴型环氧树脂的最佳真空热解条件。结果表明，热解最终温度是影响真空热解三相产物产率最重要的因素，真空条件比常压下更利于热解反应的发生。真空热解的最佳反应条件应将热解终温控制在550℃-650℃、真空度10kPa左右、升温速率10℃·min^-1-15℃·min^-1、保温时间50min左右、冷凝温度-20℃左右为宜。最后，将防溴型电路板真空热解产物回收富集，采用元素分析法、红外光谱分析法、气质联用法对液态热解油进行分析表征，确定热解油的主要成分为苯酚（23.918%）、2-甲酚（8.205%）和双酚A （6.253%），以及大量不同种类的苯酚取代物。通过对比真空与氮气氛围下的热解油组分，得出电路板在真空下产物中回收价值高的酚类有机物含量明显大于氮气热解产物，充分体现出真空热解的优越性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-16
第一章绪论  16-30
  1.1 研究背景及研究的意义  16-19
  1.2 废弃电路板的产生、组成及分类  19-21
    1.2.1 废弃电路板的产生  19
    1.2.2 废弃电路板的组成  19-20
    1.2.3 废弃电路板的分类  20-21
  1.3 废弃电路板处理处置技术研究现状  21-26
    1.3.1 物理机械处理法  22-23
      1.3.1.1 拆解  22
      1.3.1.2 破碎  22-23
      1.3.1.3 分选  23
    1.3.2 化学处理法  23-24
      1.3.2.1 湿法冶金处理法  23-24
      1.3.2.2 火法冶金处理法  24
      1.3.2.3 溶浊处理法  24
    1.3.3 热处理方法  24-25
      1.3.3.1 热解技术  24-25
      1.3.3.2 微波热解技术  25
    1.3.4 电化学方法  25-26
    1.3.5 生物技术方法  26
  1.4 真空热解技术  26-28
    1.4.1 真空热解技术的原理  26-27
    1.4.2 热解特性及动力学机理  27
    1.4.3 影响因素  27-28
    1.4.4 产物表征  28
  1.5 研究内容及目标  28-30
    1.5.1 主要研究目标  28-29
    1.5.2 主要研究内容  29-30
第二章防溴型电路板热解动力学机理研究  30-40
  2.1 动力学实验  30-31
    2.1.1 实验材料  30
    2.1.2 实验仪器与方法  30-31
  2.2 热解特性及升温速率对热解的影响  31-33
    2.2.1 热解特性  31-32
    2.2.2 热解反应受升温速率的影响  32-33
  2.3 热解动力学参数研究  33-38
    2.3.1 动力学研究方法  33-34
    2.3.2 动力学参数研究  34-38
  2.4 防溴型电路板热解动力学机理  38
  2.5 本章小结  38-40
第三章防溴型电路板真空热解流程及影响因素研究  40-48
  3.1 真空热解实验  40-42
    3.1.1 实验材料  40
    3.1.2 实验装置  40-41
    3.1.3 实验流程方法  41-42
  3.2 真空热解的影响因素  42-47
    3.2.1 热解终温对产物的影响  42-43
    3.2.2 真空度对产物的影响  43-44
    3.2.3 升温速率对产物的影响  44-45
    3.2.4 保温时间对产物的影响  45-46
    3.2.5 冷却温度对产物的影响  46-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章防溴型电路板真空热解产物分析表征  48-64
  4.1 真空热解产物表征实验  48-49
    4.1.1 实验样品  48
    4.1.2 分析仪器  48
    4.1.3 分析方法  48-49
      4.1.3.1 元素分析  48-49
      4.1.3.2 红外光谱分析  49
      4.1.3.3 气质联用分析  49
      4.1.3.4 扫描电镜分析  49
  4.2 真空热解产物中液态成分的分析与表征  49-57
    4.2.1 元素分析及 C/H 比  49-50
    4.2.2 红外光谱（FT-IR）分析  50-54
    4.2.3 气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析  54-55
    4.2.4 真空热解油与氮气氛围热解油对比  55-57
  4.3 真空热解产物中固态成分的分析与表征  57-62
    4.3.1 元素分析及 C/H 比  57-58
    4.3.2 红外光谱分析  58-61
    4.3.3 扫描电镜分析  61-62
  4.4 本章小结  62-64
第五章结论与展望  64-66
  5.1 结论  64-65
  5.2 未来工作展望  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
研究成果及发表的学术论文  70-71
作者简介  71-72
附件  72-73

真空热解技术实现防溴型电路板资源化及其动力学机理研究

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