2热解动力学和机理研究废线路板热解是一个包含无数基元反应的复杂反应。多数学者利用热重分析法,研究废线路板及其主要成分环氧树脂的热解动力学,并结合热解产物提出相应的热解机理。
Chen等在热重分析基础上探讨了废线路板主要成分环氧树脂的热分解特性。结果表明环氧树脂在氮气气氛下的热解反应级数为0.4,平均活化能为 172.5kJ/mol.Barontini等认为氮气气氛下,废线路板在260~300℃范围内的热解符合简化的一级反应动力学模型,计算出升温速率为 10℃/min下的活化能为146.3kJ/mol.孙路石等研究了废线路板粉末在氮气气氛中的热重曲线,认为热解反应的总反应速率受化学反应速度控制。孙路石等还研究了样品在有氧气氛中的热解行为。初期阶段的表观活化能Ea较小,认为此阶段反应受传热传质等物理过程控制,而在第二阶段反应表观活化能明显高于第一阶段,认为这阶段反应受化学反应控制。
Luda等提出了溴化环氧树脂的三步热解机理。首先是树脂溴化部分的热解,生成溴代烷烃和溴酚、二溴酚;第二步是树脂的非溴化部分热解,生成烷基苯酚、双酚A等物质;第三步是前两步过程中生成的不饱和物质经过环化、聚合等反应后形成焦炭。Balabanovich等详细讨论了胺类固化剂在溴化环氧树脂热解过程中的作用。认为胺类固化剂使得溴代环氧树脂的热解温度比无溴环氧树脂低100℃左右。利用这一性质可分段热解混合树脂,使得溴代环氧树脂中的溴原子在加热初期以HBr形式脱去,剩余无溴树脂在高温下进一步分解生成燃油和燃气。欧盟一些研究机构联合研发了一个称为“Haloclean”的热解工艺来回收处理电子废弃物就是基于两段式的热解。该工艺被用于处理废线路板中,原料经两段裂解(热解温度分别为350℃和450℃)后得到含酚类物质80%的裂解油。目前这一工艺已经被德国一家工厂采用。
3研究展望目前废弃印刷线路板的热解技术在国外尚处于试验研究阶段,国内研究不多,要真正实现工业化应用还有很多工作要做。
3.1热解反应机理反应机理研究有助于了解热解过程,为热解技术提供理论指导。现有的研究成果多数建立在热重分析基础上,而实际热解过程远比热重工况复杂。
只有在了解化学反应的基础上,充分考虑到传热、传质因素的影响,得到的参数才能全面地反映复杂的变化过程,才能为优化反应器设计和反应操作提供依据。因此,对热解反应机理进行深入研究将会是今后研究工作的重点。
3.2催化剂和反应器热解反应速度慢,加入催化剂后不仅能提高反应速度,缩短反应时间,而且可对热解产物进行催化改质,提高热解产品质量。在废旧塑料催化热解研究的基础上,寻求适于废线路板树脂热解的催化剂和催化工艺研发将会是未来研究方向之一。
有机物在高温下容易积炭结焦,温度对设备材质要求较高,反应器类型和传热传质方式会直接影响热解产物的产率。在深入了解热解规律的基础上,研制出性能优良、处理效率高的热解设备,为热解技术的工业应用提供基础。
3.3经济性及二次污染防治探索各种工艺条件,实现产品的优化分布和合理回收利用,努力提高线路板热解工艺的经济性。
此外热解过程中污染成分的转化机理和无害化控制技术的研究也是不可缺少的内容。
利用热解技术回收处理废弃印刷线路板,既消除污染,又可从热解产物回收资源,是一项具有良好发展前景的资源化技术。随着对热解技术的基础理论研究和热解设备研制的进一步深入,该法将会成为未来电子废弃物资源化的重要回收方法。















