废旧电子塑料中溴系阻燃剂的分析表征与检测技术的研究

摘要

电子塑料作为电子电气废弃物中的一大重要组成，已越来越受到人们的关注。目前，电子塑料多采用填埋、焚烧等手段进行处理，不仅浪费资源而且对环境造成极大的污染。而通过真空热解技术来处理电子塑料，可以从热解油中得到大量有商业利用价值的化工原料，或者可以将其脱卤再生成为新的塑料原料。另外，可以回收热解过程中阻燃剂分解的大部分的溴，避免了对环境造成二次污染。热解产物的表征及定量分析对于热解工艺的进一步优化以及热解产物的开发利用起着至关重要的作用。针对其中最关键的废旧电子塑料的热解及其中阻燃剂的脱除和测定，本论文开展了相关的研究工作。
　　 本文借助HPLC、GC-MS、FTIR、TG等现代分析手段，对废旧电子塑料的组成、阻燃剂的类型、热解后溴的含量、分布以及热解机理进行了分析表征。
　　 废旧电子塑料再生处理中最为关键的步骤，即阻燃剂的脱除。采用不同的方法对废旧电子塑料的热解产物进行了表征，重点测定了各种状态下的热解产物中溴的分布、含量及其热解过程中的迁移规律。热解油、固体残渣和热解气体中溴含量分别占总溴含量60％、25％和15％，样品中的溴大部分转移到热解油中，而排出的气体及固体残渣中溴的含量都很低。
　　 采用了高效液相色谱法建立了废旧电子塑料中三种典型溴系阻燃剂：十溴联苯醚、八溴联苯醚和四溴双酚A同时定量测定的方法，并讨论了柱温、检测波长、流动相的组成以及淋洗梯度等因素对组分分离结果的影响。实验结果表明，采用甲醇/磷酸盐缓冲溶液(pH=7)作流动相以及二元梯度洗脱条件时可以实现三种溴系阻燃剂的最佳分离，其分析结果精密度和准确度较高，操作简便且分析速度较快。
　　 建立了一套腐蚀性测试装置，用于研究热解装置在热解过程中的腐蚀情况。在以HBr和HC1气体为腐蚀介质的环境中，材料主要发生点蚀，且材料的种类和腐蚀的时间是对腐蚀最显著的影响因素。反应时间越长，材料的腐蚀也越严重。尤其在间歇反应环境中，材料的腐蚀加剧；HC1的腐蚀强度较HBr强，3种材料不锈钢304L、20＃碳钢和纯铝比较，304L可以抗本实验的腐蚀环境，适用于用作废旧电子塑料热解反应器。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景及研究意义

1.1.1 废旧电子电气塑料的现状及研究意义

1.1.2 废旧电子电气塑料的组成及危害

1.1.3 废旧电子电气塑料资源化再生处理

1.2 废弃电子塑料处理技术的研究进展

1.2.1 常见处理方法

1.2.2 废弃电子塑料的热解处理进展

1.3 废弃电子塑料检测技术的研究进展

1.3.1 溴系阻燃剂检测技术的研究进展

1.3.2 热解产物检测技术的研究进展

1.4 课题的来源与主要研究内容

1.4.1 课题的来源

1.4.2 本论文的主要研究内容

第二章 废旧电子塑料热解过程中阻燃剂表征及机理分析

2.1 样品的预处理与实验条件的确定

2.1.1 实验原料的选取与预处理

2.1.2 实验原料的表征

2.1.3 热解实验装置及其工作条件

2.2 废旧电子塑料热解过程中阻燃剂的分析表征

2.2.1 样品热失重特点的测定

2.2.2 阻燃剂的种类及含量确定

2.2.3 溴在热解产物中的分布及其含量测定

2.3 阻燃剂的热解机理分析

2.3.1 溴系及锑-卤系阻燃剂的阻燃机理

2.3.2 电子塑料中溴系阻燃剂的裂解机理

2.4 本章小结

第三章 高效液相色谱法测定废旧电子塑料中的多溴联苯醚

3.1 方法原理及应用

3.2 实验内容

3.2.1 实验仪器

3.2.2 试剂和材料

3.2.3 标准溶液的配制

3.2.4 定性定量方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 提取溶剂的选择

3.3.2 提取方法的选择

3.3.3 提取时间的选择

3.3.4 色谱柱的选择

3.3.5 柱温的选择

3.3.6 检测波长的选择

3.3.7 流动相的确定

3.3.8 流动相洗脱梯度的选择

3.4 方法学考察

3.4.1 标准曲线和线性范围

3.4.2 精密度实验

3.4.3 加标回收率实验

3.4.4 废旧电子塑料的分析

3.5 本章小结

第四章 废旧电子塑料热解参数的优化

4.1 实验内容

4.1.1 实验仪器

4.1.2 材料及试剂

4.1.3 热解样品的前处理

4.1.4 实验方法

4.1.5 定性及定量分析方法

4.1.6 实验现象

4.2 结果与讨论

4.2.1 热解样品尺寸的选择

4.2.2 加热温度的确定

4.2.3 压力的确定

4.2.4 加热速率的确定

4.2.5 热解方式的确定

4.3 本章小结

第五章 模拟热解体系对热解设备的腐蚀研究

5.1 腐蚀实验的目的与意义

5.2 实验内容

5.2.1 腐蚀实验影响因素的选择

5.2.2 实验装置的设计及其组成

5.2.3 仪器及试剂

5.3 结果与讨论

5.3.1 重量法

5.3.2 方差分析法

5.3.3 表面分析法

5.4 本章小结

附表

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢