含溴阻燃電子廢塑料熱解機(jī)制及催化氫化脫溴基礎(chǔ)研究

電子廢棄物作為一種新型迅速發(fā)展的固體廢棄物，其中不僅含有大量的貴重金屬和塑料，同時(shí)還存在著大量的有毒有害物質(zhì)。因此，尋求對(duì)電子廢棄物合理處置的方法已經(jīng)成為了國內(nèi)外共同關(guān)注的目標(biāo)。本項(xiàng)目提出對(duì)典型阻燃電子塑料采用催化熱解和熱解—催化提質(zhì)處理技術(shù)。在研究其熱解特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討阻燃電子塑料催化熱解和熱解—催化提質(zhì)過程中熱解產(chǎn)物分布特性和產(chǎn)物中溴的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為阻燃電子廢塑料的原料回收方法提供新的理論和思路。本項(xiàng)目對(duì)兩種典型的阻燃電子塑料Br-HIPS和Br-ABS開展了其熱解特性的影響因素并建立熱解動(dòng)力學(xué)模型，所建立的包含兩個(gè)連續(xù)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型（隨機(jī)成核和隨后生長模型與三級(jí)反應(yīng)模型）能夠很好地解釋和預(yù)測阻燃塑料的熱解過程。開展了阻燃廢塑料催化熱解實(shí)驗(yàn)研究，揭示了不同類型催化劑特性對(duì)阻燃廢塑料的熱解產(chǎn)物的影響以及溴系阻燃劑遷移轉(zhuǎn)化特性?；谧枞妓芰螧r-HIPS和Br-ABS催化熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探討了以PS為基體，阻燃劑和增效劑以及催化劑三者之間的關(guān)聯(lián)性和阻燃塑料催化熱解機(jī)理。選取分子篩ZSM-5和MCM-41催化劑并進(jìn)行改性處理，展開阻燃塑料熱解—催化提質(zhì)實(shí)驗(yàn)，分別研究不同孔隙結(jié)構(gòu)和負(fù)載活性物質(zhì)的催化劑對(duì)阻燃塑料熱解產(chǎn)物的分布特性和脫溴性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)以ZSM-5為載體的改性微孔催化劑高度的微孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)酸性，有利于促進(jìn)阻燃塑料催化裂解反應(yīng)和熱解產(chǎn)物中有機(jī)溴的裂解釋放。介孔催化劑MCM-41一定程度上有利于保證熱解油的產(chǎn)率，而改性介孔催化劑則表現(xiàn)出更加出色的催化裂解特性和脫溴性能。負(fù)載在催化劑表面的Fe2O3和NiO活性物質(zhì)起到主導(dǎo)作用，F(xiàn)e2O3有利于對(duì)無機(jī)溴的吸附固定而NiO更加有利于有機(jī)溴的進(jìn)一步裂解釋放和對(duì)溴銻的吸附效應(yīng)。 2100433B

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，作為一種數(shù)量急劇增加的電子廢棄物，電子廢塑料的合理處置具有重要的環(huán)境保護(hù)和資源利用的雙重意義。電子廢棄物中的阻燃材料一直是該類廢棄物有效資源化的難點(diǎn)。本項(xiàng)目擬采用熱解技術(shù)制備高產(chǎn)率的熱解油的試驗(yàn)方法與有機(jī)溴代物的催化氫化脫鹵的研究方法相結(jié)合，深入研究典型阻燃電子廢塑料熱解特性和催化氫化脫溴機(jī)制。研究阻燃廢塑料的熱解特性的影響因素并建立熱解動(dòng)力學(xué)模型；研究影響熱解產(chǎn)物品質(zhì)的因素，以及熱解特性與溴系阻燃劑之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性；采用先熱解后脫溴的實(shí)驗(yàn)研究方式，制備高品質(zhì)熱解油，并深入探討對(duì)熱解油催化氫化脫溴處理機(jī)制；提出一套有效回收電子廢塑料的技術(shù)方案。本項(xiàng)目的研究成果將能為包括電子廢塑料在內(nèi)的電子廢棄物處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和創(chuàng)新性。

綠色和平組織也在定期提出的《綠色電子企業(yè)評(píng)鑒》中呼吁禁止溴化阻燃劑的使用。　溴化阻燃劑可抑制有機(jī)化合物的燃燒，常用在電子產(chǎn)品、衣服及家具中，以減少產(chǎn)品的可燃性。每年有約二百五十萬英噸的溴化阻燃劑應(yīng)用在聚合物中，其中單是多溴二苯醚的年使用量就超過了四萬公噸。在1999年，北美就使用了約三萬四千公噸的多溴二苯酚，是全球使用量最多的地區(qū)。不過，由北美生產(chǎn)，含阻燃劑的產(chǎn)品中，許多是銷往全球的市場。電子產(chǎn)業(yè)是溴化阻燃劑最大的使用者。以電腦為例，電腦中就有以下部分會(huì)用到含溴阻燃劑：印刷電路板、零件（如連接器）、塑膠外殼及纜線。溴化阻燃劑也用在許多產(chǎn)品中，包括電視機(jī)的塑膠殼、地毯、涂料、沙發(fā)墊襯物、及廚房的電器。

溴化阻燃劑的防火效果極其良好，其應(yīng)用層面相當(dāng)廣泛。溴化阻燃劑除了可以減少起火的可能性，也可以阻礙大火的蔓延。在火災(zāi)時(shí)，溴化阻燃劑可以拉長火災(zāi)初期的時(shí)間，而這也往往是人員較容易逃離的黃金時(shí)間。室內(nèi)的火災(zāi)很容易因?yàn)楫a(chǎn)生足夠的熱，使得室內(nèi)所有的可燃物都起火燃燒，這種情形稱為閃燃，約在開始起火后數(shù)分鐘發(fā)生。溴化阻燃劑可減緩燃燒的速度，減緩閃燃現(xiàn)象的出現(xiàn)，使人員有更多的時(shí)間可以逃生。

大部分溴化阻燃劑為脂溶性，容易累積在人體內(nèi)。 歐洲聯(lián)盟有限制部分溴化阻燃劑的使用，多溴二苯醚中的五溴二苯醚及八溴二苯醚已在2004年起禁止使用，在危害性物質(zhì)限制指令中，多溴聯(lián)苯及多溴二苯醚的最大允許量均為0.1%。

是無公害新型纖維阻燃劑，與常規(guī)產(chǎn)品多溴二苯醚相比，本阻燃劑的加入，在高聚物熱裂或燃燒時(shí)，無有毒的二苯并二嗯烷及多溴二苯并呋喃產(chǎn)生。本類阻燃劑在美國20世紀(jì)90年代推出的新型阻燃劑中頗受歡迎。