《廢舊冰櫃聚氨酯泡沫塑膠的熔鹽熱解及脫鹵機制研究》是依託杭州電子科技大學，由姚志通擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：廢舊冰櫃聚氨酯泡沫塑膠的熔鹽熱解及脫鹵機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚志通
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含鹵電子廢物由於含有氯氟烴發泡劑、溴系阻燃劑等物質，導致熱解過程易產生鹵代有機物和酸性氣體。因此，如何有效脫鹵一直以來成為制約含鹵電子廢物熱解處理的關鍵。本項目擬以典型含鹵電子廢物---廢舊冰櫃聚氨酯泡沫塑膠（PUR）為研究對象，採用熔鹽熱解技術對其進行處理，通過著力解決熔鹽篩選、熔鹽熱解脫鹵機制、熔鹽再生利用等關鍵問題，實現鹵素的脫除和熱解產物的回收。首先，考察PUR的熱解行為，揭示鹵代有機物、酸性氣體等污染物的釋放特性和生成機制，探明熱解動力學規律。然後，篩選熔鹽進行PUR的熔鹽熱解，考察影響熱解產物產率、組成分布以及脫鹵效果的因素，最佳化試驗參數。最後，研究鹵素歸趨行為，揭示熔鹽熱解脫鹵機制，同時探索熔鹽的再生利用途徑。本項目研究將為廢電路板非金屬材料、電視機塑膠外殼等其他含鹵電子廢物的無害化處理和深度資源化利用提供一定的理論基礎。
結題摘要
廢舊冰櫃拆解產生的聚氨酯泡沫塑膠（PUR）中含有CFCs類發泡劑且難以降解，增加了處理難度。熱解技術為PUR的處理處置提供了一條有效途徑，但是熱解過程易產生鹵代有機物和酸性氣體，不僅腐蝕設備、污染環境，進入熱解油中還會影響其精加工利用。本項目採用熔鹽熱解技術對其進行處理，著力解決熔鹽篩選、熔鹽熱解脫鹵機制等關鍵問題，實現鹵素的脫除和熱解產物的回收。污染物釋放特性和生成機制的研究結果顯示，PUR熱解可分為38-400℃、400-550℃、550-1000℃三個階段，失重分別為52%、18%、11%。對於第一階段，隨著升溫速率的增大，PUR失重速率由0.72 %•min-1增至3.49 %•min-1。熱解產物中除了檢測到CO、NH3、H2O等小分子，還有HF、HCN、HCl等酸性氣體，釋放集中在400-500℃、600-700℃和500-600℃範圍內。CH3F、CH3Cl、CH2F2和C2H5Cl等鹵代物隨著溫度的升高釋放強度增大，最大釋放峰在600-700℃。C3H3F3O和C6H5Cl的釋放強度較其他鹵代物強度較弱。熱解動力學研究結果顯示，利用Friedman、FWO、Tang三種非模型函式法獲得的活化能隨著轉化率0.05-0.5從163.60 kJ•mol-1增大到335.85 kJ•mol-1。DAEM法獲得的平均活化能為206.80 kJ•mol-1，與FWO法獲得的活化能接近。在綜合考慮熔鹽熔點、熱穩定性、經濟成本等因素的基礎上篩選了摩爾比26.8%K2CO3-42.5%Li2CO3-30.6%Na2CO3的熔融鹽，最低共熔點為393℃。通過設計搭建實驗裝置並進行PUR的熔鹽熱解，結果顯示，氣體產物除了小分子CO、NH3之外，還有HF、CH3F、CH2F2等鹵代物。冷凝液中檢測有C6H5Cl、C6H4Cl2、C6H6NCl等大分子鹵代物。反應溫度為650 ℃、進料速率4 kg/h、熔融投加量為14 mol時，PUR脫鹵較好，除了CO、CO2未檢測到其他產物。熔鹽體系產生O22-和O2-等氧化性物質，氣體產物以氣泡形式在熔鹽中發生氣態有機物的分解和無機物的捕獲。熔鹽殘渣主要物相為LiNaCO3、 LiK(CO3)，含有少量NaF、NaCl等，微觀以不規則球形顆粒聚集體和細長針狀顆粒為主，可嘗試對熔鹽殘渣進行改性作為道路融雪劑資源化利用。
