废旧电路板的热解及热解油制备酚醛树脂的工艺研究

• 作 者: 彭绍洪
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 热解油利用 碳酸钙 酚醛树脂 废旧电路板

目前，废旧电路板一般是采用机械破碎分离金属，再将残余的残渣进行填埋或焚烧，这种处理方式不仅浪费资源而且对环境造成极大的污染。本论文提出电路板加碳酸钙热解后再分离金属的处理技术路线，不但可以消除热解过程中溴化氢的危害，而且能够回收电路板中的树脂、玻璃纤维以及大部分的溴，同时也降低了金属的分离回收难度。针对其中最关键的电路板热解和热解油利用的理论及技术，本论文开展了相关研究工作。
本文首先借助TG/DSC、TG-FTIR以及Py-GC/MS等技术手段，研究了碳酸钙存在下电路板的热解特性、热解动力学以及热解产物的组成特点。分析了HBr、NH3的生成机理与析出规律，建立了电路板的热解动力学模型，并探讨了真空、碳酸钙对热解过程的影响。研究发现，除了吸附溴化氢外，碳酸钙还可以影响热解产物的分布和热解反应的表观活化能，但对电路板的失重温度区间、热解产物类型影响不大。
本论文完成了1公斤/次规模的固定床批量热解实验研究，考察了影响溴化氢脱除效果和热解产品产率分布的因素以及溴和重金属在热解过程中的迁移分布规律。研究发现，在适当的热解条件下，碳酸钙不但能吸附热解产生的溴化氢，而且还可以减少溴和重金属向热解油和气体中迁移程度，并能抑制有机溴化物的生成。电路板热解产品的产率主要受到电路板的尺寸、热解温度、压力以及加热速率等工艺条件的影响。较大的电路板尺寸、较低的压力、较快的加热速率和适当的热解温度有利于提高热解油的产率。
在分析未经破碎常规尺寸的电路板热解过程中内部传热、传质特点的基础上，采用一维非稳态传热模型和简化的“泡膨胀”传质理论建立了表征电路板内部传热、传质的数学模型，模拟计算了热解过程中电路板内部的温度分布以及质量随时间和位置的分布情况。并运用所提出的传质模型讨论了热解条件对产品产率的影响机理。
运用GC/MS、HPLC等仪器定性、定量分析了热解油的组成。根据热解油富含酚类化合物的特点，提出了热解油代替苯酚制备酚醛树脂的资源化利用方案，研究了以热解油为原料制备NH3催化的醇溶性酚醛树脂和NaOH催化的水溶性酚醛树脂的最佳工艺条件。并运用TG/DSC、HPLC、FTIR以及NMR等技术手段对所制备的热解油型酚醛树脂的组成、性能与结构进行了分析表征。结果表明热解油酚醛树脂具有与常规酚醛树脂类似的性能和结构，其性能达到了商用酚醛树脂产品的基本要求。