專利名稱：一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法。
背景技術(shù)：
目前全球阻燃劑消費量約為200萬噸，其中65 70%用于阻燃塑料。阻燃塑料通常以多溴二苯醚(PBDEs )、多溴聯(lián)苯(PBB )和四溴雙酚A (TBBA)為阻燃劑，廣泛用于印刷電路板、塑料、涂層、電線電纜及樹脂類電子元件中。目前我國已進(jìn)入家用電器報廢高峰期，每年報廢量超過5000萬臺，報廢量年均增長20%。廢棄電子電器產(chǎn)品拆解過程產(chǎn)生大量的含溴化阻燃劑材料，如廢塑料、廢電路板、電線電纜等。溴化阻燃劑具有良好的阻燃性能，但是在電子廢物處理處置過程中容易脫離出來進(jìn)入環(huán)境，對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。PBDEs具有神經(jīng)毒性，特別是聚合物燃燒、裂解時容易產(chǎn)生有毒、致癌、致畸的多溴代苯并二噁英(PBDD)和多溴代苯并呋喃(PBDF)。1986年Buser測定發(fā)現(xiàn)多溴二苯醚在510 630°C下熱解可形成PBDD和PBDF。一般認(rèn)為四溴雙酹A分子結(jié)構(gòu)的位阻效應(yīng)在處理過程中不會產(chǎn)生溴代二卩惡英,但是Wichmann、Thoma>Dumler等對四溴雙酹A的熱解實驗表明，四溴雙酹A在高于600 °C會產(chǎn)生二B,惡英類物質(zhì)。除二噁英類污染物外，含溴化阻燃劑材料熱處理過程中還會產(chǎn)生溴苯、溴酚等含溴有機(jī)物和溴化氫。Barontini等研究了線路板熱處理過程中溴化氫和含溴有機(jī)物的形成，發(fā)現(xiàn)溴主要以溴化氫和溴苯酚的形式存在于氣相產(chǎn)物中。Grause等對紙基FR-1型線路板在不同溫度下的熱解氣體進(jìn)行了研究，結(jié)果表明270-370°C時阻燃劑開始分解并釋放出溴化氫和溴化芳香烴，高于370 °C樹脂開始焦化同時伴有溴化氫氣體產(chǎn)生。此外，在我國一些地區(qū)仍存在簡易烘烤拆解電路板回收元器件或焚燒處置回收電路板、電線電纜中金屬的原始操作方式，造成了嚴(yán)重環(huán)境污染。由于PBDEs的持久性、生物蓄積性和生殖毒性等一系列危害特征，《斯德哥爾摩公約》于2009年5月在第四次締約方大會上通過決議禁用包括四溴二苯醚、五溴二苯醚、六溴二苯醚和七溴二苯醚等一系列溴化阻燃劑。2011年4月25日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的《斯德哥爾摩公約》第五次締約方大會，代表們對溴化阻燃劑的回收問題帶來的潛在的環(huán)境污染和環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行了激烈爭論，并建議各國盡早將含溴化阻燃劑廢物，如廢塑料、廢泡沫從廢物流中分撿出來并進(jìn)行妥善處置。含溴化阻燃劑材料熱處理過程中會產(chǎn)生大量的含溴有機(jī)物，處理過程面臨脫鹵凈化難題。脫齒凈化的方法大致可概括整體性脫齒和破壞性脫齒兩類。在不破壞塑料等材料的前提下進(jìn)行脫鹵，如超臨界CO2萃取分離聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的TBBA與六溴環(huán)十二烷。脫鹵后的塑料可當(dāng)作再生制品的原料，而且鹵素還可回收利用，但這種技術(shù)對設(shè)備要求高，分離時間長，運(yùn)行成本是影響該項技術(shù)實用化的一個重要因素。與整體性脫鹵相t匕，在塑料等裂解、焚燒過程中添加堿或堿性氧化物進(jìn)行脫鹵，具有較好的脫除酸性組分能力，但是堿性組分的加入會對回收的金屬、玻璃纖維等材料造成一定程度的損壞，不利于熱解殘渣后續(xù)處理。因此，研究開發(fā)含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的末端凈化技術(shù)勢在必行。
熔鹽氧化處理技術(shù)是美國Rockwell International公司(現(xiàn)波音公司)于1965年率先提出的一種熱處理技術(shù)，最初用于煤的氣化。該技術(shù)以熔融鹽為反應(yīng)介質(zhì)，利用其對有機(jī)物的強(qiáng)氧化性和高熱傳導(dǎo)率使廢棄物迅速分解。近年來，熔鹽氧化處理技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢棄物，尤其是危險廢物的處理引起世界廣泛關(guān)注。李飛等在熔鹽氣化爐中進(jìn)行廢印刷線路板氣化實驗，考察了空氣當(dāng)量比對氣體產(chǎn)率、氣體熱值、碳轉(zhuǎn)化率以及氣化效率的影響，氣化過程中金屬在熔融鹽內(nèi)的滯留和分布情況，并建立了氣化反應(yīng)過程的反應(yīng)動力學(xué)模型。韓國Yang等采用兩段式熔融鹽爐處理含氯有機(jī)溶劑CC14、C6H5Cl取得了很好效果。美國Hsu等對熔鹽處理ABS塑料、皮革和活性炭進(jìn)行了研究。由于熔融鹽的媒介和催化作用，熔鹽氧化處理技術(shù)可有效分解有機(jī)廢物，反應(yīng)過程中釋放的酸性氣體可被熔鹽吸收，同時將其它無機(jī)物和金屬滯留在熔鹽中。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，簡易、高效、無二次污染。一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器4至300 900°C，使反應(yīng)器4中的熔鹽3熔化，利用空氣或氧氣2稀釋含溴化阻燃劑材料熱處理 尾氣1，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為30 90%，將混合氣體以0.1
0.5L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器4，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀去除率達(dá)到 80 100%ο所述的含溴化阻燃劑材料包括阻燃塑料、廢電路板、廢電路板非金屬材料、電線電纜、含溴化學(xué)品中的一種或幾種。所述的熱處理包括熱解、焚燒或烘烤。所述的熔鹽3為堿金屬元素的碳酸鹽與其硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯鹽、氫氧化物中的一種或幾種的混合物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有反應(yīng)迅速徹底、無二次污染、易于操作等優(yōu)點。在反應(yīng)器4中，高溫熔鹽與氧反應(yīng)產(chǎn)生過氧根離子022_和超氧根離子02_等，可迅速破壞尾氣中的含溴有機(jī)物，生成CO2、H2O和NaBr等，無二噁英等副產(chǎn)物產(chǎn)生。


附圖為實現(xiàn)本發(fā)明的裝置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。參照附圖，實現(xiàn)本發(fā)明的裝置包括反應(yīng)器4，反應(yīng)器4中放置有熔鹽3，空氣或氧氣2稀釋含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣I后引入反應(yīng)器4，反應(yīng)器4的上部設(shè)有尾氣排放管路，反應(yīng)器4的底部設(shè)有廢渣排放管路。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實施例中所涉及的內(nèi)容。實施例1
一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至900°C，反應(yīng)器中的熔鹽Na2CO3熔化，利用空氣稀釋廢電路板熱解尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為30%，將混合氣體以0.5L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到80%。實施例2一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至900°C，使反應(yīng)器中的熔鹽K2CO3熔化，利用氧氣稀釋廢電路板熱解尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為90%，混合氣體以0.lL/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到100%。實施例3一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至750°C，使反應(yīng)器中的熔鹽Li2CO3熔化，利用空氣稀釋廢家電塑料外殼熱解尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為60%，混合氣體以0.4L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到85%。實施例4一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至750°C，使反應(yīng)器中的熔鹽56Na2C03_44K2C03 (mol%)熔化，利用氧氣稀釋廢家電塑料外殼熱解尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為70%，將混合氣體以0.4L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中主要有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到90%。實施例5一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至650°C，使反應(yīng)器中的熔鹽35Na2C03_65NaCl (mol%)熔化，利用空氣稀釋廢電路板非金屬材料熱解尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為75%，將混合氣體以0.3L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到90%。實施例6一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:
加熱反應(yīng)器至400°C，使反應(yīng)器中的熔鹽 29.8Na2C03_44.lLi2C03_26.lK2C03(mol%)熔化，利用氧氣稀釋廢電路板非金屬材料熱解尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為75%，將混合氣體以0.3L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到 95%。實施例7一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至300°C，使反應(yīng)器中的熔鹽7.2Na2C03-92.8Na0H (mol%)熔化，利用空氣稀釋廢電路板焚燒尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為85%，將混合氣體以0.2L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到90%。實施例8一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:
加熱反應(yīng)器至600°C，使反應(yīng)器中的熔鹽 18.lNa2C03-43.3K2C03_42.5KC1 (mol%)熔化，利用氧氣稀釋廢電路板焚燒尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為85%，將混合氣體以0.5L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到80%。實施例9一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至350°C，使反應(yīng)器中的熔鹽2K2C03_98KN03 (mol%)熔化，利用空氣稀釋含溴化學(xué)品焚燒尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為70%，將混合氣體以0.4L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到90%。實施例10一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，包括如下步驟:加熱反應(yīng)器至350°C，使反應(yīng)器中的熔鹽1.8Na2C03-98.2NaN03 (mol%)熔化，利用氧氣稀釋含溴化學(xué)品焚燒尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為80%，將混合氣體以0.3L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排`放的尾氣中有害組分的銷毀及去除率(DRE)達(dá)到90%。
權(quán)利要求
1.一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，其特征在于，包括如下步驟: 加熱反應(yīng)器(4)至300 900°C，使反應(yīng)器(4)中的熔鹽(3)熔化，利用空氣或氧氣(2)稀釋含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣(I )，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為30 90%，將混合氣體以0.1 0.5L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，其特征在于:所述的含溴化阻燃劑材料包括阻燃塑料、廢電路板、廢電路板非金屬材料、電線電纜、含溴化學(xué)品中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，其特征在于:所述的熱處理包括熱解、焚燒或烘烤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，其特征在于:所述的熔鹽(3)為堿金屬元素的碳酸鹽與其硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯鹽、氫氧化物中的一種或幾種的混合 物。
全文摘要
一種含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣的處理方法，加熱反應(yīng)器使反應(yīng)器中的熔鹽熔化，利用空氣或氧氣稀釋含溴化阻燃劑材料熱處理尾氣，調(diào)整進(jìn)氣體積濃度為30～90%，將混合氣體以0.1～0.5L/min的速率連續(xù)引入反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后，排放的尾氣中有害組分的銷毀去除率達(dá)到80～100%，在反應(yīng)器中，高溫熔鹽與氧反應(yīng)產(chǎn)生過氧根離子O22-和超氧根離子O2-等，可迅速破壞尾氣中的含溴有機(jī)物，生成CO2、H2O和NaBr等，無二噁英等副產(chǎn)物產(chǎn)生，本發(fā)明具有反應(yīng)迅速徹底、無二次污染、易于操作等優(yōu)點。
文檔編號B01D53/76GK103239975SQ201310150898
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者李金惠, 姚志通, 趙向陽, 李穎, 劉麗麗 申請人:清華大學(xué)