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废弃PCB中的各组成成分的分离

  近年除了对废弃PCB中的金属回收外,还在对PCB的其它组份再利用的研究,也获得了不小的进展突出表现在被回收的各个成分的分离、提纯方面。
  在PCB用基板材料的制造中,为达到PCB高可靠性、高的层间粘接性,一般采用的树脂粘合剂是采用了环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂。这些热固性树脂在固化成型后,成为了不溶不熔性的高分子物,这就造成对它的分离、去除、再利用的困难。
  日本金泽大学自然科学研究科的佐藤芳树教授等在2004年8月发表了用液相分解法对废弃PCB进行回收再利用的研究成果。他们首先在确定废弃PCB的回收方法上,作了研究和选择性对比试验。通过研究表明:对废弃家电中的PCB的回收再利用,常见的有三种途径,即液相分解法、热分解法、燃烧法。这三种方法以对手机中PCB进行回收为例:利用在440℃下的液相分解法可获得对PCB的100%分解率。用一般实行的在550℃下的直接热分解法的分解率为67%。但是采用直接热分解法进行加工后的铜等金属、玻璃纤维,由于在其表面残留了许多黑色煤状物质,而无法再利用。尽管对PCB采用燃烧的方法可以获得很高的分解率(93%),但是它的可再利用成分的回收很困难。PCB在820℃的高温燃烧后,金属、玻璃都由于氧化而成为黑色粉体状,不好对它们进行再利用。
  佐藤芳树教授等发明的使用石油类重油作为溶剂,加入碳酸钙的液相分解法,可以将PCB分解为气、液、固的三态物质。其中,有3.6%的气体,可以回收成为燃料用(作该回收设备的动力源),或成为可再使用的化学原料。在液相分解产物中有16.8%为液体生成物。它可制取出可再利用的化学原料。有77.3%的分解产物是固体残渣。将所获得的固体残渣,通过水洗净法去提取、回收出其中的溴化物、氯化物,从而得到在固体残渣成分中剩有的金属及玻璃纤维。因为它们没有被氧化,所以可对这些无机物变成为可再利用品。这一发明成果的对废弃PCB采用化学法再利用的工艺路线。
  对在PCB中已成为一体化的热固性树脂的分离,目前日本的主流分离工艺路线,是将热固性树脂首先从PCB中分离出,再将剩余的金属和玻璃纤维成分进行分离。
  研究诸多日本此方面内容的发明专利可以看出,对PCB中热固性树脂的分离主途径是:利用热、超临界流体、溶剂对热固性树脂进行分解。例如,在日本东芝公司所发表的专利中提出了在340-900℃下对含有环氧树脂等热固性树脂、金属氧化物、水合物成分的PCB进行热分解加工,分离出树脂组成物的方案(特开平8-85736)。又例如,日本大型PCB生产厂家——Ibiden公司在2002年发表的专利(特开平2002-177922),提出了先将PCB放入到碱水中,浸泡一定时间后再在260-500℃下加压进行热分解的处理技术。日本住友电木公司则在专利(特开平10-24274)中提出利用在347℃以上、压力为22.1MPa的超临界水中,将PCB中的树脂进行分解研究成果。住友电木公司在此项研究基础上,在近年又将它向分解产物得以再利用方面推进了一步。他们将在PCB中的热固性树脂,在超临界或亚超临界状态下所得到的树脂分解物,通过对热固性树脂的气化,使它转变为可溶化物,再制成可生产热固性树脂的原料(特开2001 151933)。日立化成工业公司利用溶剂或催化剂的方法对PCB中的环氧树脂固化物进行分解的深入研究,并取得成果(特开2001-172426)。这项成果是将PCB在含有机溶剂和碱金属或磷化合物的处理液中,在加大气压及高温(250℃)的条件下,进行对环氧树脂固化物进行分解,得到可再利用品。
  日本阿川隆等在2004年间公布了他们采用燃烧法回收废弃PCB各组成物的试验成果。它是通过对PCB加热燃烧,再对燃烧后产生的残渣进行回收。此试验是在回转式LPG型燃烧炉中进行。燃烧炉的内腔容积1.3m × 0.5m×0.5m。将要回收的废弃PCB试样放入炉中(一次可投入5kg),加热至华氏1173-1223℉(即634-662℃)。这项研究,还对被回收的PCB不同尺寸与回收率关系作了对比性的试验。所得到的试验结果是:尺寸大的PCB试样,在金属回收率上要比尺、十微小的被回收的PCB试样要高。这是由于微小尺寸的PCB试样,在燃烧处理中会有更多的生成气体而飞散出。但微小尺寸PCB试样的回收加工中,在消耗能源和回收成本上相对较低。

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