废弃电路板破碎-解离过程中多种污染物的生成、释放、迁移与转化机理
批准号:
51778360
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
许振明
依托单位:
学科分类:
固废资源转化与安全处置
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李丽、牛博、张灵恩、陈振洋、胡梦坤
中文摘要
废弃电路板是一种含金属和非金属等有价物质及重金属和溴化阻燃剂等各种污染物组成的多组分复合体,其物理和化学性质复杂,在对其破碎-解离过程中在机械力的作用下发生机械化学变化,造成多种污染物的生成、释放、迁移与转化。为此,本研究从废弃电路板破碎-解离过程中的机械力作用下多种污染物的生成和释放机械化学机制及迁移转化过程中环境污染行为出发,研究废弃电路板破碎-解离过程中重金属铅、镉和溴化阻燃剂及新生成的多种污染物的类型、形态、分布、释放及迁移转化规律,揭示破碎-解离过程中多种污染物的生成、释放的机械化学机制和规律,建立描述破碎-解离过程中多种污染物的迁移和转化物理化学模型,提出破碎-解离过程中多种污染物的种类、分布特征及其环境污染行为。为提高废弃电路板资源化过程中环境污染治理技术水平和制定相关环境保护政策提供科学数据。
英文摘要
Waste circuit board is a kind of multi-component complex, which contains valuable metals and nonmetals as well as various pollutants such as heavy metals and brominated flame retardants (BFRs). Its physical and chemical properties are complex, and the mechanical and chemical changes will be occurred under the mechanical forces in the waste circuit board fragmentation- dissociation process,resulting in the generation, migration and transformation of multiple pollutants. Therefore, in this study, based on the mechanical-chemical mechanisms of various pollutant generation and release under the mechanical forces in the waste circuit board fragmentation-dissociation process and the environmental pollution behaviors of migration and transformation processes, the types, morphology,distribution, release, migration and transformation rules of lead, cadmium, BFRs and newly generated multiple contaminants were studied. The results revealed the generation, migration and transformation mechanism of multiple pollutants in the fragmentation-dissociation process. Furthermore, the physical and chemical models for the migration and transformation of multiple pollutants were established. The types, distribution and environment pollution behaviors of multiple pollutants in the fragmentation-dissociation process were also proposed. This study could provide directional guidance for the development of waste circuit board reutilization and the establishment of relevant environmental protection policies.
本项目针对废弃电路板中含有重金属和溴化阻燃剂等多种污染物,研究其破碎-解离过程中重金属铅、镉和溴化阻燃剂及新生成的多种污染物的类型、形态、分布、释放及迁移转化规律及机制。结果表明:(1)当废弃电路板物料粒径小于1.25 mm时,金属与非金属开始大量解离;当粒径小于0.8 mm时,可实现金属与非金属的完全解离。废弃电路板的解离效果随着破碎机机械力(转速2000 rpm2300 rpm)增加而增加。(2)在可吸入颗粒物中,金属铜的含量随颗粒物粒径减小而减少,而其他金属(镉、铅、锡等)含量随颗粒物粒径减小而增多;多溴联苯醚主要分布在粒径大于9.0 μm和小于1.1 μm的颗粒物上,且主要以低溴化的多溴联苯醚为主。经过两级布袋除尘后排进大气的尾气中的PM10、PM2.5、PM1浓度分别在600 μg/m3、300 μg/m3、80 μg/m3附近;(3)基于不同转速下物料中污染物释放的浓度、物料能量与键能理论,揭示了酚类污染物随能量变化的转化机制为在破碎初期,物料所受的高能量导致了苯环上的支链全部断裂,从而主要释放出苯酚。在破碎后期,物料所受能量不足以打破苯环上的支链且基板中的酚醛树脂只发生解聚反应,此时释放出的污染物以苯酚同系物为主,磷酸三苯酯的释放浓度与物料所受能量的累积量成正相关;(4)基于能量理论的污染物转化模型,揭示了PBDEs在扩散碰撞中的转化机制为在高能量下,成键能量为转化反应主要限制因素,BDE-100的主要转化途径为BDE-100→BDE-47→BDE-17→BDE-7→BDE-1。随着能量的降低,断键能量成为限制因素且主要转化途径为BDE-100→BDE-47→BDE-28→BDE-8→BDE-3。此结果与PBDEs的释放规律保持较好的一致性。以上研究结果为废弃电路板资源化过程中环境污染治理技术水平和制定相关环境保护政策提供科学数据。
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DOI:
10.1016/j.scitotenv.2019.01.176
发表时间:
2019-01
期刊:
The Science of the total environment
影响因子:
--
作者:
[Jie Guo;Ang Ji;Jianbo Wang;O. Ogunseitan;Zhenming Xu]
通讯作者:
Jie Guo;Ang Ji;Jianbo Wang;O. Ogunseitan;Zhenming Xu
DOI:
10.1016/j.jhazmat.2019.121509
发表时间:
2019-10
期刊:
Journal of hazardous materials
影响因子:
13.6
作者:
[Rui Wang;Zhixin Zhu;Shufei Tan;Jie Guo;Zhenming Xu]
通讯作者:
Rui Wang;Zhixin Zhu;Shufei Tan;Jie Guo;Zhenming Xu
DOI:
10.1016/j.jhazmat.2019.121038
发表时间:
2020-01
期刊:
Journal of hazardous materials
影响因子:
13.6
作者:
[Jie Guo;Xiaomei Luo;Shufei Tan;O. Ogunseitan;Zhenming Xu]
通讯作者:
Jie Guo;Xiaomei Luo;Shufei Tan;O. Ogunseitan;Zhenming Xu
Unveiling the Release Mechanism of Pollutants during the Crushing Process of Waste Printed Circuit Boards
揭秘废旧印刷电路板破碎过程污染物释放机制
DOI:
10.1021/acssuschemeng.0c05017
发表时间:
2020-09
期刊:
ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
影响因子:
8.4
作者:
[Sun Honghuai, Niu Bo, Guo Jie, Wang Rui, Song Qingming, Xu Zhenming]
通讯作者:
Xu Zhenming
DOI:
10.1021/acssuschemeng.1c00962
发表时间:
2021
期刊:
ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
影响因子:
作者:
[Sun Honghuai, Niu Bo, Wang Rui, Gao Ruitong, Guo Jie, Xu Zhenming]
通讯作者:
Xu Zhenming
共 7 条
废电路板和汽车废催化剂协同熔炼捕集铂族金属方法及多种污染物的转化、迁移解毒机理
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:58万元
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批准年份:2021
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负责人:许振明
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依托单位:
电子废弃物资源化过程中多种混合金属的物理分离机理与纯化
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批准号:51534005
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项目类别:重点项目
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资助金额:300.0万元
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批准年份:2015
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负责人:许振明
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依托单位:
废弃液晶面板的真空热解机制及铟的提取
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批准号:51278293
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2012
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负责人:许振明
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依托单位:
废弃电路板中有毒有害金属的真空蒸发分离与冷凝回收机理
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批准号:51178262
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2011
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负责人:许振明
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依托单位:
废弃电路板物理法资源化过程中有毒有害物质的迁移与转化机制
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批准号:21077071
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2010
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负责人:许振明
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依托单位:
电磁分离和定向凝固法制备自生多层多梯度复合材料
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批准号:50271042
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2002
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负责人:许振明
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依托单位:
团球状共晶体增强钢基自生抗磨复合材料
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批准号:50001008
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2000
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负责人:许振明
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依托单位:
国内基金
海外基金