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基于超临界流体技术的印刷线路板再资源化工艺与方法研究

潘君齐  
【摘要】:废旧电子电器产品的回收处理及再资源化不仅可以节约有限的资源和能源,同时也能有效地防止废旧产品污染环境,是实现循环经济和可持续发展战略的重要组成部分。在废弃电子电器产品中,印刷线路板具有废弃数量大、使用范围广、再资源化价值高、环境污染严重的特点。因此针对废弃印刷线路板的回收工艺及方法研究,获得了国内外许多研究机构的关注。本文在总结现有废弃印刷线路板回收工艺及方法的基础上,研究了一种具有良好的绿色环保性能的基于超临界流体技术的废弃印刷线路板回收工艺及方法,并对反应过程的基本原理、回收工艺过程模型建立及参数优化、回收工艺综合性能评价等方面做了深入分析。为超临界流体技术应用于废弃印刷线路板回收的工业化生产奠定了基础,同时为这种绿色回收工艺及方法在多种废弃电子电器产品回收处理方面的应用提供了理论基础和技术支持。 本文首先总结了现有废弃线路板机械物理回收工艺、化学法回收工艺等回收工艺的研究现状、应用情况和各自的优缺点。然后在系统分析印刷线路板结构和材料组成的物理化学性质的基础上,探讨了超临界流体CO_2回收废弃印刷线路板的工艺及方法,并对该方法进行了基础理论研究和实验研究。主要工作内容包括: 1、印刷线路板超临界CO_2流体环境中应力及应变分析。在充分分析线路板各材料层的结合方式、材料性质的基础上,在ANSYS8.0软件中,建立印刷线路板超临界流体环境模型,对印刷线路板在超临界流体环境中的应力和应变的大小及分布作了系统研究,分析了线路板内应力及应变对线路板分层的作用机理。 2、研究了印刷线路板中树脂高分子材料层在超临界CO_2流体中的分解过程及产物。在建立的超临界实验装置平台基础上,进行系列实验,采用Micromass GCT—MS质谱仪对线路板中树脂粘结材料的分解产物进行了深入分析,研究了分解过程以及产物组成。 3、超临界CO_2混合流体回收印刷线路板工艺过程模型及优化研究。建立超临界流体处理印刷线路板回收工艺实验模型,采取正交实验表L_(25)(5~6)开展四因素五水平系列实验,采用SPSS软件分析温度、压力、反应时间、夹带剂等工艺参数对线路板分层效果的影响,以及各参数各自的交互作用;采取单因素实验,分析了最优的回收工艺参数。 4、废弃印刷线路板回收工艺评价研究。建立废弃印刷线路板回收工艺的综合评价指标体系,系统考虑了回收工艺的环境影响属性、资源节约属性、能源节约属性和回收工艺经济属性,采用模糊层次分析法确定了指标权重,采取专家打分的方式,对超临界流体回收线路板工艺以及机械物理法回收线路板工艺进行了系统评价。 研究结果表明:印刷线路板在超临界CO_2中(290℃,36MPa,4小时之内)完全被分层剥离开,其中的金属铜箔层和非金属强化材料会自动地分离开。加入与反应釜体积比4%的水做成混合流体后,可以降低处理条件(270℃、36MPa和3.5小时)并获得更好的结果。与现


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