废旧电子电器含卤塑料资源化利用的强制鼓泡强化脱卤技术

废旧电子电器产品中的含卤塑料因其中卤代物的毒害性而难于资源化利用，已成为当前最难以处置的城市固体废弃物之一。在日益紧张的资源与环境形势下，亟需开发有效的脱卤技术从而实现含卤塑料的安全回收利用。含卤塑料中的卤代物在热态下可分解转变为挥发性含卤组分，然而塑料熔体的高黏塑性、低扩散性使卤素难于分离。本项目提出新型的强制鼓泡强化脱卤技术：在含卤塑料聚合物熔体中引入惰性气体脱除剂，从而形成气液相高分散体系。体系特征是处于熔体中的气泡体积以极限最大值存在。通过增大传质面积、减少传质距离及强化气泡输运等手段降低传质阻力。本项目构建强制鼓泡小型试验系统，在表征挥发性含卤组分产生动力学和聚合物熔体中的自由气泡输运过程的数值模拟的基础上，建立此体系的简化传质模型并通过实验测定脱卤强化的作用以及影响因素，为开发此类新型的聚合物脱挥技术和含卤塑料资源化回收的工业应用奠定基础。

废旧电子电器含卤塑料因其中卤代阻燃剂在热处理回收过程中会转化为毒害性物质而需脱卤净化。卤代物可热分解为挥发性含卤组分，但塑料熔体的高黏性、低扩散性使含卤挥发性组分难于分离。本项目以典型的含十溴二苯醚的聚苯乙烯为特征研究体系，通过强制鼓泡技术强化挥发性组分的相间传质实现含卤塑料的高效脱卤。.　　聚苯乙烯中的十溴二苯醚含量变化直接表征了表征脱卤效果，然而现有的分析方法存在低效、高成本的不足，为此本项目开发了新型的凝胶色谱-高效液相色谱（GPC-HPLC）测试技术。通过GPC分离聚苯乙烯和十溴二苯醚，然后用HPLC检定十溴二苯醚含量，由此实现了聚苯乙烯中十溴二苯醚含量的高效测定，对于十溴二苯醚回收率接近于1.000，其最大不确定性为±0.051，表明GPC-HPLC法满足欧盟RoHS指令对多溴二苯醚检测要求。.　　实验用含十溴二苯醚的聚苯乙烯样品需要将十溴二苯醚和聚苯乙烯两种固体均匀混合。溶剂分散技术是其中一种低成本混合技术，但尚未发现有文献报道不同溶剂中十溴二苯醚的溶解特性，故此本项目研究了十溴二苯醚在丙酮、乙酸乙酯、柠檬烯、甲苯和四氢呋喃中的溶解度。结果表明不同温度下的十溴二苯醚在上述溶剂中溶解度依次增大且可用Apelblat经验方程关联。本项目开发了采用四氢呋喃为溶剂的含十溴二苯醚聚苯乙烯样品制备方案。.　　脱溴过程包括挥发性含溴组分的产生和分离两个过程。本项目通过热分析技术研究了十溴二苯醚在氮气中的热解动力学，采用普遍积分法成功关联其热解机理为三维扩散模型，其平均活化能和指前因子对数分别为122.7kJ/mol和74.3。为实现挥发性组分从聚合物熔体中的高效分离，本项目提出了采用强制鼓泡的气液相高分散体系。研究表明液相中的气泡处于最大膨胀状态时气液相间存在最小的传质阻力，推导了非牛顿型流体中气液两相流膨胀体积比的关联方程。挥发性组分的生成由源项通过反应动力学计算，而其在液相中的输液可近似为膜状扩散传质过程，并模拟了气液两相流的鼓泡特征。本项目建立了强制鼓泡气液相间传质实验系统，测定了强制鼓泡系统的气泡特征及气液相间传质现象。表明本研究模型能较好地关联强制鼓泡气液相膨胀比，但高估了挥发性组分的传质效果。分析表明当前模型无法准确预测较大膨胀比下的超大气泡产生及其高速扰动。.　　强制鼓泡技术通过降低传质阻力实现传质强化，为开发新型含卤塑料鼓泡脱卤处理技术奠定基础。