電路板中非金屬物質(zhì)制備活性炭的可行性研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展和電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，電子產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，從而產(chǎn)生了大量的電子廢棄物。如果這些電子垃圾得不到妥善處理和處置，不僅會(huì)引起環(huán)境二次污染，而且會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)?；钚蕴渴且阅拘肌熋?、褐煤、果殼等為原料，經(jīng)過(guò)炭化和活化過(guò)程制成的黑色多孔顆粒，由微晶炭和無(wú)定型炭構(gòu)成，廣泛應(yīng)用于水處理、空氣凈化、制藥以及食品等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著活性炭用途的推廣和用量的急劇增加，人們開(kāi)始研究更多廉價(jià)的活性炭前驅(qū)體，以代替資源匾

2、乏的木材和煤炭等。而電路板中的樹(shù)脂、塑料等非金屬物質(zhì)大都是高分子聚合物，理論上可以用來(lái)制備活性炭，這樣也為活性炭制備原料的擴(kuò)展提供基礎(chǔ)。因此，本文以電腦電路板中的非金屬物質(zhì)為原料制備活性炭。
　　根據(jù)固體廢物浸出毒性浸出方法制備相關(guān)浸出液，并通過(guò)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)浸出液的測(cè)試分析可知，銅、甲苯、苯酚和三氯聯(lián)苯的含量均超過(guò)各物質(zhì)的濃度限值，因此電腦電路板具有浸出毒性

3、，屬于危險(xiǎn)廢物。
　　以廢棄電腦電路板中的非金屬物質(zhì)（以塑料為主）為原料，分別以KOH、ZnCl2和H3PO4為活化劑進(jìn)行活化實(shí)驗(yàn)，根據(jù)活性炭的得率和碘吸附值，最終選取KOH作為廢塑料制備活性炭的活化劑。
　　首先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，考察了炭化溫度、浸漬比、活化時(shí)間以及活化溫度對(duì)活性炭得率和碘值的影響;通過(guò)正交優(yōu)化試驗(yàn)，得出了電腦電路板中廢塑料制備活性炭的最佳工藝組合為:炭化溫度為500℃、浸漬比為3∶1、活化時(shí)間為90min、

4、活化溫度為700℃，所得到的活性炭碘值為630.42mg/g。
　　為了研究氫氧化鉀法制備活性炭的活化機(jī)理及了解活性炭的性能，對(duì)活性炭進(jìn)行了表征實(shí)驗(yàn)。元素分析結(jié)果表明:廢塑料經(jīng)活化后，C含量從最初的37.60％上升到81.95％;通過(guò)熱失重分析可知，塑料的熱解過(guò)程主要有三個(gè)階段:脫水干燥階段、揮發(fā)失重階段和燃燒分解階段，經(jīng)過(guò)熱解動(dòng)力學(xué)研究得出，電路板在兩個(gè)主要失重溫度段的反應(yīng)機(jī)理函數(shù)不同，分別為f(α)=1-α和f(α)=(1-α

5、)2/3，而且隨著升溫速率的增加，活化能E和頻率因子A均增大;掃描電鏡圖顯示活性炭的表面存在較多的、孔徑大小不一的孔隙結(jié)構(gòu);通過(guò)原料和活性炭的紅外分析，可以看出前后的官能團(tuán)變化，其中脂類、醚類可能是熱解過(guò)程中所產(chǎn)生的一些氣體和油類物質(zhì)，部分殘留在活性炭中;通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析，塑料含有大量的有機(jī)物，如甲苯、苯酚和三氯聯(lián)苯等。
　　在以上研究的基礎(chǔ)上，本文以最佳工藝制備的活性炭為吸附劑，對(duì)印染廢水中有機(jī)物進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。弱酸性環(huán)

6、境和低溫有利于對(duì)廢水中有機(jī)物的吸附，當(dāng)吸附時(shí)間為150min時(shí)，達(dá)到吸附平衡溶液的初始濃度越高，有機(jī)物的去除率越低。
　　利用范特霍夫方程對(duì)活性炭吸附有機(jī)物的過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)分析，吸附焓變?yōu)樨?fù)值，屬于放熱過(guò)程;對(duì)吸附數(shù)據(jù)用Langmuir和Freundlich吸附等溫方程進(jìn)行擬合分析，結(jié)果表明Langmuir吸附等溫模型能更好的描述吸附過(guò)程，方程的擬合相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9939，由此可知，活性炭對(duì)印染廢水中有機(jī)物的吸附為單分子層吸附。