废弃印刷电路板的热解特性

与其它碳质燃料（例如煤和生物质）相比，WPCBs的氢碳比（H/C）和氧碳比（O/C）数值不合理，燃料性能较差，即使经过化学预处理也很难显著改善。热解回收对燃料特性要求相对较低，同时可有效实现燃料的物质回收和能量回用，是实现WPCBs资源化的有效手段之一。WPCBs的热解处理是在300-900°C的无氧或缺氧条件下，使WPCBs中的大分子有机树脂分解生成小分子产物的过程。挥发产物通过冷凝形成热解焦油以及不凝性的热解气，热解气经过热量回收后可回用作燃料。WPCBs中的金属和玻璃纤维富集在热解残渣中，可通过机械分选进一步分离提纯。由于热解是在缺氧环境下进行，一定程度上有利于阻止溴代二噁英的生成。

WPCBs在小于200°C的温度下几乎不热解，此时热解残渣的质量分数在95wt%以上。当热解温度从300°C升高到500°C时，热解残渣的质量分数从67wt%降低到38wt%，焦油产率从13wt%增加到40wt%，气体产率从20wt%增加到24wt%。另外，当热解温度达到600°C时，热解残渣的质量分数下降至32wt%，此时焦油产率为25wt%，气体产率为43wt%。提高热解温度一定程度上可以促进WPCBs的热解，降低固体残渣的产率，但是过高的热解温度易导致焦油的二次裂解，从而降低热解焦油产率，增加能耗。

WPCBs的热解产物中含有大量的氧化物和卤代化合物。甲醇、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、四氯甲烷和丙烯腈是WPCBs热解过程中产生的主要氧化物和氯化物，在300、400和500°C的热解温度下它们的排放总量分别可达到333-1965、589-2708和846-5269μg/g。这些氯化物可能主要来自于PCBs制造过程中残留的氯化试剂。当热解温度超过400°C，会产生较高含量的溴代有机物，即溴仿、溴苯酚和二溴苯酚等。这类物质大部分都具有较大毒性，因此在WPCBs的热解处理过程中妥善的尾气处理设施必不可少。此外，通过对WPCBs热解产生的52种（包括27种链烷烃、9种烯烃和16种芳烃）挥发性有机污染物（VOCs）分析可知，在200-500°C的热解范围内，VOCs的排放总量达1934-6180μg/g。在200°C时，芳烃（约占60wt%）和石蜡（约占37wt%）是VOCs中的主要成分。在200-300°C热解温度下，芳香化合物和石蜡仍然是主要产物，约占产物的90wt%。当热解温度超过300°C时，一些VOCs会分解成烯烃，当温度从200°C升高到500°C时，烯烃的占比从3.6wt%增加到40wt%，热解温度的升高一定程度上会降低芳烃的排放。热解温度在200°C时，甲苯、1,2,4-三甲基苯、间乙基甲苯、邻乙基甲苯、正十一烷和邻二甲苯是芳香化合物中的主要产物，它们的排放量介于83-113μg/g。热解温度为300°C时，甲苯、丙烯、正丁烷、间乙基甲苯、苯、正戊烷、对乙基甲苯、1,3,5-三甲基苯和异戊二烯的排放量在86-191μg/g。热解温度为400°C时，甲苯、1,3,5-三甲基苯、间乙基甲苯、正戊烷、异戊二烯、对乙基甲苯、邻乙基甲苯、正十一烷的排放量介于103-144μg/g。此时小分子物质如丙烯、丙烷、1-丁烯和正丁烷显着增加，其排放量在270-366μg/g。当热解温度为500°C时，1-丁烯、丙烯、丙烷、甲苯、正丁烷、对乙基甲苯和1,3,5-三甲苯等产物的排放量达到最大。上述产物主要由WPCBs在超过400°C温度下生成的长链碳氢化合物二次裂解产生，长链碳氢化合物裂解会形成碳氢自由基，进一步促进二次裂解过程。热解油中含有高浓度的苯酚和苯酚衍生物，两者均是WPCBs中树脂的主要分解产物。热解焦油可回用作原料用于酚醛树脂、碳纳米管、多孔碳和沥青改性剂的生产。

热解残渣易碎，且残渣中的玻璃纤维和金属易分离。WPCBs热解残渣中的金属主要包括有价金属Cu、Ca、Fe、Ni、Zn和Al以及低浓度稀贵金属如Ga、Bi、Pd、Ag和Au。热解残渣中的金属可通过机械分选或湿法工艺进行二次提纯，而玻璃纤维可通过在600°C下煅烧10min获得。也可通过分步处理对WPCBs热解残渣进行综合回收，首先采用真空离心过程分离熔化的焊料，然后对焊锡分离残留物进行二次分离，它们主要包含金属、玻璃纤维和其他无机材料。