微波诱导热解废旧印刷电路板（WPCB）的实验和机理研究
发布时间：2021-06-14 06:02
科学技术和信息产业的飞速发展,加快了各种电子和电器产品的升级换代或淘汰,致使全球电子废弃物数量升幅惊人,成为目前增长速度最快的固体废弃物。作为电子电器产品生产和消费的大国,同时又有欧美地区电子废弃物的非法流入,我国正面临着前所未有的电子废弃物浪潮。电子废弃物作为一种危险废弃物的同时又富含多种金属和贵金属,是宝贵的待用资源。日趋严格的政策法规和日益增长的环境保护和资源回收的意识推动了电子废弃物的回收处理工作的开展。高效而环境友好的处置与回收技术,无论从环境保护还是从宝贵资源的回收利用角度来看,都是电子废弃物完全蜕变为资源的关键,而目前研究和应用还亟待深入。作为电子废弃物的典型代表,废弃印刷电路板（WPCB）的合理处置与回收是一个相当复杂的问题,引起世界各国研究人员的高度重视。但是由于WPCB自身的材料特性和结构特点,处置和回收过程中存在着一些不利因素,如：基板层压结构韧性强、强度大,破碎不易；稀贵金属往往被非金属材料包裹,回收率低；破碎过程中高温导致有机聚合物分解,引发环境问题；非金属材料利用不足；常规热解因物料尺寸比较大、孔隙率比较多、导热系数比较小等因素而效率不高等,目前相关资源化技...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：203 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 WPCB的特点
1.2.1 WPCB的材料性质
1.2.2 WPCB的元素组成
1.3 WPCB资源化技术的最新进展
1.3.1 机械处理技术
1.3.2 冶金技术
1.3.3 生物技术
1.3.4 热解技术
1.3.5 技术间的联合
1.3.6 小结
1.4 微波热解研究
1.4.1 微波加热原理和特点
1.4.2 微波热解研究进展
1.4.3 小结
1.5 论文的研究构思、研究内容
1.5.1 研究构思
1.5.2 研究内容
1.6 本章小结
第二章 WPCB微波热解特性研究
2.1 引言
2.2 实验装置系统与实验设计
2.2.1 实验原料
2.2.2 WPCB微波热解实验设计
2.2.3 反应装置与试剂
2.3 WPCB微波热解特性
2.3.1 微波功率的影响
2.3.2 物料类型的影响
2.3.3 不同添加物及比例的影响
2.3.4 物料量的影响
2.4 WPCB微波热解的动力学分析
2.5 本章小结
第三章 WPCB微波热解产物的分析表征及资源化回收途径探索
3.1 实验设计
3.2 样品测试方法
3.2.1 热解产物产率的测定
3.2.2 分析方法和仪器
3.2.3 溴元素的分析方法和仪器
3.3 原料分析
3.3.1 WPCB的FTIR分析
3.3.2 WPCB的全元素分析
3.4 WPCB微波热解产物分布研究
3.4.1 微波功率对热解产物分布的影响
3.4.2 微波吸收剂对热解产物分布的影响
3.5 热解产物分析表征及资源化途径
3.5.1 液体产物
3.5.2 气体产物
3.5.3 固体产物
3.6 WPCB热解过程中溴迁移规律和脱除途径的研究
3.6.1 溴脱除途径的探索
3.6.2 WPCB微波热解过程中溴迁移规律的研究
3.7 本章小结
第四章 微波作用下介质吸波与金属放电的耦合作用机制的实验研究
4.1 引言
4.2 微波与介质作用的理论基础
4.2.1 微波加热机制
4.2.2 微波放电机制
4.2.3 微波-金属放电机制
4.3 实验设计
4.3.1 实验装置及材料
4.3.2 实验方法
4.3.3 间接量热法
4.4 实验结果与讨论
4.4.1 微波作用下的金属放电现象及热效应
4.4.2 微波加热活性炭热效应
4.4.3 微波加热活性炭与金属的耦合热效应
4.5 小结
第五章 微波加热过程的模拟研究
5.1 模拟方法和思路
5.1.1 模拟方法
5.1.2 模拟思路
5.2 理论研究与数学模型及数值算法
5.2.1 电磁场有限元计算的理论基础——麦克斯韦方程组
5.2.2 温度场计算的理论基础——有内热源的导热方程
5.3 数值模拟计算结果
5.3.1 空载时谐振腔内电磁场的分布数值计算结果
5.3.2 微波加热水过程的数值模拟
5.3.3 微波加热活性炭的模拟
5.3.4 微波加热含金属废料的电磁场模拟
5.4 本章小结
第六章 电子废弃物微波处置工艺系统设计及经济性分析
6.1 试验原料与方法
6.1.1 实验原料
6.1.2 微波热解装置
6.1.3 破碎和分离
6.1.4 产物分析
6.1.5 产品回收价值评估
6.2 实验结果与讨论
6.2.1 热解气体产物
6.2.2 热解液体产物
6.2.3 热解固体产物
6.2.4 小结
6.3 电子垃圾微波热解工艺设计
6.4 电子废物的微波热解的经济性分析
6.5 本章小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 主要创新点
7.3 建议和展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
ENGLISH PAPERS
Paper Ⅰ:Kinetic Study of the Pyrolysis of Waste Printed Circuit Boards Subjectto Conventional and Microwave Heating
Paper Ⅱ:Recycling of Waste Printed Circuit Boards by Microwave-inducedPyrolysis and Featured Mechanical Processing
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]溴系阻燃剂中溴含量分析方法研究[J]. 高春娟,蔡荣华,张雨山. 盐业与化工. 2009(06)
[2]电磁吸波材料研究进展[J]. 邱琴,张晏清,张雄. 电子元件与材料. 2009(08)
[3]废旧电路板热解固液产物中溴的分布[J]. 彭科,李水清,陈波,姚强. 燃烧科学与技术. 2009(02)
[4]废旧电路板与碳酸钙共热解脱卤的研究[J]. 周文贤,陈烈强,关国强,黄华杰. 环境工程学报. 2009(01)
[5]金属粉末微波烧结的机理初探[J]. 胡常波,习小明,黄焯枢,湛中魁. 材料导报. 2008(S2)
[6]无机吸波材料研究进展[J]. 王海滨,刘树信,霍冀川,吕淑珍. 硅酸盐通报. 2008(04)
[7]热解技术处理废弃电路板的研究进展[J]. 吴倩,丘克强,李庆仁. 化工环保. 2008(04)
[8]废弃线路板中非金属材料的回收和利用[J]. 庄燕,陆文雄,李小亮,周海文. 上海化工. 2008(06)
[9]吸波材料的吸波原理及其研究进展[J]. 赵灵智,胡社军,李伟善,何琴玉,陈俊芳,汝强. 现代防御技术. 2007(01)
[10]废旧家电中印刷电路板元器件脱焊技术研究[J]. 刘志峰,李辉,胡张喜,潘君齐,钟海兵. 家电科技. 2007(01)
博士论文
[1]农作物秸秆微波热解实验及机理研究[D]. 赵希强.山东大学 2010
[2]热解技术处理废弃印刷线路板的实验研究[D]. 郭晓娟.天津大学 2008
[3]废弃印刷线路板的资源化回收技术研究[D]. 徐敏.同济大学 2008
[4]无机胶凝材料微波加热过程的数学模拟研究[D]. 姜洪舟.武汉理工大学 2006
[5]电晕放电甲醇分解制氢及其模拟研究[D]. 李慧青.天津大学 2005
[6]脉冲放电等离子体治理有机废气放大试验研究[D]. 聂勇.浙江大学 2004
[7]废弃印刷线路板的热解机理及产物回收利用的试验研究[D]. 孙路石.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]材料微波加热的计算机模拟仿真研究[D]. 曹盈盈.昆明理工大学 2011
[2]微波辅助控制热解废印刷电路板的研究[D]. 刘辉.大连理工大学 2009
[3]废旧印刷电路板的热解脱溴实验研究[D]. 陈波.清华大学 2008
[4]微波处理废印刷电路板的基础研究[D]. 谭瑞淀.大连理工大学 2007
[5]废弃电子线路板中湿法回收金的实验研究[D]. 梁新宇.东华大学 2007
[6]电晕放电二甲醚分解制氢[D]. 谢波.天津大学 2006
本文编号：3229216
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：203 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 WPCB的特点
1.2.1 WPCB的材料性质
1.2.2 WPCB的元素组成
1.3 WPCB资源化技术的最新进展
1.3.1 机械处理技术
1.3.2 冶金技术
1.3.3 生物技术
1.3.4 热解技术
1.3.5 技术间的联合
1.3.6 小结
1.4 微波热解研究
1.4.1 微波加热原理和特点
1.4.2 微波热解研究进展
1.4.3 小结
1.5 论文的研究构思、研究内容
1.5.1 研究构思
1.5.2 研究内容
1.6 本章小结
第二章 WPCB微波热解特性研究
2.1 引言
2.2 实验装置系统与实验设计
2.2.1 实验原料
2.2.2 WPCB微波热解实验设计
2.2.3 反应装置与试剂
2.3 WPCB微波热解特性
2.3.1 微波功率的影响
2.3.2 物料类型的影响
2.3.3 不同添加物及比例的影响
2.3.4 物料量的影响
2.4 WPCB微波热解的动力学分析
2.5 本章小结
第三章 WPCB微波热解产物的分析表征及资源化回收途径探索
3.1 实验设计
3.2 样品测试方法
3.2.1 热解产物产率的测定
3.2.2 分析方法和仪器
3.2.3 溴元素的分析方法和仪器
3.3 原料分析
3.3.1 WPCB的FTIR分析
3.3.2 WPCB的全元素分析
3.4 WPCB微波热解产物分布研究
3.4.1 微波功率对热解产物分布的影响
3.4.2 微波吸收剂对热解产物分布的影响
3.5 热解产物分析表征及资源化途径
3.5.1 液体产物
3.5.2 气体产物
3.5.3 固体产物
3.6 WPCB热解过程中溴迁移规律和脱除途径的研究
3.6.1 溴脱除途径的探索
3.6.2 WPCB微波热解过程中溴迁移规律的研究
3.7 本章小结
第四章 微波作用下介质吸波与金属放电的耦合作用机制的实验研究
4.1 引言
4.2 微波与介质作用的理论基础
4.2.1 微波加热机制
4.2.2 微波放电机制
4.2.3 微波-金属放电机制
4.3 实验设计
4.3.1 实验装置及材料
4.3.2 实验方法
4.3.3 间接量热法
4.4 实验结果与讨论
4.4.1 微波作用下的金属放电现象及热效应
4.4.2 微波加热活性炭热效应
4.4.3 微波加热活性炭与金属的耦合热效应
4.5 小结
第五章 微波加热过程的模拟研究
5.1 模拟方法和思路
5.1.1 模拟方法
5.1.2 模拟思路
5.2 理论研究与数学模型及数值算法
5.2.1 电磁场有限元计算的理论基础——麦克斯韦方程组
5.2.2 温度场计算的理论基础——有内热源的导热方程
5.3 数值模拟计算结果
5.3.1 空载时谐振腔内电磁场的分布数值计算结果
5.3.2 微波加热水过程的数值模拟
5.3.3 微波加热活性炭的模拟
5.3.4 微波加热含金属废料的电磁场模拟
5.4 本章小结
第六章 电子废弃物微波处置工艺系统设计及经济性分析
6.1 试验原料与方法
6.1.1 实验原料
6.1.2 微波热解装置
6.1.3 破碎和分离
6.1.4 产物分析
6.1.5 产品回收价值评估
6.2 实验结果与讨论
6.2.1 热解气体产物
6.2.2 热解液体产物
6.2.3 热解固体产物
6.2.4 小结
6.3 电子垃圾微波热解工艺设计
6.4 电子废物的微波热解的经济性分析
6.5 本章小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 主要创新点
7.3 建议和展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
ENGLISH PAPERS
Paper Ⅰ:Kinetic Study of the Pyrolysis of Waste Printed Circuit Boards Subjectto Conventional and Microwave Heating
Paper Ⅱ:Recycling of Waste Printed Circuit Boards by Microwave-inducedPyrolysis and Featured Mechanical Processing
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]溴系阻燃剂中溴含量分析方法研究[J]. 高春娟,蔡荣华,张雨山. 盐业与化工. 2009(06)
[2]电磁吸波材料研究进展[J]. 邱琴,张晏清,张雄. 电子元件与材料. 2009(08)
[3]废旧电路板热解固液产物中溴的分布[J]. 彭科,李水清,陈波,姚强. 燃烧科学与技术. 2009(02)
[4]废旧电路板与碳酸钙共热解脱卤的研究[J]. 周文贤,陈烈强,关国强,黄华杰. 环境工程学报. 2009(01)
[5]金属粉末微波烧结的机理初探[J]. 胡常波,习小明,黄焯枢,湛中魁. 材料导报. 2008(S2)
[6]无机吸波材料研究进展[J]. 王海滨,刘树信,霍冀川,吕淑珍. 硅酸盐通报. 2008(04)
[7]热解技术处理废弃电路板的研究进展[J]. 吴倩,丘克强,李庆仁. 化工环保. 2008(04)
[8]废弃线路板中非金属材料的回收和利用[J]. 庄燕,陆文雄,李小亮,周海文. 上海化工. 2008(06)
[9]吸波材料的吸波原理及其研究进展[J]. 赵灵智,胡社军,李伟善,何琴玉,陈俊芳,汝强. 现代防御技术. 2007(01)
[10]废旧家电中印刷电路板元器件脱焊技术研究[J]. 刘志峰,李辉,胡张喜,潘君齐,钟海兵. 家电科技. 2007(01)
博士论文
[1]农作物秸秆微波热解实验及机理研究[D]. 赵希强.山东大学 2010
[2]热解技术处理废弃印刷线路板的实验研究[D]. 郭晓娟.天津大学 2008
[3]废弃印刷线路板的资源化回收技术研究[D]. 徐敏.同济大学 2008
[4]无机胶凝材料微波加热过程的数学模拟研究[D]. 姜洪舟.武汉理工大学 2006
[5]电晕放电甲醇分解制氢及其模拟研究[D]. 李慧青.天津大学 2005
[6]脉冲放电等离子体治理有机废气放大试验研究[D]. 聂勇.浙江大学 2004
[7]废弃印刷线路板的热解机理及产物回收利用的试验研究[D]. 孙路石.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]材料微波加热的计算机模拟仿真研究[D]. 曹盈盈.昆明理工大学 2011
[2]微波辅助控制热解废印刷电路板的研究[D]. 刘辉.大连理工大学 2009
[3]废旧印刷电路板的热解脱溴实验研究[D]. 陈波.清华大学 2008
[4]微波处理废印刷电路板的基础研究[D]. 谭瑞淀.大连理工大学 2007
[5]废弃电子线路板中湿法回收金的实验研究[D]. 梁新宇.东华大学 2007
[6]电晕放电二甲醚分解制氢[D]. 谢波.天津大学 2006
本文编号：3229216
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