废弃电路板回收过程中溴化阻燃剂的释放迁移机理研究

Brominated flame retardants (BFRs) are widely used in the industry of printed circuit board (PCB). BFRs will release and migrate to the environment during the recycling and disposal process of PCB due to the semivolatile and binding properties of BFRs. Based on recycling process of PCB, the chemical compositions and contents of BFRs, especially the occurrence and form of Br element in BFRs-containing products (including PCB powder, non-metallic powder and recycled products), air (gas and particle matters) and dust will be investigated. On the basis of PCB dismantling, crushing, treatment and reuse process, the release and migration mechanism of BFRs in microenvironment of each process will be analysed. The partitioning mechanism of BFRs in gas-particle will be investigated, and compared with theoretical predictions using adsorption models. Relationship between the content and composition of BFRs in different particle matters (PM2.5, PM10 and TSP) and organic carbon content will be studied. Effects of heating temperature and time on the release of BFRs from testing samples with different particle sizes can be studied using simulation experiment. This project is aimed to study source apportionment of BFRs during recycling and reuse process of PCB, and provide basic data for the assessment of BFRs pollution level and exposure risk.

电路板中存在大量溴化阻燃剂（BFRs），由于BFRs的半挥发性及结合特性，在回收处理废弃电路板时导致BFRs的释放及迁移。本研究在废弃电路板回收流程基础上，以含BFRs材料样品（电路板粉体、非金属粉及再生产品等）和大气（气相和颗粒物）、灰尘等环境样品为研究对象，分析样品中BFRs的组成及含量，重点关注Br在样品中的赋存状态和分布规律。比较电路板拆解、破碎、处理及再利用过程微环境中BFRs对大气介质的释放迁移，揭示BFRs在气相-颗粒物之间的分配规律，并利用吸附模型对实测值进行预测和对照。研究不同粒径颗粒物（PM2.5、PM10和TSP）中BFRs含量及组成和有机碳含量的相关性。实验模拟加热温度、时间等工艺条件对不同类型、粒径样品中BFRs释放的影响。本项目拟进行BFRs在电路板回收过程中的源解析，为科学评估BFRs的污染特征和暴露风险提供基础数据。

废旧电路板（WPCB）是电子废弃物的重要组成部分，具有资源回收和环境污染的双重特性。WPCB中存在大量溴化阻燃剂（BFRs），由于BFRs的半挥发性，在回收处理WPCB时导致BFRs的释放迁移，对环境造成污染。本项目对WPCB回收处理过程中多溴联苯醚（PBDEs）的污染特征进行了研究，分析比较了废旧电视机不同处理车间大气中PBDEs的浓度水平、气粒分配规律，重点探讨了WPCB加热拆解过程中PBDEs的污染特征，揭示了含PBDEs材料中PBDEs的受热释放规律。主要成果有：（1）废电视机人工拆解、WPCB加热预处理、WPCB破碎-分选和塑料破碎等车间均会造成PBDEs的污染释放，其中WPCB加热预处理车间气相中PBDEs浓度最高，且以低溴代联苯醚为主。（2）WPCB人工烤板和机械烤板过程均会造成PBDEs的大量释放，以五溴联苯醚同系物为主，并容易富集在车间灰尘介质中。机械烤板过程中旋风除尘器集灰中Σ8PBDEs浓度最高（317000 ng/g），而人工烤板过程中尾气吸收液浮渣中Σ8PBDEs最高（68000 ng/g）。（3）加热模拟实验表明：旋风除尘器集灰加热后，PBDEs的释放特征受温度影响大。在300℃时，PBDEs的释放主要发生在前5分钟，其BDE-28、-47和-99释放速率分别为1230、4480和 1950 ng/(g·min)；WPCB基板碎片材料中PBDEs的释放规律呈现线性增加的趋势，在不同加热温度下，其1小时时间内，PBDEs的释放速率为 9.75−11.5 ng/(g·min)。这些成果为明确电子废弃物回收处理过程中BFRs的释放迁移机制提供了重要参考，对PBDEs的受热释放机制及环境风险研究具有重要意义，同时为WPCB的回收处理过程中的污染控制提供了理论基础。