含溴阻燃电子废塑料热解机制及催化氢化脱溴基础研究

With the development of social economy, e-waste plastics have been one of the waste streams of increasing number in WEEEs. The reasonable disposal of e-waste plastics has two important significance to environmental protection and resource utilization. However, the flame retardant materials in the e-waste have been the difficulty for the recycling. In this project, the experimental approach of pyrolysis technology for obtaining high quality fuel oils availably combined with the research method of the catalytic hydrodebromination mechanism of brominated organic. Fundamental research on pyrolysis mechanism of the brominated flame retardant e-waste plastics and catalytic hydrodebromination will be studied thoughtfully. The effect of pyrolysis characteristics of brominated flame retardants plastic will be discussed and its pyrolysis kinetic modeling will be established. Moreover, the effect of pyrolysis products quality and the interrelationship between pyrolysis characteristic of plastic and brominated flame retardants will be also researched. The recycling routes of WEEEs of pyrolysing plastics prior to upgrading pyrolysis oils used to obtain the high quality oils and the catalytic hydrodebromination mechanism of pyrolysis oil will be also explored. A technical proposal of effective recycling of e-waste plastics will be put forward. Through the above research, scientific basis for processing technology of WEEEs, including e-waste plastics, can be provided，which has strong practical significance and innovation.

随着社会经济的发展，作为一种数量急剧增加的电子废弃物，电子废塑料的合理处置具有重要的环境保护和资源利用的双重意义。电子废弃物中的阻燃材料一直是该类废弃物有效资源化的难点。本项目拟采用热解技术制备高产率的热解油的试验方法与有机溴代物的催化氢化脱卤的研究方法相结合，深入研究典型阻燃电子废塑料热解特性和催化氢化脱溴机制。研究阻燃废塑料的热解特性的影响因素并建立热解动力学模型；研究影响热解产物品质的因素，以及热解特性与溴系阻燃剂之间的内在关联性；采用先热解后脱溴的实验研究方式，制备高品质热解油，并深入探讨对热解油催化氢化脱溴处理机制；提出一套有效回收电子废塑料的技术方案。本项目的研究成果将能为包括电子废塑料在内的电子废弃物处理技术的发展和应用提供科学依据，具有很强的现实意义和创新性。

电子废弃物作为一种新型迅速发展的固体废弃物，其中不仅含有大量的贵重金属和塑料，同时还存在着大量的有毒有害物质。因此，寻求对电子废弃物合理处置的方法已经成为了国内外共同关注的目标。本项目提出对典型阻燃电子塑料采用催化热解和热解—催化提质处理技术。在研究其热解特性的基础上，进一步探讨阻燃电子塑料催化热解和热解—催化提质过程中热解产物分布特性和产物中溴的迁移转化规律，为阻燃电子废塑料的原料回收方法提供新的理论和思路。本项目对两种典型的阻燃电子塑料Br-HIPS和Br-ABS开展了其热解特性的影响因素并建立热解动力学模型，所建立的包含两个连续反应的动力学模型（随机成核和随后生长模型与三级反应模型）能够很好地解释和预测阻燃塑料的热解过程。开展了阻燃废塑料催化热解实验研究，揭示了不同类型催化剂特性对阻燃废塑料的热解产物的影响以及溴系阻燃剂迁移转化特性。基于阻燃塑料Br-HIPS和Br-ABS催化热解实验结果，探讨了以PS为基体，阻燃剂和增效剂以及催化剂三者之间的关联性和阻燃塑料催化热解机理。选取分子筛ZSM-5和MCM-41催化剂并进行改性处理，展开阻燃塑料热解—催化提质实验，分别研究不同孔隙结构和负载活性物质的催化剂对阻燃塑料热解产物的分布特性和脱溴性能的影响。结果发现以ZSM-5为载体的改性微孔催化剂高度的微孔结构和强酸性，有利于促进阻燃塑料催化裂解反应和热解产物中有机溴的裂解释放。介孔催化剂MCM-41一定程度上有利于保证热解油的产率，而改性介孔催化剂则表现出更加出色的催化裂解特性和脱溴性能。负载在催化剂表面的Fe2O3和NiO活性物质起到主导作用，Fe2O3有利于对无机溴的吸附固定而NiO更加有利于有机溴的进一步裂解释放和对溴锑的吸附效应。