CN109249558A - 一种脱除电子废弃物外壳pp塑料中重金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属的方法。本发明利用含有过氧化氢的混酸溶液（混酸由浓硝酸和四氟硼酸混合而成）溶解废塑料中附着的塑料添加剂中的重金属，实现重金属Pb、Cd、Cr、Sb与塑料的分离，达到废塑料中重金属含量减少的目的。本发明的方法可使PP塑料中重金属得到有效脱除，最高脱除效率可达到97%，脱除效率高，成本低。

Description

一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属的方法
技术领域
本发明涉及废弃物回收技术领域，具体为涉及一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属的方法。
背景技术
《中国电子废弃物行业现状调研分析及发展趋势预测报告(2016版)》中调查发现，2015年中国电子废弃物的产生量约650万吨，到2020年其报废数量将达到每年1.37亿台。电子废弃物的成分复杂，含有大量金属和高分子材料，回收价值大，但处理不当又会存在较高的潜在风险。电子废弃物作为第二类矿产资源，其组分资源含量丰富，受到人们的广泛关注。电子产品轻薄短小化的发展趋势使得大量的塑料被用来替代传统的零部件。为满足不同用户的需求，需向塑料中加入一定量的添加剂，如填充剂、着色剂、抗氧化剂、阻燃剂等，而这些添加剂中重金属Pb、Cd、Cr属于法定限制性有害成分，而阻燃剂中也会含有大量Sb2O3。尽管欧盟和中国都制定了相关法律来规范添加剂的使用，如《关于报废电子电气设备指令》(WEEE)、《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)，《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》(俗称中国RoHS2.0)。但在此之前塑料添加剂的使用并没有严格规定，重金属Pb、Cd、Cr含量通常较高。
现阶段，对于电子废弃物中塑料部分的处理主要分为垃圾填埋和回收利用两种途径。废塑料作为垃圾填埋一方面占用较多土地面积，浪费土地资源，并且由于塑料本身含有重金属、阻燃剂等有毒有害物质，在土壤中长期填埋会随垃圾浸滤液进入土壤、水源中，造成环境污染，因此塑料再回收利用成为处理废塑料的主要趋势。但由于早期塑料中含有较高浓度的重金属添加剂，使得再利用的废塑料中有害物质含量仍旧很高，在使用过程中对人体及周围环境仍存在危害，有效脱除废塑料中的重金属可减轻废塑料再利用产品的危害性。、
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种技术可操作性强、成本低廉的脱除聚丙烯PP塑料中重金属的方法。本发明的方法能有效去除聚丙烯PP塑料中的重金属。
本发明的技术方案具体介绍如下。
一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属的方法，该方法分为前处理、浸泡和加热三个步骤，具体步骤如下：
S1、前处理
将废弃的PP塑料进行粉碎，使其粒度小于6mm；
S2、浸泡
将粉碎后的PP塑料颗粒置于密闭反应罐中，加入由浓硝酸与四氟硼酸混合而成的混合酸，得到溶液a；在溶液a中加入过氧化氢溶液浸泡20～40min；
S3、加热
在140-160℃的温度下加热30-40min，使塑料中的添加剂充分溶解在溶液中，反应结束后，冷却至室温，过滤，分别得到PP塑料和溶有重金属的溶液，实现电子废弃物外壳PP塑料中重金属的脱除。
本发明中，步骤S2中，混合酸由体积比为5:1～5:2的浓硝酸与40wt％四氟硼酸混合而成；过氧化氢溶液的浓度为30wt％。
本发明中，步骤S2中，按照液固体积质量比为60～70ml/g加入混合酸，按照液固体积质量比为10～20ml/g加入过氧化氢溶液。
本发明中，步骤S3中，样品中脱除的重金属元素包括铅Pb、镉Cd、铬Cr和锑Sb。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明中的酸性溶液主要对塑料添加剂进行溶解脱除，通过加热提高溶解速率。试验结束后，通过过滤使固液分离，废塑料固体可以回收再利用，含有重金属的溶解液则可用电化学方法沉积、回收其中的有价金属。电化学回收处理结束后，按照原酸性溶液中的酸添加比例向回收废液中添加，使其可以重复利用，减少成本。
本发明可有效解决废塑料拆解后面临的处理量大，污染大，重金属含量高等问题。综上，本发明通过试验优化可以对电子废弃物外壳PP塑料中重金属进行有效脱除，耗时少，溶解液危害性小。
附图说明
图1是本发明一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属方法的工艺流程图。
图2为本发明的反应示意图。
图中标号：1-破碎机，2-混合酸储罐，3-氧化剂储罐，4-密闭反应罐
具体实施方式
下面结合附图和实施流程图对本发明的技术方案进行详细阐述，这些实施例并非限制本发明的内容。
图1是本发明一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属方法的工艺流程图。
图2为本发明的反应装置示意图，反应装置中包括破碎机1，混合酸储罐2，氧化剂储罐3和密闭反应罐4。PP塑料经由破碎机1粉碎至粒度小于6mm，浓硝酸和40wt％四氟硼酸形成的混合酸储存在混合酸储罐2中，过氧化氢溶液存放在氧化剂储罐3中，混合酸和过氧化氢溶液、以及粉碎后PP塑料在密闭反应罐4中加热反应。
试验前先测得PP塑料样品中重金属Pb、Cd、Cr和Sb的含量，如表1所示。
表1.PP塑料样品中重金属含量
元素 Pb Cr Cd Sb
含量/mg.kg<sup>-1</sup> 175.17 68.80 11.91 451
RSD/％ 3.41 3.87 3.63 4.40
实施例
将PP塑料样品粉碎后放入密闭反应罐4中，按表2中所示，加入由浓硝酸与40wt％四氟硼酸按体积比混合而成的混合酸，得到溶液a；再向溶液a中加入30wt％过氧化氢溶液浸泡半小时，加热溶解。反应结束后将溶液冷却，待固液分离后回收溶解液中的有价重金属，并测定溶解液中的重金属含量及分离后的塑料样品质量以计算回收率。
表2.实施例操作条件
本实施例的检测过程如下：
将溶解液液样品先用王水(HCl∶HNO3＝3∶1)于100ml长颈三角瓶中消化2h，加热消化后，加蒸馏水后微加热回溶。将消解液稀释定容于50ml容量瓶中，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)测定样品中Pb、Cr、Cd、Sb的含量。
检测结果
如表3所示，经浸出后废弃PP塑料粉碎后颗粒样品中金属均有不同程度的浸出，其中Pb、Cr、Cd、Sb的浸出率如表3；固液分离后的塑料样品的回收率如表4。
表3.PP塑料样品中金属浸出率
表4.PP塑料样品回收率
实施例1 实施例2 实施例3
样品回收率/％ 86 90 72
对比例
将PP塑料样品粉碎后放入密闭反应罐4中，按表5中所示，加入浓硝酸或40wt％四氟硼酸，得到溶液a；再向溶液a中加入30wt％过氧化氢溶液浸泡半小时，加热溶解。反应结束后将溶液冷却，待固液分离后回收溶解液中的有价重金属，并测定溶解液中的重金属含量及分离后的塑料样品质量以计算回收率。
表5.对比例操作条件
如表6所示，经浸出后废弃PP塑料粉碎后颗粒样品中金属均有不同程度的浸出，其中Pb、Cr、Cd、Sb的浸出率如表6所示；固液分离后的塑料样品的回收率如表7所示。
表6.PP塑料样品中金属浸出率
表7.PP塑料样品回收率
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
样品回收率/％ 81 94 97 87
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种脱除电子废弃物外壳PP塑料中重金属的方法，其特征在于，该方法分为前处理、浸泡和加热三个步骤，具体步骤如下：
S1、前处理
将废弃的PP塑料进行粉碎，使其粒度小于6mm；
S2、浸泡
将粉碎后的PP塑料颗粒置于密闭反应罐中，加入由浓硝酸与四氟硼酸混合而成的混合酸，得到溶液a；在溶液a中加入过氧化氢溶液浸泡20~40min；
S3、加热
在140-160℃的温度下加热30-40min，使塑料中的添加剂充分溶解在溶液中；反应结束后，冷却至室温，过滤，分别得到PP塑料和溶有重金属的溶液，实现电子废弃物外壳PP塑料中重金属的脱除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，混合酸由体积比为5:1~5:2的浓硝酸与40wt%四氟硼酸混合而成；过氧化氢溶液的浓度为30wt%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，按照液固体积质量比为60~70ml/g加入混合酸，按照液固体积质量比为10~20ml/g加入过氧化氢溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，样品中脱除的重金属元素包括铅Pb、镉Cd、铬Cr和锑Sb。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112297281A (zh) * 2020-10-22 2021-02-02 湖南映宏新材料股份有限公司 一种医疗塑料基废弃物的处理方法
CN114346350A (zh) * 2022-01-13 2022-04-15 常州大学 一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法和装置

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