论文部分内容阅读
随着电子信息科学技术的高速发展,配备液晶显示屏的电子产品的报废量逐年增加,如何实现液晶面板的资源化与无害化处理成为当务之急。废旧液晶面板处理主要包括液晶、偏光膜等有机材料、金属铟和玻璃的回收利用三部分,其中有机材料的处理与资源化是第一步,不合理的处置将影响到铟和玻璃的资源化利用。同时,由于有机材料成分复杂,实现有效分离非常困难,是废旧液晶面板资源化利用领域的一大难点。目前,液晶和偏光膜等有机材料处理方法主要有浸泡、热冲击、焚烧等,一定程度上可解决了液晶面板中有机组分的去除问题,但仍存在着浸泡废液和焚烧的二次污染、效率低等问题,不易实现工程应用。为了开发液晶面板的资源化与无害化处理技术,本文研究废旧液晶面板中多种有机材料的高温热解技术,揭示其热解机理,为实现液晶面板的处理与资源化提供实验依据和理论基础。首先,通过热重分析法,研究废旧液晶面板以及各单体原材料(液晶、三醋酸纤维素、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯和磷酸三苯酯)的质量变化与温度之间的关系。发现热解温度升到850K时,有机物的去除率达到最高值为85.1wt%。其热解过程为:(1)350K时,液晶和聚乙烯醇开始分解;(2)600K时,液晶和磷酸三苯酯完全热解;(3)750K时,聚乙烯醇和三醋酸纤维素剧烈分解;(4)850K时聚对苯二甲酸乙二醇酯完全热解。从热解去除率来看,液晶和磷酸三苯酯的去除率为100wt%;聚乙烯醇、三醋酸纤维素和聚对苯二甲酸乙二醇酯热解去除率分别为97wt%、85wt%、85wt%。剩余残渣主要成分为炭黑。其热解规律为温度为850K或高于850K时,热解产物中各组分的含量将不会改变;热解温度为750-850K时,PET将不能热解完全,这将减少热解产物中的芳香族化合物;热解温度为600-750K时,TAC和PVA不能热解完全,将减少主要产物乙酸的含量,还有乙醛、丙烯、丁烯、CO2、H2O等小分子产物的含量。热解温度低于600K时,液晶、磷酸三苯酯无法热解。在自制热解装置中进行热解技术的研究,得出热解温度为850K,热解产物为油、气体和带有残渣的玻璃,质量分数分别为8.99wt%、2.83wt%和88.18wt%;有机材料的去除率达到87.87wt%,其中66.82wt%热解成油和21.05wt%热解成气体,同时有12.13wt%的残渣(主要成分炭黑)剩余。通过GC-MS分析发现,油中乙酸和磷酸三苯酯分别46.27wt%和32.94wt%。同时,基于化学键能理论和GC-MS分析,揭示了液晶面板中有机材料高温热解机理:液晶的主要热解产物为苯酚、甲基苯、1-甲基苯、2-甲基萘;PVA的热解产物主要为醋酸、乙醛和水;TAC的主要热解产物为醋酸,还会产生少量的C、CO、CO2和H2O;PET的主要热解产物为苯、苯乙酸、二氧化碳和一些烃类化合物;TPP主要以气态形式蒸馏出去,同时也会产生少量的磷酸三苯酯联苯等大分子产物。最后,对废旧液晶面板中有机材料热解工艺做了经济上的可行性分析得出:利用高温热解工艺对液晶面板进行处理,每处理1t的废旧液晶面板,可带来$142.48的收益;同时热解工艺在密闭装置中进行,所得产物油和气体都在集中收集后得到了妥善处理,只要保证装置的气密性,将不会造成二次环境污染。因此,无论从废弃物资源利用、经济可行性,还是从热解工艺环境影响评价来看,高温热解工艺均具有极好的应用价值,值得工业化推广。