【摘要】：鑒于人們環(huán)境保護(hù)意識的日益增強(qiáng)、廢舊印刷線路板的急劇增加以及相關(guān)綠色再資源化基礎(chǔ)研究及應(yīng)用技術(shù)的缺乏,亟需發(fā)展一種廢舊印刷線路板再資源化的綠色工藝與方法。本論文在對廢舊印刷線路板的結(jié)構(gòu)和組成特性以及目前國際上用于處理廢舊印刷線路板的主要技術(shù)方法深入分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合綠色環(huán)保溶劑離子液體的固有優(yōu)勢,提出了采用功能化離子液體熱解法對廢舊印刷線路板進(jìn)行處理與資源化回收的研究思路。設(shè)計合成了幾種適用于熱解工藝、高溫化學(xué)穩(wěn)定的功能化離子液體,在有效提高離子液體對廢舊印刷線路板的熱解能力與對廢舊印刷線路板中金屬的浸出能力的基礎(chǔ)上,大幅度提高離子液體循環(huán)使用次數(shù)和穩(wěn)定性,降低廢舊印刷線路板的再資源化運(yùn)營成本。研究了廢舊線路板的結(jié)構(gòu)和組成特性、實(shí)驗(yàn)溫度、添加原料的種類和含量與線路板中金屬在離子液體中浸出量的關(guān)系;探討了金屬在離子液體中的熱解浸出機(jī)理,進(jìn)一步優(yōu)化離子液體熱解浸出工藝和方法,形成了一種廢舊印刷線路板中金屬的綠色環(huán)保再資源化工藝與方法。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)結(jié)合研究思路,選擇合適的具有特定功能的材料,采用間接合成法,設(shè)計合成了幾種含有烷基、磺酸基及羧甲基官能團(tuán)的咪唑類功能離子液體。采用紅外光譜、核磁共振波譜以及元素分析對所合成的離子液體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,通過熱重分析研究了實(shí)驗(yàn)溫度對離子液體的化學(xué)穩(wěn)定性的影響。(2)根據(jù)廢舊線路板中焊錫的的結(jié)構(gòu)和組成特性,采用[BMIM][BF4]離子液體對廢舊印刷線路板上的焊錫進(jìn)行熱熔回收。研究了廢舊印刷線路板的結(jié)構(gòu)和組成特性,同時,確定熱熔浸出的工藝參數(shù),考察了線路板在不同熱熔溫度下對焊錫回收效果的影響。結(jié)果表明:在200 oC條件下,使用該離子液體在機(jī)械攪拌作用下對廢舊印刷線路板上的焊錫進(jìn)行熱熔回收既能使焊錫熔融脫落,又最大程度地保護(hù)線路板基板使之不發(fā)生熱裂解,同時,焊錫的回收率在90%以上。(3)采用酸性離子液體對廢舊印刷線路板中的金屬進(jìn)行熱浸回收,探索不同種類離子液體和不同實(shí)驗(yàn)條件對金屬收率的影響規(guī)律。研究了線路板材料的結(jié)構(gòu)和組成特性、試驗(yàn)溫度、各種添加原料的種類和含量與線路板中金屬材料在離子液體中的浸出關(guān)系。結(jié)果表明,1-羧甲基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽功能化離子液體([CM-MIM][HSO4])對廢舊印刷線路板中金屬的回收效果優(yōu)于其他酸性功能化離子液體;通過單因素分析法獲得較優(yōu)方案:酸性功能化離子液體濃度為90%,廢舊印刷線路板粒度為≥0.5 mm,固液比為1:20,溫度為80 oC,反應(yīng)時間為120min,氧化劑含量為15%(v/v)。在該工藝條件下金屬收率為31.63%。通過電子探針中的能譜分析,證明還原金屬中含有98.33%的銅元素。(4)通過設(shè)計L25(56)正交實(shí)驗(yàn),對功能離子液體的熱解浸出工藝和方法進(jìn)行了優(yōu)化。綜合考慮不同實(shí)驗(yàn)因素對線路板中金屬收率的影響,運(yùn)用直觀分析法得到影響廢舊印刷線路板中金屬回收效果的各因素主次順序:功能化離子液體濃度固液比反應(yīng)溫度反應(yīng)時間廢舊印刷線路板粒度氧化劑含量;確定優(yōu)方案為:功能化離子液體濃度為90%,廢舊印刷線路板粒度為≥0.5 mm,固液比為1:30,反應(yīng)溫度為70 oC,反應(yīng)時間為150 min,氧化劑含量為5%(v/v)。在該工藝條件下金屬收率為38.49%。通過電子探針中的能譜分析表明還原回收的金屬中含有99.57%的銅元素。(5)綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等實(shí)際工業(yè)應(yīng)用條件,結(jié)合回收方案和優(yōu)化熱解浸出工藝,形成了一種廢舊印刷線路板中金屬的綠色再資源化工藝與方法。廢舊印刷線路板中金屬回收技術(shù)的最佳工藝參數(shù):酸性功能化離子液體濃度為70%,廢舊印刷線路板粒度為≥0.5 mm,固液比為1:30,溫度為80 oC,反應(yīng)時間為150 min,氧化劑含量為5%(v/v)。最優(yōu)方案的金屬收率達(dá)35.74%,回收金屬中含有98.31%的銅。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文由于印刷線路板的種類多種多樣[22]，組成線路板的各種電子元器件以各物質(zhì)的含量相差很大。但就其所包含的物質(zhì)種類來說，印刷線路板均屬、聚合物材料以及惰性填料組成，其中含金屬物質(zhì)約占 40 %，聚合為 30 %，惰性填料約為 30 %。圖 1.1 表示某種常用印刷線路板中主要量。金屬主要包括基本金屬、貴金屬和稀有金屬。塑料主要包括高分子少量的鹵化物等助劑。惰性填料主要包括二氧化硅、氧化鋁、陶瓷等。

[BMIM][BF4]的紅外光譜圖。從圖中可以看出，該產(chǎn)物66 cm-1和 1386 cm-1處出現(xiàn)明顯的甲基的特征吸收峰烷基存在。3162 cm-1和 3118 cm-1歸屬于咪唑環(huán)上 C77 cm-1為咪唑環(huán)中 C=N 雙鍵的伸縮振動特征吸收峰 鍵的伸縮振動特征吸收峰，1569 cm-1歸屬于咪唑環(huán)72 cm-1歸屬于咪唑環(huán)上 C-H 鍵面內(nèi)彎曲振動特征吸收58 cm-1歸屬于咪唑環(huán)上 C-H 鍵的面外彎曲振動特征為 913 cm-1特征吸收峰的倍頻峰；1062 cm-1附近歸振動吸收譜帶，此外，，3629 cm-1-3400 cm-1范圍之間動特征吸收峰，說明在該離子液體中有雜質(zhì)水存在，吸水性，易與空氣中的水分結(jié)合；另外也可能由于實(shí)作未能全部除去實(shí)驗(yàn)原料中存在少量的水。以上的主致[135, 136]。表明實(shí)驗(yàn)成功制備了[BMIM][BF4]離子液
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X705;TF811

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2566047