电子垃圾热解技术研究进展

总结了印刷电路板、钽电容、锂离子电池、发光二极管和液晶显示器等重要电子垃圾的组成特性。论述了常压热解、共热解、催化热解、真空热解、微波辅助热解和等离子体热解法处理电子垃圾的研究与应用进展,对比分析了各类方法的优缺点。指明电子垃圾热解技术存在的挑战并对未来的发展方向进行了展望。

电子垃圾拆解废气中PBDEs特征与污染控制效果

本研究选取某电子垃圾集中拆解园区为对象,对采用的加热烤板和火法冶炼等典型拆解工艺产生的废气以及经不同净化处理系统排放废气中PBDEs的排放水平及其组成特征进行了研究,并进一步分析了各净化处理系统对PBDEs的控制效果.结果表明:加热烤板和火法冶炼拆解过程PBDEs浓度水平差别较大,其顺序为:电热炉二期(68210±12588)ng/m^(3)>滚板炉(10420±1785)ng/m^(3)>电热炉一期(9960±919)ng/m^(3)>火法冶炼(53±14)ng/m^(3).经净化处理系统后废气中PBDEs的排放浓度水平也具有一定差别,其顺序为:2号净化系统(1754±551)ng/m^(3)>1号净化系统(1630±344)ng/m^(3)>3号净化系统(1220±51)ng/m^(3)>4号净化系统(9.5±1.1)ng/m^(3).对不同拆解过程PBDEs组成特征分析发现,采用加热方式进行拆解的电热炉一期、电热炉二期和滚板炉废气PBDEs组成特征相似,以低溴代的BDE-99和BDE-47为主(两种单体质量分数之和均在60%以上),以高温燃烧方式进行拆解的火法冶炼废气则以高溴代的BDE-209为主(质量分数为52%);而不同拆解生产过程产生的PBDEs经4种净化处理系统后的组成特征基本相似,均以低溴代的BDE-28、BDE-47和BDE-99为主(3种单体的质量分数之和均在50%以上).4种废气净化处理系统对PBDEs的总去除率介于82.1%~97.4%,对不同电子垃圾拆解过程产生的PBDEs均具有较好的污染控制效果.

全球电子垃圾产生量爆发式增长

目前全球电子垃圾产生量增长迅猛。联合国相关机构2024年3月发布的《全球电子垃圾监测》报告指出,2022年全球电子垃圾产生量已达到创纪录的620亿千克。预计到2030年,这一数字还将比2022年增长33%,达到820亿千克。在全球电子垃圾快速增长的同时,电子垃圾的回收处置能力却出现了倒退。2010年全球电子垃圾回收率为23.5%,2022年的回收率则降为22.3%。电子垃圾中含有砷、汞、铬、镉等重金属以及阻燃剂和各类复杂化学溶液,如得不到科学、规范处理,会对人体健康和生态环境造成巨大危害。近年来,欧盟、德国、日本、中国等国家和地区以及联合国等国际组织都采取了大量行动来应对电子垃圾污染危机,未来世界各国都应积极行动起来,避免电子垃圾污染危害的恶化。

惯性聚焦对多密度电子垃圾颗粒的分离影响研究

基于电子垃圾中稀贵金属环保、高效、低能耗的回收需求,采用CPFD(计算颗粒流体动力学法),Barracuda气固耦合数值分析软件建立电子垃圾颗粒气固分离模型,为避免颗粒受重力作用导致颗粒动能逐渐增大从而与空气作用后形成密度波以及颗粒在受到气流作用后混乱发散,在竖直方向上增加多个颗粒惯性聚焦板,模拟电子垃圾颗粒在多次横向气流及惯性聚焦作用下的分选特性,探究在不同质量流率、不同气流速度以及不同聚焦宽度下电子垃圾中稀贵金属颗粒的分离效率。结果表明,电子垃圾进口质量流率与聚焦宽度对电子垃圾中稀贵金属颗粒的分离有显著影响,当一次气流速度为4.2m/s、二次气流速度为4.8m/s、三次气流速度为3m/s、四次气流速度为3.2m/s、气流开口宽度为50mm、入料开口宽度为4mm、颗粒惯性聚焦板的聚焦宽度为9mm、一次气流口距离入料口150mm、进口质量流率为10g/s时,铜的品位可达84%、回收率为88.5%;金的品位和回收率分别为78.1%和90.2%。说明在多次横向气流和惯性聚焦作用下,可有效实现对电子垃圾中稀贵金属颗粒多梯度、高精度的有效分选。改变电子垃圾进口质量流率和聚焦宽度可以有效提高电子垃圾中稀贵金属的分离效率,同时对多密度颗粒的干法分选提供借鉴和参考。

基于CPFD多密度电子垃圾颗粒分离影响因素研究

基于电子垃圾中稀贵金属绿色、高效以及低能耗的分离回收需求,利用CPFD(计算颗粒流体动力学法),Barracuda气固耦合仿真分析软件建立电子垃圾颗粒气固分离模型,由于一次气流导致电子垃圾中稀贵金属颗粒分离效果不佳,颗粒混合度高,稀贵金属颗粒的品位和回收率较低,在一次气流基础上,引入二次气流,实现电子垃圾颗粒在竖直方向上的二次梯度分离,模拟电子垃圾中稀贵金属颗粒在两次气流作用下不同颗粒流的迁移轨迹、运移规律和稀贵金属颗粒的分选特性,探讨在两次气流参数、物料下落流量以及颗粒粒径下电子垃圾中稀贵金属颗粒的分离效率,包括品位和回收率。研究表明,多密度电子垃圾颗粒干法分选模型可以有效富集电子垃圾中稀贵金属;电子垃圾颗粒下落流量与颗粒粒径对稀贵金属的分离有显著影响,当一次进风的气流速度为3.8m/s、二次进风的气流速度为4.6m/s、入料开口宽度为4mm、两次气流开口宽度均为35mm、颗粒粒径为75~100μm时,Au的品位和回收率可达87.1%和99.1%;Cu的品位为70.8%,回收率为85.8%,富集比为35.4。说明在一次气流和二次气流的共同作用下,改变电子垃圾颗粒的入口流量、控制颗粒的粒径大小可以有效提升电子垃圾中稀贵金属的品位和回收率,同时对多密度颗粒多梯度、高精度的干法分选提供参考和借鉴。

典型电子垃圾拆解区大气中多溴联苯醚的污染

分别在典型电子垃圾拆解区（E）和其上风向参考点（S）采集了大气颗粒相和气相样品,以研究该区域大气中PBDEs的浓度水平、污染特征和气/固分布特点.分析过程中运用气相色谱-质谱联用仪,负化学离子源（GC-NCI-MS）检测了11种PBDEs.结果表明,电子垃圾拆解造成了比较严重的PBDEs污染,三溴-十溴联苯醚的浓度范围为51.1-2 685 pg·m^-3（平均值830pg·m^-3）,而对照区由于制衣行业的影响也造成了一定程度的PBDEs污染,三溴-十溴联苯醚的浓度范围为1.00-98.9pg·m^-3（平均值28.7 pg·m^-3）.在气/固分布的研究中发现,不同的PBDEs在气相和颗粒相的分布比例相差很大,从低溴至高溴PBDEs在气相中的比例呈降低趋势,而在颗粒相中的比例呈上升趋势.电子垃圾拆解区以五溴-联苯醚污染为主,占∑11PBDEs总量的54.3%;而十溴-联苯醚污染次之,占∑11PBDEs总量的23.8%,该污染特征进一步证实了该地区电子垃圾的来源,不仅来自亚洲国家,而且还来自欧美等国家.

广东电子垃圾污染区水体底层鱼类对PCBs的富集效应

采用GC/MS分析方法测试了广东电子垃圾回收地水体沉积物中多氯联苯（PCBs）含量,并利用以前测定的底栖性鱼类（鲮鱼、鲫鱼和乌鳢）PCBs含量数据,计算了生物/沉积物富集因子（BSAF）和生物放大因子（BMF）,研究底栖性鱼类对PCBs的富集能力及其影响因素.研究表明,沉积物中总PCBs含量达到24.5~38.6μg/g干重,证实当地环境已受到PCBs严重污染.鲮鱼、鲫鱼和乌鳢的BSAF范围分别为0.05~2.52、0.01~1.20和0.01~5.03.根据乌鳢/鲮鱼和乌鳢/鲫鱼食物关系计算的BMF范围分别为0.14~2.23和0.14~4.93,其中大部分PCB同系物的BMF〉1,表明乌鳢对PCBs具有生物放大作用.BSAF及BMF均与PCBs的KOW和氯原子取代数具有显著相关性,说明化合物的理化性质是控制其生物富集的主要因素.

电子垃圾对环境与健康的影响研究进展

伴随电子信息等高科技产业的迅猛发展,电子垃圾已成为增长速度最快的固体废弃物,其对环境与健康的影响也越来越受到人们的关注。该文综述了电子垃圾对环境与人体健康影响的研究进展,指出了当前研究中的不足及今后应注重的研究方向。

贵屿电子垃圾处理对河流底泥及土壤重金属污染

以广东省汕头市贵屿镇电子垃圾处理场为对象,主要研究了电子垃圾场附近河流的底泥和农田土壤中重金属形态分布特征。结果表明,底泥中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn质量分数分别为52.9-67.1、309-359、79.2-1485、391-449、37.5-111 mg.kg^-1;土壤中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的平均质量分数分别是54.1-57.1、278-320、93.5-116、382-415、46.2-68.1 mg.kg^-1。底泥和土壤中Cd、Cr、Cu、Pb均超过《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）二级标准,其中以Cd和Cu污染最为严重。底泥及土壤中重金属的地球化学形态分布规律基本一致。重金属具有较高迁移性,重金属的迁移性为Cd〉Cr〉Pb〉Zn〉Cu。

长江三角洲某电子垃圾拆解区土壤中多氯联苯的残留特征

运用网格法(1.0km×1.0km)采集了长江三角洲某典型电子垃圾拆卸区38个土壤样品,分析了该地区17种土壤多氯联苯(PCBs)的总体残留特征。结果表明:研究区土壤PCBs污染以点源污染为主,其∑17PCBs的检出率为65.8%,检出范围在ND(未检出)～152.8μg/kg之间,平均含量为19.9μg/kg±32.5μg/kg,土壤PCBs的残留程度存在很大的差异,局部点位受到了严重污染。土壤中17种同系物又以3～5氯代化合物为主,三者占同系物总量的98.5%,其中PCB28、PCB77、PCB118含量高于其他同系物,分别为4.43、5.29和10.1μg/kg。不同土地利用方式土壤残留量顺序为果园>水田>荒地>林灌>菜地。因此,该地区土壤PCBs污染问题不容忽视,应从源头控制,并加强修复管理,保障当地土壤的安全可持续利用。

电子垃圾中塑料成分的回收利用研究现状

由于电子信息等高科技产业迅猛发展,电子垃圾成为增长速度最快的固体废物。塑料在电子垃圾中占有很大比例,由于塑料回收成本高而经济效益低,往往采取填埋和焚烧的处理方法,随着资源环境危机加剧和人们环境意识的提高,电子垃圾中塑料的回收利用引起了人们的重视。为了促进电子垃圾中塑料成分的回收利用,综述了电子垃圾中塑料的种类及其数量,介绍了国内外电子垃圾中塑料的回收处理研究现状。指出了电子垃圾中塑料的回收利用研究存在的问题,并提出了解决当前存在问题的建议。

电子垃圾拆解场多环境介质多氯联苯(PCBs)污染特征及风险评估

多氯联苯（polyehlorinated biphenyls，PCBs）是一组氯代烃类化合物，有较强的生物毒性效应。研究通过采集中国某典型电子垃圾拆解区手工拆解场和焚烧场不同环境介质（大气、土壤、饮用水、食物等）分析15种PCBs同系物的污染水平。利用主成分／因子分析方法分析不同拆解场PCBs的来源。根据世界卫生组织（WHO）推荐的毒性当量因子（TEFs）方法评价了两个拆解场环境介质中8种PCBs同系物的毒性。结果显示研究区大气、土壤、饮用水、农作物和农产品样品中PCBs同系物浓度均高于国际已有报道的同种介质中的PCBs污染水平，其中PCB-047和PCB-171污染最为严重。手工拆解场各介质PCBs同系物中PCB-047、PCB-171所占比例为2％-87％；焚烧场各介质PCBs同系物中PCB-047、PCB-171所占比例为2％～90％；来源分析表明除手工拆解场PCB-126和焚烧场PCB-114外，其余PCBs的来源具有相似性；毒性当量（TEO）评价结果显示区内大气∑TEQPCBs最高。环境介质中除红薯干外，∑TEQPCBa均是焚烧场高于手工拆解场，且TEQPCB-126和TEQPCB-169的毒性当量最高。

华南电子垃圾回收区农田土壤重金属污染及其化学形态分布

广东清远龙塘镇作为电子垃圾回收地区,已从事电子垃圾处置超过30年,可能给当地的农田土壤带来了严重的风险。为评价龙塘农田土壤中重金属污染程度,采集28个农田土壤样品,用于研究As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sn、Zn10种重金属含量及其不同存在形态。结果表明,与中国食用农产品产地环境质量标准比较,大多数当地农田土壤已在不同程度上受到重金属污染,85.7%的土壤样品中有一种或多种重金属的含量超过了相应的评价标准值。化学形态分析结果表明,除Hg外,人为来源的其她重金属更多地进入了可迁移形态部分(弱酸可溶态+可还原态+可氧化态),从而具有更高的毒害性和生物有效性,该电子垃圾处置区农田土壤已基本不适于食用农产品种植。大多数重金属在0.05或0.01水平上具有显著的相关性,这表明龙塘镇土壤重金属污染主要来源于不受控制的电子垃圾回收活动。对中国或其他国家具有类似的粗放式电子垃圾回收处置地区来说,有关龙塘镇农田土壤中重金属污染水平及其潜在的生物毒害性研究具有代表性意义。

中国电子垃圾现状及环境管理对策分析

20世纪以来,随着电子信息等高科技产业迅猛发展,电子技术不断升级,电子产品寿命周期越来越短,电子垃圾的产生量迅速增大。另一方面,国内电子废物的飞速增长和国外电子废物的大量涌入,成为中国环境安全重大隐患。电子垃圾成分复杂且其污染物众多,对电子垃圾的不恰当处理势必造成了严重的环境污染。本文就中国电子垃圾现状、相应的国内外管理对策进行了分析,并针对中国电子垃圾处理现状,从可持续性发展的环保战略高度,对如何改善电子废弃物管理现状、提高废弃物循环利用率、减少电子废弃物产生、降低电子废弃物的危害等进行建议性分析。

多溴联苯醚在典型电子垃圾污染区域水生食物链上的生物富集特征

为调查电子垃圾回收活动对当地水生生物造成的多溴联苯醚(PBDEs)污染,测定了广东某电子垃圾回收地附近水库中水生生物样品(水蛇、鱼类、草虾和田螺)和对照区样品(鲮鱼)中18种PBDEs含量,通过对样品氮同位素的测定,探讨了PBDEs在该地淡水食物链上的生物富集特征.研究结果显示,∑PBDEs(总PBDEs含量)在水蛇、鱼类、草虾和田螺中分别为39.6～186、1.82～75.7、4.60～17.1和7.26～17.0μg·g-1(脂重),比华南地区鱼体中∑PBDEs的平均含量高3个数量级,表明电子垃圾回收活动已对当地水生生物造成了PBDEs的严重污染.除BDE66、BDE99、BDE153、BDE183和BDE209外,其他13种PBDE单体在食物链上均存在着生物放大效应,但生物放大能力(B值)与正辛醇-水分配系数logKOW相关性不明显,可能是由于某些PBDE单体在生物体内存在代谢作用.以上结果表明,由电子垃圾回收活动导致的PBDEs污染存在较大的生态风险,应该引起高度关注.

电子垃圾影响区多氯联苯污染农田土壤的生物修复机制与技术发展

电子垃圾中含有大量多氯联苯等有毒有害物质,对电子垃圾的不当拆解可造成土壤、水体和大气的污染,进而对生态环境和人体健康构成潜在的威胁。生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能,加速去除环境中污染物质的过程。根据修复所用的主体,生物修复又可分为植物修复、微生物修复、动物修复及其联合修复等。本文结合笔者的研究工作,综述了我国东南沿海某典型电子垃圾拆解区土壤多氯联苯的污染特征,并介绍了当前国内外对多氯联苯污染土壤的微生物修复、植物修复和植物-微生物联合修复技术及其机理研究的现状,并提出未来研究趋势,旨在为促进污染区土壤环境生物修复的深入研究、保障污染区的农产品质量安全和人体健康提供理论参考。

电子垃圾资源化中管理对策研究

本文对国外特别是美国的电子垃圾现状及其资源化过程中的管理特点进行了分析,并针对我国电子工业发达城市如深圳市电子垃圾的特点,提出在不久的未来必将出现的电子垃圾问题的管理对策和建议。

电子垃圾拆解区氯化石蜡和多氯联苯的分布特征——以广东清远龙塘镇为例

采用GC/MS法测定了广东清远龙塘镇电子垃圾拆解区电子垃圾、电子垃圾焚烧后残渣、当地池塘沉积物和对照区沉积物24种短链氯化石蜡(SCCPs)、24种中链氯化石蜡(MCCPs)和29种多氯联苯(PCBs)的浓度水平.结果显示,氯化石蜡(CPs)和PCBs大量存在于电子垃圾中.电子垃圾、残渣和池塘沉积物SCCPs和MCCPs浓度范围(干重)分别为1.6—46.8μg·g-1和7.3—215μg·g-1,PCBs的浓度范围(干重)为0.15—370.6μg·g-1,明显高于对照区,对周边造成了极大环境风险.SCCPs、MCCPs和PCBs均呈现低碳低氯同系物的相对含量在电子垃圾、电子垃圾焚烧残渣、拆解区池塘沉积物、对照区沉积物中依次递增的现象,表明CPs和PCBs在由电子垃圾向沉积物迁移过程中可能存在脱碳脱氯的降解过程.

电子垃圾拆解区周边农田土壤中多溴联苯醚污染特征及其环境迁移行为研究

对中国某电子垃圾拆解区周边66个土壤样品中25种多溴联苯醚(PBDEs)进行了分析。结果表明,25种PBDEs总质量浓度为0.13~11.80ng/g,其中BDE209的质量浓度为0.10~11.60ng/g,占比达到了50.9%~98.3%。聚类分析和主成分分析表明,该拆解区土壤中PBDEs主要有两类来源,一类来源于八溴联苯醚商业工业品,一类来源于五溴联苯醚和八溴联苯醚商业工业品。一至六溴代的低溴代PBDEs在土壤中有一定的迁移能力,能够从高浓度地区向低浓度地区迁移,而八至十溴代PBDEs在土壤中不易迁移。

电子垃圾处理区域人群遗传损伤的研究

目的探讨长期居住在电子垃圾处理环境中居民遗传损伤。方法于2005年11月在天津市郊县电子垃圾处理较集中的3个村采集居民1256份血液标本进行染色体核型分析,从中随机抽取171份血液标本进行微核实验,随机抽取12份标本进行彗星试验。对照组为远离电器拆废地区的60位村民(男女各半)。结果暴露组染色体结构畸变率为6.23%,染色体数目畸变率为0.29%。随体相连、四射体等均超出了正常范围,与对照组比较有统计学意义(P<0.05);暴露组微核出现率为16.99‰,对照组为3.47‰,差异有统计学意义(P<0.01)。彗星试验结果显示,暴露组头、尾部DNA百分含量、尾长、彗星全长、尾矩、Olive尾矩高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.001)。结论居住在该电子垃圾处理区域人群的染色体畸变率、微核发生率及彗星电泳检测的DNA损伤率均高于对照组。提示不科学的电子垃圾处理产生的污染物是该地区人群潜在的遗传诱变剂。