- 新型快速加热方法能回收约90%锑元素。
- 传统回收方法释放有毒有机溴化物，存在环境风险。
- 等温夹持闪热焦耳加热提高回收速度与安全性。
- 该技术有助于保护锑资源及再生可重用的溴化物盐。
来自莱斯大学的研究人员开发了一种新型快速加热方法，能够从塑料电子废料中回收约 90% 的锑。锑是塑料外壳的阻燃能力的关键元素，该外壳被用于电子设备中，以防止电气火灾的风险。在这种新方法中，团队将实验室产生的塑料废料在高温下短暂进行电子加热，使锑能够蒸发并在收集区域凝结。此外，塑料在 392 至 932 华氏度之间仅用了 9.4 毫秒，留给有机溴化物形成有毒化合物的时间极少。
全球有近 39% 的锑供应被用于生产阻燃塑料，而这些塑料最终多数会进入垃圾填埋场。预计到 2030 年，全球的阻燃剂产量将达到 8200 万公吨，并伴随着每年数千万吨的电子废物。这一不断上升的需求对未来的矿物资源构成了严重威胁。
传统回收方法的问题
美国研究人员针对如何重新捕获这一重要原材料进行了探索，该材料在电子设备寿命结束后会最终堆积在电子废物中。传统的回收方法使用缓慢加热来释放金属，这会带来巨大的环境和健康风险，因为这种处理方式会释放出有毒的有机溴化物，而这些有机溴化物也是阻燃塑料的另一个关键成分，并且以难以捕获的形式存在。莱斯大学的研究生、该论文的第一作者叶浩欣表示：“传统上，加热塑料会以挥发性且难以收集的形式释放锑，同时产生和释放危险的有机溴化物。”
他还指出，其他选择例如使用强酸、有机溶剂或多步骤处理选项则存在风险或不切实际。
新技术的优势
根据该团队的说法，缓慢加热材料会使元素改变形态并创造出新化合物，这可能是有害的。意识到缓慢加热是罪魁祸首，团队转向了 Tour 的闪热方法。该方法在短短几毫秒内迅速将材料加热至数百摄氏度。改进后的方法被称为等温夹持闪热焦耳加热，这一方法被调整用于高效回收锑，同时捕获危险的有机溴化物。“我们发现实验室产生的阻燃塑料废料，进行研磨后放置在两片电加热的碳纸之间。我们使用超快加热对其进行多次脉冲加热。”
叶浩欣表示。
这种方法将塑料暴露在高温下仅 9.4 毫秒，防止了有毒有机溴化物的形成。研究人员将 83% 的溴化物转化为氢溴化物，这是一种有价值的工业化学品。对产生的无机副产品进行氢氧化钠处理，可以捕获它并将其转化为稳定的盐。“等温夹持闪热焦耳加热可以提高从废弃阻燃塑料中回收锑的速度、安全性和实用性。”Tour 说。在对电源外壳、印刷电路板和电连接器进行测试后，该方法在多种阻燃塑料中均获得成功。
此过程不仅保护了重要的锑资源，同时还再生了可重用的溴化物盐。相关研究结果已发表在《自然化学工程》期刊中。
项目 规格 回收率 90% 加热时间 9.4 毫秒 溴化物转化率 83%
新技术如何改善电子废料回收
随着电子产品使用量增加，电子废料的处理成为重要议题。传统的回收方法不仅效率低，还会释放有毒物质，对环境造成威胁。莱斯大学的研究人员开发的快速加热技术，能在短时间内有效回收锑，并减少有害物质的生成，显示出其在电子废料回收中的潜力。这项技术不仅能保护珍贵的资源，还能促进环保，对于未来电子产品的可持续发展具有重要意义。