- 新型快速加熱方法能回收約90%銻元素。
- 傳統回收方法釋放有毒有機溴化物，存在環境風險。
- 等溫夾持閃熱焦耳加熱提高回收速度與安全性。
- 該技術有助於保護銻資源及再生可重用的溴化物鹽。
來自萊斯大學的研究人員開發了一種新型快速加熱方法，能夠從塑料電子廢料中回收約 90% 的銻。銻是塑料外殼的阻燃能力的關鍵元素，該外殼被用於電子設備中，以防止電氣火災的風險。在這種新方法中，團隊將實驗室產生的塑料廢料在高溫下短暫進行電子加熱，使銻能夠蒸發並在收集區域凝結。此外，塑料在 392 至 932 華氏度之間僅用了 9.4 毫秒，留給有機溴化物形成有毒化合物的時間極少。
全球有近 39% 的銻供應被用於生產阻燃塑料，而這些塑料最終多數會進入垃圾填埋場。預計到 2030 年，全球的阻燃劑產量將達到 8200 萬公噸，並伴隨著每年數千萬噸的電子廢物。這一不斷上升的需求對未來的礦物資源構成了嚴重威脅。
傳統回收方法的問題
美國研究人員針對如何重新捕獲這一重要原材料進行了探索，該材料在電子設備壽命結束後會最終堆積在電子廢物中。傳統的回收方法使用緩慢加熱來釋放金屬，這會帶來巨大的環境和健康風險，因為這種處理方式會釋放出有毒的有機溴化物，而這些有機溴化物也是阻燃塑料的另一個關鍵成分，並且以難以捕獲的形式存在。萊斯大學的研究生、該論文的第一作者葉浩欣表示：「傳統上，加熱塑料會以揮發性且難以收集的形式釋放銻，同時產生和釋放危險的有機溴化物。」
他還指出，其他選擇例如使用強酸、有機溶劑或多步驟處理選項則存在風險或不切實際。
新技術的優勢
根據該團隊的說法，緩慢加熱材料會使元素改變形態並創造出新化合物，這可能是有害的。意識到緩慢加熱是罪魁禍首，團隊轉向了 Tour 的閃熱方法。該方法在短短幾毫秒內迅速將材料加熱至數百攝氏度。改進後的方法被稱為等溫夾持閃熱焦耳加熱，這一方法被調整用於高效回收銻，同時捕獲危險的有機溴化物。「我們發現實驗室產生的阻燃塑料廢料，進行研磨後放置在兩片電加熱的碳紙之間。我們使用超快加熱對其進行多次脈衝加熱。」
葉浩欣表示。
這種方法將塑料暴露在高溫下僅 9.4 毫秒，防止了有毒有機溴化物的形成。研究人員將 83% 的溴化物轉化為氫溴化物，這是一種有價值的工業化學品。對產生的無機副產品進行氫氧化鈉處理，可以捕獲它並將其轉化為穩定的鹽。「等溫夾持閃熱焦耳加熱可以提高從廢棄阻燃塑料中回收銻的速度、安全性和實用性。」Tour 說。在對電源外殼、印刷電路板和電連接器進行測試後，該方法在多種阻燃塑料中均獲得成功。
此過程不僅保護了重要的銻資源，同時還再生了可重用的溴化物鹽。相關研究結果已發表在《自然化學工程》期刊中。
項目 規格 回收率 90% 加熱時間 9.4 毫秒 溴化物轉化率 83%
新技術如何改善電子廢料回收
隨著電子產品使用量增加，電子廢料的處理成為重要議題。傳統的回收方法不僅效率低，還會釋放有毒物質，對環境造成威脅。萊斯大學的研究人員開發的快速加熱技術，能在短時間內有效回收銻，並減少有害物質的生成，顯示出其在電子廢料回收中的潛力。這項技術不僅能保護珍貴的資源，還能促進環保，對於未來電子產品的可持續發展具有重要意義。