新型微波诱导热解技术：电子垃圾回收的新兴解决方案

来自 实验室仪器网

随着电子产品的快速更新换代，电子垃圾（e-waste）问题日益严重。近年来，研究人员和企业纷纷探索创新的回收技术，其中微波技术因其高效和环保的特点而受到关注。近日，研究人员发明了一种新型微波诱导热解技术，为回收电线电缆提供了一种经济有效的方法。

电子产品需求大幅增加。近年来，电子垃圾产生量约为6200万吨，比前两年增长82%。据预测，到2030年，这一数字可能会增加到8200万吨。

可重复使用的稀有元素、金属和半导体是电子垃圾中有价值的材料之一。然而，前两年只有22.3%的电子垃圾得到了妥善收集和回收，其余价值约620亿美元的电子垃圾被送往垃圾填埋场。

尽管人们不断努力改善电子垃圾回收，但该过程仍然是劳动密集型的，大部分电子垃圾被出口到欠发达国家，这些国家依靠廉价劳动力来支持危险化学品回收方法。

新工艺可以在不损坏铜线的情况下碳化PVC绝缘层，从而使回收变得更加容易，并可防止产生危害性极大的副产品。

VVF电缆通常用作房屋和建筑物中的电源线，在电子垃圾中具有很高的再利用价值。我们的方法适用于回收和回收含有金属的电子垃圾，不需要预处理来将塑料与金属分离。

研究人员将两芯VVF电源线（铜线包裹在PVC绝缘层中）放入玻璃反应器内，并将它们暴露在100、200和300W的微波辐射下。在热解过程中，将氮气引入反应器以防止燃烧。切割不同长度的电缆部分（1厘米、6厘米、9厘米、12厘米和18厘米），并与标准的54厘米VVF电缆一起进行测试。

值得注意的是，热解过程的效率取决于电缆长度与微波波长的关系，微波波长在2.45GHz频率下约为12.24厘米。长度与特定波长部分相对应的电缆在热解过程中表现出最佳效果。

在100W下加热60秒后，9厘米电缆（约为波长的3/4）和18厘米电缆（长于波长）开始热解。相比之下，较短的电缆（例如3厘米电缆（约为波长的1/4））需要更多功率（200W）才能引发热解。即使在300W下，其他长度的电缆（例如1厘米、6厘米和12厘米（全波长或接近全波长））也不会发生热解。

虽然塑料不吸收微波，但9厘米和18厘米的电缆由于多种原因发生了热解。铜线在这些长度下充当天线，吸收微波辐射并产生电弧放电以加热PVC，而不会熔化铜。此外，这些电缆的中心和末端经历了更强、更集中的电场。由于电场强度大约是3厘米电线的两倍，9厘米电线加热更快、更局部。最后，随着PVC加热和碳化，其吸收微波的能力得到改善，进一步加速了热解过程。

热解过程中PVC绝缘材料的快速脱氯化和碳化有效地防止了焦油、二恶英和多环芳烃(PAH)等有害副产品的产生。由于微波能够加热并分解长度超过其波长的电线，54厘米VVF电缆在300W的辐射下仅用12分钟就完全热解，而铜线完好无损。

目前，只有约35%的PVC绝缘材料被回收利用。这种微波辅助热解方法提供了一种更高效、更省力的从PVC电缆中回收铜线的方法，改善了回收过程并解决了日益严重的电子垃圾问题。

有了这一突破，电子垃圾回收可以变得更清洁、更快捷、更可持续，将今天的垃圾转化为未来的宝贵资源。

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