废液晶显示器热处理过程产物研究

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液晶显示器(LCD)已成为人们日常生活、工作中不可或缺的重要电子产品的显示设备。伴随着显示技术的发展和产品的更新换代,大量的废液晶显示器已经成为主要电子垃圾之一。废液晶显示器的安全处理处置以及资源化越来越受到各国的重视。本文通过对国内外废液晶显示器处理资料的收集、分析、比较的基础上,选用热处理方法来实现废液晶显示器无害化处理,通过对废液晶显示器热处理产物的类型及主要污染物含量的研究,对实现废液晶显示器无害化处理及其污染控制,具有十分重要的意义。利用热重分析仪-傅立叶变换红外分析光谱仪(TGA-FTIR)联用系统对TN型液晶、TFT型液晶热处理产物进行了研究。结果表明:TN型液晶和TFT型液晶热解过程剧烈失重阶段为220℃-430℃和170℃-380℃,在该温度范围内失重约95.38%和95.96%;而焚烧过程剧烈失重阶段为210℃-410℃和150℃-380℃,在该温度范围内失重约91.47%和89.35%。两种类型液晶热处理过程产物相似,无氧条件下初期生成CO2、H2O,随着温度的升高逐渐出现烃类(C-C、C=C)、酮类(C=O)、苯、脂肪醇类、苯取代物等有机物的吸收峰,温度继续升高各吸收峰逐渐减弱。有氧条件下初期生成少量的H2O,随着温度的升高,开始出现烃类、CO2、CO和脂肪醇,苯的弱吸收峰出现温度较高阶段,至400℃后,TFT型液晶以CO2为主,而TN型液晶产物复杂,苯、烃类以及含羰基化合物产生。利用管式炉实验系统,分别在不同气氛(有氧或无氧)条件下模拟TN型液晶、TFT型液晶、废手机面板(TN-LCD)、废电脑液晶显示器(TFT-LCD)热处理过程。同时利用气相色谱仪-质谱仪(GC/MS)联用系统对热处理产物(液体产物和气体产物)进行了分析。结果表明:废液晶显示器热处理过程中,除了所含液晶受热分解外,还伴随着高分子有机化合物(偏关膜、彩色滤光膜、取向膜、封接胶等)的分解。随着温度的升高,液晶单体和这些有机高分子化合物发生化学键断裂,生成大量的CO2、H2O、烃类、苯酚类、苯甲酸类以及醛、酮等芳香族化合物,还有少量的联苯、萘、蒽、菲等多环芳烃化合物(PAHs)。其中,TN型液晶有氧条件下焚烧产物中苯酚类、苯甲酸类、酯类和联苯类含量分别为:1.1412mg.g-1、0.5903mg.g-1、0.5088mg.g-1、1.1369mg.g-1;无氧条件下热解产物中苯酚类、苯甲酸类、酯类和联苯类含量分别为:1.4080mg.g-1、0.5790mg.g-1、0.0720mg.g-1、0.4280mg.g-1。废液晶显示器热处理产物大多数存在潜在的环境影响,如果采用热处理方法对废液晶显示器进行处理处置,必须加强污染控制措施,防治有毒有害物质对环境造成影响。
摘要第6-8页
Abstract第8-9页
目录第10-13页
第1章 绪论第13-26页
    1.1 研究背景及意义第13-14页
        1.1.1 研究背景第13页
        1.1.2 研究意义第13-14页
    1.2 国内外研究现状第14-23页
        1.2.1 液晶及其环境毒性第14-16页
        1.2.2 废液晶显示器及其环境毒性第16-19页
        1.2.3 废液晶显示器处理技术第19-23页
    1.3 研究目标第23页
    1.4 研究内容与方法第23-24页
        1.4.1 废液晶显示器无害化拆解与破碎第23-24页
        1.4.2 液晶热处理挥发特性第24页
        1.4.3 废液晶显示器及其液晶热处理产物第24页
        1.4.4 废液晶显示器热处理产物形成机理第24页
    1.5 研究技术路线第24-26页
第2章 废液晶显示器拆解与破碎第26-41页
    2.1 废液晶显示器拆解目的及原则第26-28页
        2.1.1 拆解目的第26-27页
        2.1.2 拆解原则第27-28页
    2.2 废液晶显示器主要组成部件与材料第28-29页
    2.3 废液晶显示器的拆解第29-37页
        2.3.1 拆解工具第29-30页
        2.3.2 拆解步骤第30-35页
        2.3.3 废液晶显示器拆解组件及部件分类收集第35-36页
        2.3.4 废液晶显示器拆解顺序优化第36-37页
    2.4 废液晶显示器的破碎第37-40页
        2.4.1 破碎目的及原则第37页
        2.4.2 破碎方法及过程第37-38页
        2.4.3 破碎最佳粒径选择第38-40页
    2.5 本章小结第40-41页
第3章 液晶热处理过程失重特征及产物官能团第41-50页
    3.1 实验材料与方法第41-42页
        3.1.1 实验材料第41页
        3.1.2 实验方法第41-42页
    3.2 结果与讨论第42-49页
        3.2.1 液晶热处理失重特征分析第42-44页
        3.2.2 液晶热处理过程产物官能团分析第44-48页
        3.2.3 液晶热处理失重特征及产物官能团对比分析第48-49页
    3.3 本章小结第49-50页
第4章 废液晶显示器热处理产物第50-80页
    4.1 实验材料与方法第50-52页
        4.1.1 实验材料第50页
        4.1.2 实验方法第50-52页
    4.2 结果与讨论第52-70页
        4.2.1 液晶热处理气体产物第52-54页
        4.2.2 液晶热处理液体产物第54-56页
        4.2.3 液晶热处理产物含量第56-61页
        4.2.4 废液晶显示器热处理失重特征第61-63页
        4.2.5 废液晶显示器热处理产物第63-70页
    4.3 废液晶显示器热处理产物形成机理分析第70-79页
        4.3.1 液晶单体第70-71页
        4.3.2 化学键第71页
        4.3.3 液晶热处理反应机理分析第71-78页
        4.3.4 其它材料反应机理分析第78-79页
    4.4 本章小结第79-80页
结论与展望第80-82页
致谢第82-83页
参考文献第83-89页
附录第89-105页
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果第105-106页
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