废电路板元器件金属含量及其浸出特性与环境风险评价

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废电路板具有鲜明的资源性和危害性,对资源回收和环境保护构成挑战。克服这一挑战需要将废电路板的危害性与其电子元器件的材料组成结合起来综合分析。为此,论文系统研究了电子元器件的金属组成和含量,分析了电子元器件的毒性分布,查明了电子元器件环境风险。研究成果为元器件资源回收利用提供理论信息,有助于对电子元器件中有毒有害物质监管,减少电子产品潜在危害,从而保护人类健康和生态环境。获得的主要结论如下:(1)电子元器件包含多种金属资源,包括基本金属、贵金属、类金属以及稀土元素。电子元器件中基本金属含量最高的是Cu,其次是Fe,二者平均含量高于100 g/kg;Zn、Al、Ni、Sn的平均含量在10-100 g/kg;其余金属含量低,分布在0-10 g/kg。作为含量最高的基本金属,铜的总价值约为7亿元。贵金属包含Ag(992 mg/kg)、Au(303mg/kg)、Pd(88 mg/kg)和Pt(3 mg/kg),总价值约为139.35亿元,且以金为主。类金属包含B(1988 mg/kg)、As(1652 mg/kg)、Se(681 mg/kg)。稀土元素包含17种元素,仅2019年报废“四机一脑”中稀土含量约为315.6吨,总价值约2.4亿元。所以,废电路板中集中了大量稀贵金属的元器件具有更高的回收利用价值。(2)电子元器件中存在多项环境风险。首先,研究首次发现了As和Se存在环境风险,两种元素此前未受关注;其次,Ro HS指令实施多年后,Pb和Cr的风险并未完全消除;最后,Sn的生物有效性强,酸性可溶态的占比最高,极易迁移,存在较大风险。总而言之,在多种元器件中发现了以上元素在浸出毒性、生物可利用性、人体毒性及生态毒性等方面存在高风险。(3)根据环境风险将电子元器件分为2类监管。将相关标准、规范中划归为危险废物的元器件(CPU、显卡、声卡、内存、含电解液的电容器、含金等贵金属的连接件)列入集中监管类,建议对其按照危险废物进行管理,使其环境风险得到管控。将未划为危险废物,但存在环境风险的元器件(其余元器件),列入优先利用类,对其进行降级利用或根据其资源属性作为二次资源回收利用。但在回收处理时应关注As、Se、Pb、Cr和Sn的环境污染问题。
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