Atık baskılı devre kartlarının termal bozunma süreçlerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışma, elektronik atık türü olan baskılı devre kartlarının (BDK) termal bozunma süreçlerinin incelenmesi ve termal ana reaksiyonunun kinetik parametrelerinin hesaplanması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle bilgisayar kasasından çıkarılan BDK atıkları çeneli kırıcıdan geçirilerek 4 farklı fraksiyona ayrılmış ve yapısal karakterizasyonu için hazır hale getirilmişlerdir. Farklı fraksiyon aralıklarının BDK atıklarının termal bozunma karakteristiği termogravimetrik analiz kullanılarak incelenmiştir. Analizler N2 atmosferi altında 800°C’ye kadar izotermal olmayan ısıtma modunda gerçekleştirilmiştir. Bozunma esnasında açığa çıkan uçucu bileşikler eş zamanlı olarak FT-IR cihazına kalitatif gaz analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları değerlendirildiğinde BDK atıklarının termal bozunma süreçlerinin dört basamakta gerçekleştiği, ikinci basamakta en yüksek kütle kaybının gerçekleşmesi nedeniyle ana termal bozunma basamağı 250°C-390°C sıcaklık aralığı olarak belirlenmiştir. Ana termal bozunma reaksiyonunun aktivasyon enerjisi (Ea), reaksiyon mertebesi (n) ve pre-eksponansiyel faktör (A) Coats-Redfern, Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Kissenger-Akahira-Sunose ve Starink yöntemleri kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak , Coats-Redfern yönteminin atık BDK’ların termal bozunma reaksiyonlarını temsil eden en iyi model olduğu belirlenmiş ve ikinci dereceden F2 reaksiyon mekanizmasına uyduğu tespit edilmiştir. İncelenen fraksiyon aralığına bağlı olarak değiştiği tespit edilen Ea değerleri, 260-340 kJ/mol aralığında hesaplanmıştır. Açığa çıkan gaz analiz sonuçlarına göre, BDK atıklarının yapısında yaygın olarak bulunan plastikler, bromlu bileşikler, polikarbonat ve epoksi reçinelerin bozunması sonucu CO2, CO, H2O, fenol ve fenol türevi gazlar açığa çıkmıştır. Açığa çıkan gaz ürünlerin karbonca zengin olması nedeniyle, BDK atıklarının geri dönüşümünde piroliz temelli değerlendirme yöntemine gidilerek değerli kimyasal ürünlerin elde edilmesi önerilmiştir.