（矿物加工工程专业论文）电子产品中有害物质的测试与环境性能评估研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 论文首先提出了应对欧盟限制有害物质在电子电气设备产品中的使用指 令( r e s t r i c t i o no fh a z a r d o u ss u b s t a n c ei ne l e c t r o n i ca n de l e c t r i c a le q u i p m e n t s ， r o l l s ) 的检测方案；接着对一些典型的电子产品样品做了4 种仪器分析方法的测 试应用，最后对两款手机中金属的环境性能采用潜在毒性因子( t o x i c i t yp o t e n t i a l i n d i c a t o r ，t p i ) 指标进行了评估。 应对r o l l s 指令的检测方案定为：将安全极限值放宽3 0 一5 0 ，采用能谱x 射线荧光谱方法对样品进行初步扫描筛选；如果筛选结果落入无定论值域，则在 微波消解辅助制样后进行精密仪器分析。对于c d 、p b 和h g 的测试，用混合强 酸溶解和耦合感应等离子体光发射谱分析；对于c ，的测试，用混合碱液溶解和 双光束分光光度计分析；对于多溴联苯( p b b ) 和多溴二苯醚( p b d e ) 的测试，用有 机溶剂溶解和气相色谱一质谱联用分析。 测试应用发现：c d 、p b 、h g 和c r 6 + 的重复性小于5 ，p b b 和p b d e 的重 复性小于1 ，表明结果稳定、测试精密度高。c d 、p b 、h g 、c ，和单溴联苯 ( m o n o b b ) 至十溴联苯( d e c a - b b ) 共1 4 种物质的回收率在9 0 一1 1 0 之间，表明 制样污染和损失小，测试准确度高；它们的检测限和定量限处于n g g 和, g g 级 别，表明结果可靠，测试灵敏度高。对于c ，的光度计分析，优化的实验参数为： 萃取时间为6 0 r a i n 、p n 值为2 0 ，以及采用l m l 0 5 m k 2 i - n 0 4 和0 5 m k h 2 p 0 4 的混合缓冲液。 环境性能评估发现：手机中共含2 0 多种金属元素，占总比重的3 5 - - 4 0 w t 。 有1 2 种对环境的潜在毒性较大( t p i 1 2m g ) ，其中p b 的为2 0 8t p i m g 。两款 手机中金属的总体t p i 显示，在最坏的情况下，它们对环境的潜在危害分别等同 于无控制地向环境中释放6 1 4g 和1 2 2 8g 的p b 所导致的危害。两款手机的平均 毒性为4 1 t p i m g 和4 5 t p fm g 。单位重量的手机物质对环境的潜在毒性大小类 似，对环境总体影响的差异则主要因重量的不同，而非所用有害物质种类的减少。 关键词：有害物质、检测方案、仪器分析、t p i 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t f i r s t l y , t h i ss t u d yd i s c u s s e sat c s ts o l u t i o nt oc o m p l yw t ht h ee ud i r e e t i v e r e s t r i c t i o no fh a z a r d o u ss u b s t a n c e si ne l e c t r o n i ea n de l e c t r i c a le q u i p m e n t s ” ( r o l l s ) s e c o n d l y , i tp r e s e n t ss o m ea p p l i c a t i o n so ff o u ra n a l y t i c a lt e c h n i q u e st o d e t e c th a z a r d o u ss u b s t a n c e si n e l e c t r o n i c s t l l i r d l y , i tg i v e saq u a n t i t a t i v e e n v i r o n m e n t a la s s e s s m e n to fm e t a l l i ce l e m e n t si nm o b i l ep h o n e su s i n gt h et o x i c i t y p o t e n t i a li n d i c a t o r ( t p l ) f o rr o h sc o m p l i a n c e ，t h et e s ts o l u t i o ni se s t a b l i s h e dt ob ea ne n e r g yd i s p e r s i v e x r a yf l u o r e s c e n c em d x r f ) s c r e e n i n gf o l l o w e db ys o p h i s t i c a t e di n s t r u m e n t a l a n a l y s e s i f t h es c r e e n i n gd a t aa r ei nt h es c o p eo fl e g a ll i m i tw i t ha3 0 5 0 m a r g i no f s a f e t y , f u r t h e rp r e c i s ea n a l y s e sa r er e c o m m e n d e d w i t ht h eh e l oo fm i c r o w a v e d i g e s t i o nu s i n gs t r o n ga c i d ，a l k a l i ，o ro r g a n i cs o l u t i o n s ，t h ei n d u c t i v ec o u p l e d p l a s m a - o p t i c a le m i s s i o ns p e c t r o m e t r y ( i c p o e s ) i ss u i t a b l ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no f c d ，p ba n dh g ，t h eg a sc h r o m a t o g r a p h y m a s ss p e c t r o m e t r y ( g c - m s ) f o r p o l y b r o m i n a t e db i p h e n y l s ( p b b ) a n dp o l y b r o m i n a t e dd i 【p h e n y le t h e r s ( p b d e ) ，a n d t h ed o u b l eb e a t nu l t r a v i o l c t ，s i b l es p e c t r o p h o t o m e t r y ( d b u ，v s lf o rc r o + w i t ht h e s ea n a l y t i e a lt e c h n i q u e s ，t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d ) o ft e s t d a t ai sl e s st h a n5 f o rc d , p b ，h ga n dc r 6 + a n dt h er s df o rp b ba n dp b d ei sl e s s t h a n1 ，w h i c hs u g g e s t sah i g hp r e c i s i o nw i mg o o ds t a b i l i t y t h er e c o v e r yr a t eo fc d ， p b ，h g ，c ，a n dt e nb b s ( f r o mm o n o b bt od e c a - b b ) l i e si n9 0 - 1 1 0 ，w h i c h i n d i c a t e sah i g 血a c c u r a c yw i t hm i n i m i z e dc o n t a m i n a t i o na n dg r o s sl o s sd u r i n gt h e s a m p l ep r e p a r a t i o n t h el i m i to fd e t e c t i o na n dl i m i to fq u a n t i f i c a t i o na r ef o u n dt ob e a tt h eo r d e ro fn g ga n dp g ，r e s p e c t i v e l y , w h i c hm e a n sah i g hs e n s i t i v i t yw i m r e l i a b l ep e r f o r m a n c e i na d d i t i o n , o p t i m a lp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sf o rd e t e c t i n gc r o + u s i n gt h ed b u ，v sa r eo b t a i n e d t h e r ea r em o r et h a n2 0m e t a l l i ce l e m e n t si nm o b i l ep h o n e s ，w h i c hm a k eu p 3 5 4 0 o f t h et o t a lm a s s t h et p l o f p bi se a l e u l a t e dt ob e2 0 8m g i ti sc o n f i r m e d t h a t1 2h i g h l yh a z a r d o u se l e m e n t s ( 1 2 t p i m g ) p r e s e n ti nt h em o b i l ep h o n e s ，w h i c h m a k et h e map o t e n t i a lt h r e a tt ot h ee n v i r o n m e n ti fs u b s t a n t i a ln u m b e r so fp h o n e sa r e i m p r o p e r l yt r e a t e da tt h ee n do f t h e i rl i v e s t h ea v e r a g et p if o rt w om o b i l ep h o n e si n t h i ss t u d yi s4 1m g a n d4 5m g 1 ，r e s p e c t i v e l y a sr e f e r r e dt op b ，t h et o t a li m p a c to f m e t a l sf r o mt h e mi se q u a lt ot h ee f f e c to f r e l e a s i n g6 1 4ga n d1 2 2 8gp b ，r e s p e c t i v e l y , i n t ot h ee n v i r o n m e n tu n d e raw o r s t - c a s es c e n a r i o t h er e l a t i v e l yn o wm o d e lo f m o b i l e p h o n e si sm o r ee c o e f f e c t i v et h a nt h eo l do n e ，w h i e hi sn o td u et oar e d u c t i o ni nt h e t y p eo f h a z a r d o u sm e t a l ，b u tr a t h e rt oas i g n i f i c a n tm i n i a t u r i z a t i o no f t h ep a c k a g ew i t h l e s sm a s s k e y w o r d s ：h a z a r d o u ss u b s t a n c e s ，t e s ts o l u t i o n ，a n a l y t i c a la n a l y s i s , t p i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：纽! 堑日期：兰! z ：哆 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 2 0 0 1 年圣诞节前，日本索尼公司的游戏机p si i i 在入口荷兰的时候被当地 海关扣押，原因是游戏机的某些电线中镉含量超过荷兰法律的允许浓度。因此， 该公司不得不更换1 3 0 万根电线和进行重新包装，最终导致严重的市场时机延误 和成本损失【l 】。 在音乐家贝多芬去世1 6 0 多年后，美国芝加哥健康研究所的科学家们发现他 的头发中铅含量比正常人高出4 0 多倍，断定他在成年以后就发生了严重的铅中 毒。据记载，他生前嗜吃多瑙河中的鱼，饮河中的水；而河的周围有很多排污量 大的重金属制造厂。因此，他在中晚年出现了失聪、脾气暴躁、多病以及脱发等 铅中毒的典型症状【2 】o 可见，有害物质对商业活动和人类健康安全的影响非常之大。近年来，欧盟、 日本、中国、美国等纷纷颁布有关法规和条例，限制某些有害物质在电子产品中 的使用【3 1 。在政治法律、市场竞争和环保舆论等的压力下，电子工业界面临着对 有害物质的检测认证和面向绿色电子的生态设计方面的巨大挑战。 1 2 电子垃圾与危害 根据目前国际通用的标准，表1 1 列出了一些电子产品的安全使用寿命。 由于电子技术以及相关配套软硬件的进步，使得产品更新换代周期日益缩短；人 们对性能和安全的追求越来越严格，使得各种产品尤其是消费者电子产品被淘 汰、闲置和废弃的速度也越来越快。国家统计局数据表明，上世纪8 0 年代累计 至今，我国电视机、洗衣机和冰箱的社会保有量分别约为3 5 、1 7 和1 3 亿台， 由于使用寿命到期、电子技术的成熟和经济水平的进步，我国将很快进入电子产 品报废的高峰期。例如，在2 0 0 3 年，电子产品报废量达到2 8 0 0 万台，而目前每 年大约报废5 0 0 万台电视机、4 0 0 万台冰箱和6 0 0 万台洗衣机【4 】。更加严重的是， 武汉理工大学硕士学位论文 全世界每年产生5 亿多吨电子垃圾，约7 0 最终被丢弃在我国【5 1 。在大量电子 废弃物通过各种方式流转到我国的同时，国内又在进行大量的电子制造、消费和 报废活动。因此，我国已经成为世界电子垃圾的倾倒站和污染重地，见图1 1 【6 1 ， 使得环保问题形式严峻。 表1 一l 典型电子产品的使用寿命 1 ( a ) 触目惊心的电子垃圾l ( b ) 简易的手工处理 图l l 电子垃圾在我国泛滥成灾 电子垃圾中含有大量的各种有害物质，如果处理不当，将释放到大气、土壤 或者水系统中去，对人类健康和环境安全构成严重的威胁。例如，铅对环境污染 2 武汉理工大学硕士学位论文 和人体的危害严重。我国相关条例规定空气中铅烟和铅尘的允许浓度分别为o 0 3 m g m 3 和o 0 5m g m 3 。铅中毒可能会导致神经系统( 如神经衰弱、肌肉麻痹和脑智 障等) 、消化系统( 如胀闷和便秘) 、血液系统( 如贫血) 、肝肾系统( 肝肿大、高血压) 、 生殖系统( 胎儿异常及流产) 等的可怕病症。电子产品中使用铅的场合主要包括： 阴极射线管内的铅辐射屏蔽罩( 1 8 寸显示器平均含l 蚝铅) 、铅锡焊料( 占电路板 组件总重约0 7 ) 、电缆线铅包( 1m 长缆线含约2 3 1 旷g 铅) 以及小型应急铅 酸电池 2 1 。又如，塑料、导线和电路板中所含的阻燃剂，多溴二苯醚( p o l y b r o m i n a t e d d i p h e n y le t h e r s ，p b d e ) ，在进行焚烧处理的时候，在电路板f f , c b ) 中铜的脆化下， 可能会产生和排放二恶英，反应原理如图1 2 所示【7 】o 二恶英为剧毒的致癌物 质，还容易导致免疫和内分泌系统的紊乱。其毒害具备持久性和随生物链转移 的特点【8 1 。另外，电子垃圾中还含有如镉、汞、六价铬、砷、锑、铍等物质，对 环境安全和人类健康也非常不利。 攘代= 零辨呋嚷妒b d 日 图l 一2 阻燃剂焚烧过程中生成致癌物质二恶英示意图 1 3 绿色电子与立法 在节能、减排、环保等方面的大众舆论成为绿色电子成型的一个关键因素。 国际上限制排污和有害物质的早期相关条例，如京都条约和蒙特利尔条约等的铺 3 武汉理工大学硕士学位论文 垫，使得各国政府开始注重绿色电子制造和消费，迈出了维护生态系统和环境的 第一步。各商业团体的自愿行动也对新型法规的出现起到了促进作用。商业团体 在承担社会责任而进行绿色化，低毒化的生产和经营的同时，也将这种行为作为 一种市场竞争策略。这不仅减小其市场的压力和风险，还使得消费者能更加满意， 而且可能提高质量、节省成本和出现技术创新。 欧盟于2 0 0 5 年2 月1 3 日在官方杂志上发布了电子电气设备废弃物指令 ( e ud i r e c t i v e2 0 0 2 9 6 e c ：w a s t eo f e l e c t r o n i ca n de l e c t r i c a le q u i p m e n t s ，w e e e ) 和限制有害物质在电子电气设备中的使用指令( e ud i r e c t i v e2 0 0 2 9 5 e c ： r e s t r i c t i o no f h a z a r d o u ss u b s t a n c e si ne e e ，r o l l s ) ，规定从2 0 0 5 年8 月1 3 起 实施w e e e 的生产者环境责任，而从2 0 0 6 年7 月1 日起限制在电子产品中使 用6 种有害物质，包括铅( p b ) 、水银( h g ) 、六价铬( c r l 、多溴联苯( p o l y b r o m i n a t e d b i p h e n y l ，p b b ) 、多溴二苯醚( p o l y b r o m i n a t e dd i p h e n y le t h e r s ，p b d e ) 和镉( c d ) 网。 前5 种物质的含量必须小于0 1w t ，而镉的含量必须小于0 0 1w w , 。这两个指 令的生效对世界电子工业产生了强烈的冲击，从电子产品的相关材料供应商，到 生产者、销售商、消费者、直到最后的报废处理者和回收者的整个产业链，都受 到了很大的影响。w e e e 指令侧重废弃物的处理、回收和循环再利用，而r o l l s 指令则直接强调了有害物质的限制和禁止使用，因此采取相应的对策迫在眉睫。 很多专家学者已经从这两个指令的具体内容、影响范围、机遇和挑战、供应链管 理以及系统宏观对策等方面进行了深入的讨论 1 0 - 1 2 】。我国相关部门也开始意识到 上述问题，并开始了长达5 年的孕育和准备，以出台相关的管理条例。例如，在 清洁生产促进法和固体废物污染环境防治法的基础上，中国信息产业部 等八大部门共同制定了与欧盟r o l l s 指令相似的电子信息产品污染防治管理办 法，从2 0 0 6 年7 月1 日开始生效1 1 3 】。另外，日本、美国加州等国家和地区也 颁布了类似的法规条例，限制有害物质在电子产品中的应用，或者强制废旧电子 产品的回收。 1 4 选题依据与意义 为了达到电子产品的绿色化，一个重要的环节就是检测产品中是否存在有害 4 武汉理工大学硕士学位论文 物质，并精确测定有害物质的含量。除目前当务之急的被r o h s 指令限制的6 种 物质之外，随着科技的进步和人们追求环保和健康意识的提高，会有越来越多的 物质在将来受到限制，而且限制使用的浓度要求也会越来越严格。比如，砷、金 等的应用，在一定条件下对环境和人类有较大的负面影响，也可能在电子产品中 被禁用。国际电工委员会( i e c ) 的相关条例i e c 6 2 3 2 1 提出了检测受r o l l s 指令限 制的6 种物质的基本思路，但是其具体应用和操作，还有待进一步实践和摸索【1 4 1 。 同时，在对电子产品中有害物质的监测方面，科学研究的数据也较为缺乏，工业 界也存在较大的需求，同时也提出了各种各样的难题。 因此，本课题的研究内容为面向绿色电子产品的分析测试应用与环境性能评 估。将探讨电子产品中有害物质的基本测试方法，以及定量评估电子产品对环境 的潜在毒性。 由于电子产品中物质种类繁多，分布不均为，而且产品的结构复杂，所以对 有害物质难以进行准确的辨认和标定。在生态友好设计和产品回收处理这两个环 节上，现有产品的成分数据还不足。而对于产品的环境友好方面的评估，也缺乏 相应的有效手段。因此，对电子产品进行有害化学物质的测试和环境性能的评估， 有着非常重要的意义。其分柝清单和结果可以给相关的工程师提供数据，便于重 新思考产品的设计。例如分析其结构设计、功能等等，是否可以改进，是否做得 最好。研究是否可以使用更合理的设计，达到更多的功能，使用更有效。而且， 还可能有助于减少整个生命周期的材料和能源消耗。通过环保设计、减少不必要 的浪费、使用指示等办法，控制消耗。通过使用环境友好的材料替代有毒或者潜 在毒性大的物质，还可以减少对环境的污染和控制产品的市场风险，并且可能提 高产品质量，延长使用寿命，控制频繁替换和废弃导致的资源浪费 1 5 - 1 6 1 。 1 5 课题研究现状 对电子产品中有害物质的检测认证方面，虽然没有统一的标准，但是出现了 很多测试方法，可以借鉴到面向r o h s 指令符合性的检测中来。对电子产品成分 分析的早期研究主要集中于塑料外壳的分析，而且多数采用各种光谱方法来检测 塑料中的添加成分【1 7 。1 8 1 。c u h l s 等人率先采用各种不同仪器分析方法测试了日常 5 武汉理工大学硕士学位论文 垃圾中小型电器的化学成分【1 9 1 。f i n k 等人采用能谱x 射线荧光谱( e n e r g y d i s p e r s i v ex r a yf l u o r e s c e n c e ，e d x r f ) 法和激光感应等离子体谱法分析了电子垃 圾中热塑性材料的成分1 2 0 - 2 1 1 。e r n s t 等人对废弃p c b 组件溶解后的溶液和残渣采 用了原子吸收光谱、感应耦合等离子体原子发生光谱和e d x r f 等技术联用，分 析了其中的有害元素和贵金属，获得了很好的萃取率、测试精确度和可重复性 t 2 2 1 。h u a 等人则建议采用耦合感应等离子体光发射谱( i n d u c t i v ec o u p l e d p l a s m a - o p t i m a le m i s s i o ns p e c t r o m e t r y ，i c p o e s ) 、气相色谱和质谱联用( g a s c h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o m e t r y ，g c - - m s ) 和双光束分光光度计( d o u b l eb e a m u l t r a v i o l e t v i s i b l es p e e t r o p h o t o m e t r y ，d b u n s ) 等方法对r o h s 指令限制的6 种物 质进行测试【2 4 】。但是，对于面向绿色电子的测试流程和方法的研究，目前还不 系统、深入和完善。 因此，本课题的一个研究内容就是开发和应用一个比较合理的测试方案，用 于检测认证电子产品中有害物质的含量。 在电子产品的环保评估应用上，欧盟走在世界的前列。德国i z m 研究所在 生态设计( e e o d e s i g n ) 方面的研究比较突出，他们为产品的生态性能评估开发了一 个工具箱e e - t o o l b o x ，可进行量化评估和比较分析。该工具箱包括：潜在毒性 指数( t p i ) 、潜在燃烧和高温分解指数( 口i ) 、过程毒性筛选( p r o t o x ) 、能耗评估饵i ) 、 潜在的材料回收指数( 砌，d 等模块2 5 1 。该工具箱在电子产品的环境毒害方面的评 估获得了初步的应用b 6 1 。其它如e e o i n d i c a t o r 9 9 等用于产品生命周期评估( l c a ) 的工具也纷纷被开发出来 2 7 - 2 引。在产品的回收处理方面，也有一些学者开展了工 作。w e n 等人提出了一套“机械粉碎+ 筛选+ 电分离+ 离心分离”的方案，用于废弃 p c b 组件中金属的回收利用【2 9 1 。l i 等人综述了各种用于p c b 组件回收利用的技 术和方法，他们指出，很多方法并不能有效地回收其中的塑料和陶瓷，并且这些 方法对环境有较大的负面影响【3 0 l 。b h u i e 等人对手机和计算机的回收状况进行了 对比个案分析，但是其结果过于强调回收的经济价值，并没有考虑各种金属元素 以及回收处理方法和工艺流程对环境的危害【3 。y a m a u e h i 等人讨论了手机产品 的整个寿命周期问题，而w r i g h t 等人则描述了一个手机回收的项目情况。可惜 的是，这两个项目只是从能量的角度进行了考虑，并不涉及技术层面，也没有考 虑手机的毒害1 3 2 - 3 3 】。 6 武汉理工大学硕士学位论文 因此，本课题研究的另外一个内容就是以手机为代表，利用i z m 研究所的 e e t o o l b o x 中的t p i 模块对废弃电子产品的潜在毒性进行评估。 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章实验设备和试剂 2 1 有害物质初步筛选的设备和试剂 第3 章讨论了电子产品中有害物质的初步筛选，设备采用美国n i t o n 公司 型号为x l t7 9 7 z 的便携式能谱x 射线分析仪，n d t r 配套分析软件，如图2 1 所示。该仪器采用硅p i n 半导体探测器，分辨率为2 2 0c v ；采用微型x 射线管 和低功率的x 射线源，3 8k v 和1 0 0 a 的传输阳极和超微冷却技术；触摸显示 屏面积为5 7 n l m 7 6 1 1 1 1 1 1 ；仪器总重量1 3 6 k g 。还配套有一个样品台和透明的 辐射屏蔽方盒。标准样品为s np e 4 3 9 8 - n 聚乙烯树脂，含已知浓度的c d ( 1 5 2 m g k g ) 、p b ( 9 9 1m g k g ) 、h g ( 1 0 7 2m g k g ) 、c ( 1 0 1 0m g k g ) 和b r ( 4 9 2m g k g ) 。 图2 1n i t o n 公司的便携式e d x r f 测试仪 2 2 有害物质仪器分析的设备和试剂 第4 章讨论了对有害物质进行精密仪器分析的应用，设备主要由美国 p e d d n e l n l 盯公司制造的系列光谱分析仪器，包括：o p t i m a5 3 0 0 刑d v 型号的i c p o e s ，配以w i n l a b 3 2 操作界面；c l a m s5 0 0 型号的g c 和t u r b o m a s sg o l d 型号 的m s 系统，配以t u r b o m a s s t m 操作软件；l a m b d a2 5 型号的d b u v s ，配以l a m d a 操作软件。辅助溶解的微波消解炉为a u s t r i a - - e u r o p e 公司制造的a n t o np a a r 武汉理工大学硕士学位论文 m u l t i w a v e3 0 0 0s o l v 微波炉系统。p h 计采用美国t h e r m oe l e c t r o n 公司的t h e r m o o r i o np hb e n c h t o p 型号。辅料还包括w h a t m a n 型号的0 4 2 0 4 5l a m 滤纸。 所采用的化学试剂都采用分析纯级别，购买于香港先进工业技术有限公司， 而且所有的溶液都采用去离子水配制。用来制作标准液的备用溶液主要包括含重 铬酸钾( k ：c r , o t ) 浓度为1 0 0 0m g l 的溶液，含p b 、c d 、h g 浓度为1 0 0 0m g l 的溶 液，含f e 、n i 、a g 等浓度为1 0 0 0m g l 的溶液和含溴化物( 单溴至十溴联苯和单溴 至十溴二苯醚) 浓度为1 0 0 0m g l 的溶液。用于微波消解萃取c ，的碱性溶液配制 成0 5m 的n a o h 与0 2 8m 的n a 2 c 0 3 混合液。缓冲液配制成0 5m 的磷酸盐混合液 ( k 2 i - i p 0 4 和k h 2 p 0 4 ) ，以及0 5m 的邻苯二甲酸氢钠( c 6 i - h ( c o o h ) ( c o o n a ) ) 溶液。 酸化液配制成0 5m 的h n 0 3 和0 3m 的h 2 s 0 4 溶液。螯合剂配制成0 0 0 2m ( 0 2 5g 加上5 0m l 丙酮1 的l ，5 一二苯基咔唑溶液。用于萃取p b 、h g 、c d 的酸性溶液配 制成体积比h c i ：h n 0 3 为l ：5 的强酸混合液。用于有机萃取p b b 和p b d e 的溶液 配制成丙酮( h 3 c c o c h 3 ) ：己烷( h 3 c ( c h 2 ) 4 c h 3 ) 为l ：l 的混合液。 2 3 电子产品环境性能评估的设备和试剂 第5 章讨论了电子产品的环境性能，以手机为代表，测试了其中金属的潜在 毒性。在手机被溶解后，对滤液采用原子吸收光谱( a a s ) 法进行常见元素分析， 设备如图2 2 所示；对滤渣采用扫描电镜系统中的能谱分析( e d 均；对于浓度 较低的元素，采用i c p - - o e s 和g c - - m s 等方法。化学试剂包括h c i 、h n 0 3 、 n a o h 以及去离子水等。 图2 2 对滤液进行a a s 分析示意图 9 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章电子产品中有害物质初步筛选方案的制定 3 1 引言 电子产品中的化学物质种类繁多，浓度分布范围较大，而厂商又经常有大量 的产品需要检测认证，如果采用精密的仪器分析来测试其中的有害物质，不但需 要耗用很多化学溶液，而且费时费力，成本较高。鉴于此，在r o h s 指令符合性 测试的第一阶段，推荐采用e d x r f 方法对产品进行初步扫描测试，以达到方便 快捷的筛选目的。 3 2 应对r o h s 指令的检测流程 基于i e c 6 2 3 2 1 文件中推荐的总体测试步骤，并综合考虑美国n i t o n 公司 的建议州，笔者建议第三方检测认证机构采用图3 一l 中所示的检测流程。 张 有机物，1 么+ 混合体l 1 2t p i m g ) 的金属，其中p b 的为2 0 8t p i m g 。它们的存在，使得手机在最坏的情况下对环境具备很大的 潜在危害。无p b 焊料和镀层等物质，对环境的影响相对较小，但是仍然不可 忽视。 ( 6 ) 两款废旧手机中金属的总体t p l 分别为2 5 5 4 0 3 4 和1 2 7 6 3 9 2 ，分别等同于无控 制地释放6 1 4g 和1 2 2 8g 的p b 导致的危害。两款手机对应的平均潜在毒性t p i 为4 1t p i m g 和4 5t p i m g 。单位重量的手机物质对环境的潜在影响类似， 而手机的总体影响差异则主要因质量的差异而不同。手机作为一个典型的消 费者电子产品，对生态环境会造成较大影响；而大量的其它大型的同类产品 如电脑和电视等，将对我国环境安全带来巨大的威胁。 在电子技术以及相关产业飞速发展的今天，在我国面临着形式严峻的电子垃 圾污染问题的关键时刻，我们每个人都应该行动起来，为了我们的地球，为了我 们的后代，在可持续发展与共建和谐社会方面出力献策。因此，论文建议：在产 品的设计阶段考虑生态效率，尽量减少有害物质的使用，采用低毒替代品和易回 收处理的结构等方法，达到生态设计的目的；在产品的制造过程中，采用有效的 物理化学分析测试方法，筛选和认证有害物质的存在，并减少污染的排放，达到 绿色制造的目的；在产品寿命终结阶段，遵循合理利用资源，减少浪费等原则，进 行有效的回收利用和废弃管理，减少排放和控制污染，达到环境友好处理的目的。 武汉理工大学硕士学位论文 参考文献 【1 r o l l sn e w s s o n y sc a d m i u mh e a r t b u r n ：t h ec o s to fn o n - e n m p l i a n c e a v a i l a b l ea t _ h r p ：w w w r o h s w e l l c o m n e w s r o h s 0 0 3 p h p 【2 】钟伟，陈忍昌，邬博义，等浅析r o h s 限制的物质一铅【j 】电子质量，2 0 0 5 ，( 7 ) ：7 2 7 6 f 3 】邬博义，马颖，陈忍昌，等面向绿色产品的e u p 指令与生态设计评估【j 】电子质量， 2 0 0 5 ，( 1 0 ) ：6 2 - - 6 7 【4 】哲一发展循环经济，促进产业升级( 节能减捧系列报道之四) 中国电子报，2 0 0 7 年6 月 2 8 日 【5 1 1 大鹏全球电子垃圾七成倒迸中国【耵党建文汇：下半月版，2 0 0 7 , ( 2 ) ：1 4 - 1 4 6 田野中国面临电子垃圾考验【j 】中国计算机用户，2 0 0 6 ，( 4 8 ) ：1 0 1 0 【7 e r i c e l e c t r o n i cr e c y c l i n g ，a v a i l a b l ea t _ h t l p ：w w w g e o c i t i e s c o m r e s e a r c h t r i a n g l e l a b 2 2 7 7 i n d e x h t m l 8 】邬博义，谯锴，钟伟，等废旧电子产品回收利用技术的现状浅析 j 】电子质量， 2 0 0 5 ，( 1 2 ) ：1 7 - 1 9 【9 i r a 民波，马鹏飞，欧盟w e e e r o h s 指令案介绍【j 】中国环保产业c e p i ，2 0 0 3 ，( 1 1 ) ：3 4 3 7 【i o 】樊哲商，孙永杰，计育青，企业积极应对中国r o h s j 电子电路与贴装，2 0 0 6 ，( 5 ) ：9 7 - 9 9 【1 1 】吴国平中国家电业应对欧? * 9 w e e e 和r o h s 指令的进程和策略 j 】电机电器技术， 2 0 0 4 ，( 4 ) ：1 5 【1 2 】赵晓敏，冯之浚，黄培清闭环供应链管理【j 】中国工业经济，2 0 0 4 ，( 1 9 7 ) ：4 8 - 5 5 1 3 】龙海风，柱子中版r o h s 实施：电子产品环保攻坚战号角吹响【j 】环境，2 0 0 7 ，( 5 ) ：5 2 5 5 1 4 m c p r o c e d u r e sf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fl e v e i so fs i xr e g u l a t e ds u b s t a n c e s ( l e a d ，m e r c u r y , h e x a v a l e n t c h r o m i u m , p o l y b r o m i n a t e db i p h e n y i s ，p o l y b r o m i n a t e d b i p h e n y le t h e r ) m e l e c t r o t e c h n i c a lp r o d u c t s ，a v a i l a b l ea l ：h t t p ：w w w g l e n m i l i s c o m p r o d u c t s h o w c a s e i e c - v e r i p d f 【1 5 c n c a i r n s e - w a s t ea n dt h ec o l l s l l n l e r ：i m p r o v i n go p t i o n st or e d u c e r c u a n dr e c y c l e i n ： g r e n c h u se ，m u r p h yc ，m i c h a u dnpe t a 1 ，e d s ，p r o c e e d i n g so ft h e2 0 0 5i e e ei n t e r n a t i o n a l s y m p o s i u m o i le l e c t r o n i c sa n dt h ee n v i r o n m e n t n e wo r l e a n s ，l a ，u s a ：2 0 0 5 ，2 3 7 - 2 4 2 【1 6 m a s a n e te ，h o r v a t ha a s s e s s i n gt h eb e n e f i t so f d e s i g nf o rr e c y c l i n gf o rp l a s t i c si ne l e c t r o n i c s ： ac a s es t u d yo f c o m p u t e re r t c l o s t t r e s 【j 】m a t e r i a l s d e s i g n ，2 0 0 7 ，2 8 ( 6 ) ：1 8 0 1 1 8 1 1 1 7 b e l a r r ama ，a n z a n ojm ，c a s t i l l ojr d e t e r m i n a t i o no fl e a da n dc a d m i u mi ns a n m l e so f p o l v ( v n y lc h l o r i d e ) u s i n go r g a n i cs o l v e n t sb yf l a m ea t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y 【j 】f r e s e n u s z a n a l y t i cc h e m i s t r y , 1 9 8 9 ，( 3 3 4 ) ：1 1 8 1 2 1 f 1 8 b e s e c k e rkd ，r h o a d e scb ，j o n e sbte ta 1 as i m p l ec l o s e d - v e s s e ln i t r i ca c i dd i g e s t i o n m e t h o df o rap o l y e t h y l e n e p o l y p r o p y l e n e p o l y m e rb l e n d 【j 】a t o m i cs p e c t r o s c o p y , 1 9 9 8 ， 1 9 ( 6 ) ：1 9 3 1 9 7 【1 9 c u h l sc ，s c h o n e b o mc ，k f a u sme ta 1 u n t e r s u c h u n gv o n e l e k t r o - l d e i n g e r a t e ni m s i e d l u n g s a b f a l lm i tr f a ，i c p - a e s ，i c p - m su n da a sm e t h o d e n v e r g l e i c h 【j 】，m i i l lu n da b f a l l ， 1 9 9 9 ，( 3 1 ) ：71 6 - 7 2 6 【2 0 f i n kh ，p a n n eu ，t h e i s e nm e ta 1 d e t e r m i n a t i o no f m e t a la d d i t i v e sa n db l d l 血ei nr e c y c l e d t h e r m o p l a s t sf r o me l e c t r o n i c