小型家用電器污染因子分析及無害化處理探討

黃寶敏，楊敬增，王景偉

（1.上海第二工業(yè)大學(xué)，上海201209；2.中國電子工程設(shè)計院，北京100142）

小型家用電器污染因子分析及無害化處理探討

黃寶敏1，楊敬增2，王景偉1

（1.上海第二工業(yè)大學(xué)，上海201209；2.中國電子工程設(shè)計院，北京100142）

小型家用電器的無序處理對生態(tài)環(huán)境的污染十分嚴重，應(yīng)予以高度重視。調(diào)查小型家用電器生產(chǎn)和保有現(xiàn)狀，以典型產(chǎn)品入手，重點分析該類產(chǎn)品的污染因子和對于環(huán)境的影響，討論特異性廢棄物無害化處理的相關(guān)工藝流程，并對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出建議。

小型家用電器；污染因子；無害化處理

近年來，小型家用電器（以下簡稱小家電）行業(yè)保持年均15%的增長率，市場發(fā)展空間巨大。2013年國內(nèi)小家電市場銷售額比2012年增長大約13%，達到1 144億元[1]。在國家鼓勵消費政策的出臺、經(jīng)濟發(fā)展帶來的收入增長等市場環(huán)境影響下，我國小家電行業(yè)還將保持高速增長態(tài)勢。這必然造成小家電廢棄量越來越大，如處理不當(dāng)，將對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，不容輕視。嚴峻形勢下，必須對小家電污染因子進行分析，研究成熟的無害化工藝技術(shù)，以達到保護環(huán)境、節(jié)約資源的目的。

1 小家電現(xiàn)狀

1.1定義

小家電的一般定義是：除了大功率輸出的電器以外，由電能驅(qū)動，并且能為人們?nèi)粘Ｉ罘?wù)，為生活帶來便利的小型家用電器[2]；美國環(huán)保局定義小家電是指電吹風(fēng)、咖啡機、烤面包機等體積較小的家電，不包括音頻產(chǎn)品、視頻產(chǎn)品及信息產(chǎn)品等消費類電子產(chǎn)品；百度百科對小家電的定義是：除了大功率輸出的電器以外的家電，一般這些小家電都占用比較小的電力資源，或者機身體積也比較小，所以稱為小家電。綜合相關(guān)論述，其定義可概括為滿足人們?nèi)粘ＶT多需求的、大功率輸出電器以外的電能驅(qū)動產(chǎn)品。

1.2分類

國際上通常所說的小家電包括個人護理系列、廚房小電器系列、家居電器系列、健康護理系列。目前國內(nèi)小家電分類方式多樣，但本質(zhì)上還是按照功能分類，如2010中國十大小家電品牌榜中榜分類如表1[1]。

表1 十大小家電品牌榜中榜/名牌小家電

根據(jù)小家電的工作原理、材料特質(zhì)、使用場所等多種因素，提出一種新型分類方法，即綜合分類方法，如表2所示。

1.3特點

小家電產(chǎn)品特點可歸納為以下幾個方面。

（1）“小”：占用比較小的電力資源、機身本身也比較小、使用靈活方便、可輕易移動位置、與使用者的接觸更為頻繁和密切。

表2 小家電綜合分類

（2）“個性化、多元化”：既提供適用對象的生活方式的實用功能，又努力提高產(chǎn)品的審美功能。

（3）安全性、舒適性、功能齊備、使用方便，滿足人們諸多生活需求。

1.4部分產(chǎn)品年產(chǎn)量及廢棄量

根據(jù)國家統(tǒng)計局、中研普華統(tǒng)計的電熱水器、燃氣熱水器及抽油煙機年產(chǎn)量數(shù)據(jù)，采用市場供給模型估算了這3種常用廚衛(wèi)電器歷年廢棄量，如表3所示。

由表3數(shù)據(jù)可知，小家電廢棄量巨大，其中抽油煙機2013年廢棄量已經(jīng)達到千萬臺，對環(huán)境和社會產(chǎn)生的壓力之重不言而喻。因此，小家電的回收和無害化處理應(yīng)該引起足夠重視。

表33 種常見廚衛(wèi)電器年產(chǎn)量及廢棄量萬臺

2 小家電材料組分及污染因子分析

2.1能熱型小型電器

能熱型小型電器是指將電能轉(zhuǎn)化為熱能以達到使用目的的小型電器，包括電熨斗、掛燙機、飲水機、電暖器、電熱毯、電熱驅(qū)蚊器、電熱蚊香等。材料組分主要有：塑料類：PP/PC/ABS等；金屬：鋁制、不銹鋼；陶瓷、塑膠、不銹鋼包塑膠、玻璃等。

本類產(chǎn)品所用材料本身無毒或低毒，但廢棄材料被填埋或焚燒時，材料中所含重金屬滲入土壤，進入河流和地下水，造成土壤和地下水的污染，直接或間接地對當(dāng)?shù)鼐用窦捌渌镌斐捎绊懀挥袡C物經(jīng)過焚燒，釋放出大量的有害氣體，如劇毒二惡英、呋喃、多氯聯(lián)苯類等致癌物質(zhì)，對自然環(huán)境和人體造成危害；鉻化物會破壞人體DNA，引致哮喘等疾病。

2.2電機驅(qū)動型小型電器

電機驅(qū)動型小型電器是指用電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)子帶動其他部件轉(zhuǎn)動工作的小型電器，共同點是都有電機，工作原理大同小異，包括以下幾種：吸塵器、電吹風(fēng)、電風(fēng)扇、擦鞋器等。經(jīng)過歸納總結(jié)，電機驅(qū)動型小型電器主要由塑料、橡膠、金屬、廢印制電路板（PCB）等組成。主要污染因子是難降解的塑料PVC/ABS/PC/ PPO/PP/AS/E-玻纖增強塑料-GFRP/HT150和有毒有害部件PCB。

塑料制品中合成樹脂所含的游離單體、添加劑和填充劑等會對人體造成危害；PVC在一定溫度下燃燒產(chǎn)生致癌物質(zhì)二惡英；含有玻璃纖維增強的塑料存在粉塵的危害，對人體呼吸道產(chǎn)生危害；在廢塑料中還含有Cd、Pd等重金屬化合物，在焚燒過程中，這些重金屬化合物會隨煙塵、焚燒殘渣一起排放，污染環(huán)境。PCB中所含的鉛、鎘、汞、六價鉻等重金屬和溴化阻燃劑、聚氯乙烯等大量致畸、致突變、致癌物質(zhì)，也對環(huán)境和人類健康產(chǎn)生嚴重的危害。

廢電機拆解場地沖洗水和拆解工人洗滌水樣中含有少量的萘、對苯二甲酮、正十二烷、正十七烷以及

十氫二甲基萘異構(gòu)體等有機污染物，焚燒廢氣中主要污染因子是總烴、萘及其衍生物，揮發(fā)出的有機廢氣成分主要為甲苯、二甲苯、酚類、非甲烷總烴等，同時，在絕緣漆加熱過程中還會產(chǎn)生毒性極強的二惡英，對人體皮膚、呼吸道、中樞神經(jīng)等造成嚴重影響，可致中毒、致癌。

2.3液晶顯示類的小型音像用品

液晶顯示類的小型音像用品主要有掌上學(xué)習(xí)機、iPad、MP3、MP4、電子詞典、游戲機、數(shù)碼相機等，其主要材質(zhì)包括鋰電池、PCB、PVC塑料、鋁合金、TFTLCD、STN-LCD等。液晶顯示器（LCD）是此類產(chǎn)品中的典型污染物。

電視和臺式計算機的LCD中不僅含有汞、鎘、鉻、鎳、鉛、鉬等有毒有害金屬，而且還含有硒、砷、PBDE（多溴聯(lián)苯醚）和PBB（多溴聯(lián)苯）等有毒非金屬物質(zhì)。液晶是LCD的核心成分，成分復(fù)雜且含有氰基、氟、溴、氯等對環(huán)境可能產(chǎn)生危害的基團。如果隨意處理，不僅易對環(huán)境造成污染，而且會對人類的健康構(gòu)成威脅。

手機使用的液晶主要類型是STN型或TFT型，面板中還有偏光片、取向劑等有機材料，報廢手機和垃圾等固廢混在一起焚燒，將產(chǎn)生芳香族化合物和PAHS等有毒有害物質(zhì)，部分還可致癌。

2.4廚衛(wèi)電器

廚衛(wèi)電器種類繁多，所用材料也極其豐富，拆解零件多樣，主要包括電機、保溫材料（聚氨酯泡沫、海綿、苯板）、PCB、電源線（銅、塑料）、廢舊金屬等。主要污染因子除了上述的重金屬外，還有保溫材料聚氨酯泡沫和油污。

聚氨酯泡沫塑料有輕質(zhì)和硬質(zhì)之分，兩者在200℃以上溫度進行熱分解時，分解產(chǎn)物相當(dāng)復(fù)雜，主要有氫氰酸、乙腈、丙烯腈、乙烯、甲醛、丙酮、CO、CO2、鹵化物等。甲醛、CO等有毒有害氣體對人體有致癌和促癌作用，危害極大。而且在破碎聚氨酯泡沫過程中可能會有CFCs發(fā)泡劑泄露到大氣中，對空氣和人身體造成影響并破壞臭氧層。

抽油煙機中含有大量油污，不易清洗。油污中包括沉積物、不飽和油脂聚合物等。用強堿、有機溶劑和表面活性劑等清洗又會造成水污染，因此需要清潔、高效、無排放的油污清理方法。

2.5其他

如車載冰箱主要結(jié)構(gòu)為上蓋扣、風(fēng)機、出風(fēng)蓋、散熱器、傳熱器和傳熱桶等組成，殼體采用ABS/PP塑料材料，主要污染因子為發(fā)泡料和PCB，又如電熱杯，主要結(jié)構(gòu)為塑料、內(nèi)膽、不銹鋼、陶瓷加熱片等，主要污染因子為塑料和PCB，等等。

3 典型廢棄物的無害化處理

近年來，針對“四機一腦”的特異性廢棄物無害化處理技術(shù)已較為成熟，主要處理對象包括貴重金屬、PCB、各種塑料、廢舊金屬、液晶、聚氨酯泡沫等。由于小家電“小”、“個性化”、“多元化”的特點，其特異性廢棄物相對于“四機一腦”來說范圍小、量小，分類困難，處理難度大。在此，借鑒“四機一腦”特異性廢棄物無害化處理的技術(shù)，側(cè)重探討小家電中液晶和銦、電機、油垢、廢電線等幾種典型特異性廢棄物的無害化處理技術(shù)。

3.1液晶與銦的處理

液晶（Liquid Crystal，LC），是相態(tài)的一種，具有特殊的理化與光電特性，20世紀中葉開始被廣泛應(yīng)用在輕薄型的顯示技術(shù)上，屬有機物，是以碳為中心所構(gòu)成的化合物。LC易溶于某些有機溶劑，在廢LCD中含量約為總質(zhì)量的0.1%。廢LCD中的另一種物質(zhì)銦（In）則主要以銦錫氧化物形態(tài)ITO（InO3/SnO2）結(jié)合在玻璃基板的濾光片上，In屬于稀有金屬，在廢LCD中含量約為總質(zhì)量的0.016%。

目前，德國、日本和中國臺灣地區(qū)在LC和In的回收方面已經(jīng)有比較成熟的工藝處理技術(shù)，主要包括熱解法、焚燒法、有機溶劑提取法、超聲波萃取法、膜分離法及生物吸附法等。其工藝流程圖見圖1[3]。

圖1 廢LCD中提取液晶和銦的工藝流程圖

先將廢LCD拆解為塑料外殼及薄膜、帶有印制電路板的含汞背光燈以及液晶顯示面板，再將液晶顯示

面板拆解分離為偏光片、含銦玻璃基板和液晶，其中液晶通過焚燒和熱解、有機溶劑萃取或超聲波萃取等方法進行回收利用，銦則采用有機溶劑萃取等方法提取，以實現(xiàn)無害化處理與資源再利用。其中高溫焚燒會造成排放氣體的二次污染，須在煙氣排放系統(tǒng)加處理裝置。

3.2電機的處理

廢電機拆解產(chǎn)物有銅、鋁、鋼鐵、矽鋼片等，對于具有一定尺寸的電機，國內(nèi)普遍采用的工藝與廢五金電器的拆解方法基本一致，也是先將電機分類后，再用手工工具拆開廢電機，將其中各種廢棄物進行分類存放，再打包出售，具體工藝流程如圖2所示。

圖2 廢電機拆解工藝流程圖

小型或微型電機也常常直接粉碎分選。圖3所示的工藝流程包括粉碎、磁選、渦流選、振動篩和水選等步驟完成處理過程，具有技術(shù)先進、分選細致、資源利用率和材料回收率高等優(yōu)點[4]。

圖3 廢電機破碎分選處理工藝

3.3油垢的處理

廚房電器如吸油煙機和燃氣灶長期使用后會產(chǎn)生油垢。經(jīng)汽化后冷凝的一般油垢可以使用普通清洗劑進行乳化或增溶等將其去除，而重油垢是聚合油脂，也就是各種類型的油垢交織在一起，不溶于水，難以被乳化及增溶等。

目前去除重油垢的方法主要有溶劑法、堿性皂化法及表面活性劑法等。閆媛等[5]依據(jù)國標(biāo)QB/T 4348— 2012《廚房油垢清洗劑》中提出的去污力測試規(guī)范，對3種方法所采用的化學(xué)溶劑進行去污力對比試驗。試驗結(jié)果表明：單一溶劑的效果都不是很出色，最佳的廚房油垢清洗劑配方設(shè)計是將3種化學(xué)溶劑進行合理復(fù)配。而劉慶剛等[6]研制的廚房清潔劑配方，洗凈力優(yōu)異，可達到99%以上。產(chǎn)品中不添加有機溶劑，堿度低，對不銹鋼、銅、鋁等常見金屬無腐蝕，各項質(zhì)量指標(biāo)和穩(wěn)定性表現(xiàn)良好，達到工業(yè)化要求。

從文獻可知，對于油污的處理，目前大多數(shù)方法還是采用液體清洗劑，有可能造成水污染。倡導(dǎo)綠色設(shè)計，減少油煙掛壁和排放是科技創(chuàng)新的新路徑，也是徹底解決油垢的根本方法。

3.4廢電線的處理

廢電線主要由銅和塑料組成，回收價值高，不適當(dāng)處理不僅會污染環(huán)境，也會造成資源的浪費。廢電線處理的工藝流程如圖4所示。

圖4 廢電線處理的工藝流程圖

主要采用物理方法將廢電線分揀，粗線用剝線機處理，細線用銅米機回收銅粒，得到塑料和銅等可再利用物質(zhì)。設(shè)備簡單、工藝成熟、可操作性強，環(huán)境保護和經(jīng)濟效益好。

3.5其他

3.5.1廢印制電路板

目前國內(nèi)外對印刷線路板無害化處理工藝的研究已很多，主要有傳統(tǒng)的機械處理技術(shù)、火法處理技術(shù)、濕法處理技術(shù)，以及等離子熔融氣化技術(shù)、微波處理技術(shù)、微生物處理技術(shù)等新興處理技術(shù)。

3.5.2保溫層的處理

廢聚氨酯泡沫回收利用方法主要有熱能、醇解、水解、氨解、熱解等。由于國內(nèi)“四機一腦”處理資質(zhì)企業(yè)大都配備了處理電冰箱的聚氨酯泡沫處理線，建議在這些處理線上添加適當(dāng)工裝，以便將電熱水器、車載冰箱等小電器所拆解下來的聚氨酯泡沫塑料一并處理。

4 對小家電處理的幾點看法

4.1完善配套無害化處理技術(shù)

經(jīng)過近年來努力，“四機一腦”的處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但小家電處理方法卻還局限于研究階段，缺乏

工業(yè)化處理手段。因此企業(yè)應(yīng)與高校合作，利用學(xué)校科研優(yōu)勢，研發(fā)、完善配套無害化處理體系。在處理廢棄物的同時，處理好由此產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣，達到排放標(biāo)準，消除二次污染。

4.2結(jié)合國情研究處理工藝和設(shè)備

由于單值低，利潤小，因此小家電的處理既要考慮到清潔無害化，又不能不考慮處理設(shè)備的成本和效益。在學(xué)習(xí)國外先進成熟的工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合國情，應(yīng)研發(fā)更適合我國處理企業(yè)的處理技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化設(shè)備。

4.3以基金為杠桿促進技術(shù)進步

建議抓緊研究，盡快將小家電的處理利用同《廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金征收使用管理辦法》相聯(lián)系，對于一部分環(huán)境影響較大，處理過程中需要付出相當(dāng)環(huán)境成本的小家電產(chǎn)品，列入《廢棄電器電子產(chǎn)品處理目錄》，給予回收和處理環(huán)節(jié)以適當(dāng)?shù)幕鹧a貼，回收處理企業(yè)應(yīng)響應(yīng)國家號召，在基金平臺的基礎(chǔ)上，提高生產(chǎn)和處理的無害化和規(guī)?；?，追求技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)進步，取得經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

4.4推廣綠色設(shè)計

小家電產(chǎn)品的功能和性能各異，結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，采用材料種類多樣。由于歷史原因，相當(dāng)種類的產(chǎn)品沒有從全生命周期角度考慮材料使用、加工、回收、處理和再利用問題，造成大量的資源與能源浪費，污染環(huán)境。還有不法廠家追求利益，偷工減料，甚至應(yīng)用有毒、有害材料，導(dǎo)致拆卸、回收難度大。因此在小家電生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)該積極推行綠色設(shè)計理念，在確保產(chǎn)品功能與性能的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境影響，提高小家電的環(huán)境友好性能，從源頭解決廢舊家電回收處理的環(huán)境污染和資源回收問題，真正做到資源、經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展。

[1]官清云.基于消費者行為的企業(yè)營銷策略研究——以小家電行業(yè)為例[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2014.

[2]李謹佚.小家電產(chǎn)品造型“迷你化”設(shè)計研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2008.

[3]翟袁禎，徐金球.廢液晶顯示器銦的資源化回收研究進展[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，31(3):198-204.

[4]雷偉香，寧尋安，郭慧鑫，等.進口廢五金拆解再利用及污染防治技術(shù)綜述[J].廣東化工，2014，41(18):103-105.

[5]閆媛，李鼎文，陳艷.廚房油垢及其清洗劑配方設(shè)計探討[J].日用化學(xué)品科學(xué)，2013，36(12):29-32.

[6]劉慶剛，楊作毅.水基廚房清潔劑的研制[J].廣東化工，2012，39 (8):20-21.

Pollution factors analysis of the small household electrical appliances and the discussion of its non-hazardous treatment

HUANG Baomin1,YANG Jingzeng2,WANG Jingwei1
（1.Shanghai Second Polytechnic University,Shanghai 201209,China; 2.China Electronics Engineering Design Institute,Beijing 100142,China）

The disordered treatment of small household electrical appliance(SHEA)brings serious pollution,so more attention should be paid to the ecological environment.The production and ownership of SHEA were investigated.And strating from the typical products,the pollution factors and the impact on the environment were mainly analyzed.The related non-hazardoustreatment process of the specific wastes was discussed and the suggestions of the industrial development were put forward.

small household electrical appliance(SHEA);pollution factors;non-hazardous treatment

X705

A

1674-0912（2015）03-0023-05

2015－01－14）

黃寶敏（1991-），女，山東臨沂人，環(huán)境工程碩士研究生，研究方向：電子廢棄物資源化。