小型家用电器污染因子分析及无害化处理探讨

黄宝敏，杨敬增，王景伟

（1.上海第二工业大学，上海201209；2.中国电子工程设计院，北京100142）

小型家用电器污染因子分析及无害化处理探讨

黄宝敏1，杨敬增2，王景伟1

（1.上海第二工业大学，上海201209；2.中国电子工程设计院，北京100142）

小型家用电器的无序处理对生态环境的污染十分严重，应予以高度重视。调查小型家用电器生产和保有现状，以典型产品入手，重点分析该类产品的污染因子和对于环境的影响，讨论特异性废弃物无害化处理的相关工艺流程，并对于产业发展提出建议。

小型家用电器；污染因子；无害化处理

近年来，小型家用电器（以下简称小家电）行业保持年均15%的增长率，市场发展空间巨大。2013年国内小家电市场销售额比2012年增长大约13%，达到1 144亿元[1]。在国家鼓励消费政策的出台、经济发展带来的收入增长等市场环境影响下，我国小家电行业还将保持高速增长态势。这必然造成小家电废弃量越来越大，如处理不当，将对生态环境造成严重污染，不容轻视。严峻形势下，必须对小家电污染因子进行分析，研究成熟的无害化工艺技术，以达到保护环境、节约资源的目的。

1 小家电现状

1.1定义

小家电的一般定义是：除了大功率输出的电器以外，由电能驱动，并且能为人们日常生活服务，为生活带来便利的小型家用电器[2]；美国环保局定义小家电是指电吹风、咖啡机、烤面包机等体积较小的家电，不包括音频产品、视频产品及信息产品等消费类电子产品；百度百科对小家电的定义是：除了大功率输出的电器以外的家电，一般这些小家电都占用比较小的电力资源，或者机身体积也比较小，所以称为小家电。综合相关论述，其定义可概括为满足人们日常诸多需求的、大功率输出电器以外的电能驱动产品。

1.2分类

国际上通常所说的小家电包括个人护理系列、厨房小电器系列、家居电器系列、健康护理系列。目前国内小家电分类方式多样，但本质上还是按照功能分类，如2010中国十大小家电品牌榜中榜分类如表1[1]。

表1 十大小家电品牌榜中榜/名牌小家电

根据小家电的工作原理、材料特质、使用场所等多种因素，提出一种新型分类方法，即综合分类方法，如表2所示。

1.3特点

小家电产品特点可归纳为以下几个方面。

（1）“小”：占用比较小的电力资源、机身本身也比较小、使用灵活方便、可轻易移动位置、与使用者的接触更为频繁和密切。

表2 小家电综合分类

（2）“个性化、多元化”：既提供适用对象的生活方式的实用功能，又努力提高产品的审美功能。

（3）安全性、舒适性、功能齐备、使用方便，满足人们诸多生活需求。

1.4部分产品年产量及废弃量

根据国家统计局、中研普华统计的电热水器、燃气热水器及抽油烟机年产量数据，采用市场供给模型估算了这3种常用厨卫电器历年废弃量，如表3所示。

由表3数据可知，小家电废弃量巨大，其中抽油烟机2013年废弃量已经达到千万台，对环境和社会产生的压力之重不言而喻。因此，小家电的回收和无害化处理应该引起足够重视。

表33 种常见厨卫电器年产量及废弃量万台

2 小家电材料组分及污染因子分析

2.1能热型小型电器

能热型小型电器是指将电能转化为热能以达到使用目的的小型电器，包括电熨斗、挂烫机、饮水机、电暖器、电热毯、电热驱蚊器、电热蚊香等。材料组分主要有：塑料类：PP/PC/ABS等；金属：铝制、不锈钢；陶瓷、塑胶、不锈钢包塑胶、玻璃等。

本类产品所用材料本身无毒或低毒，但废弃材料被填埋或焚烧时，材料中所含重金属渗入土壤，进入河流和地下水，造成土壤和地下水的污染，直接或间接地对当地居民及其他生物造成影响；有机物经过焚烧，释放出大量的有害气体，如剧毒二恶英、呋喃、多氯联苯类等致癌物质，对自然环境和人体造成危害；铬化物会破坏人体DNA，引致哮喘等疾病。

2.2电机驱动型小型电器

电机驱动型小型电器是指用电动机驱动转子带动其他部件转动工作的小型电器，共同点是都有电机，工作原理大同小异，包括以下几种：吸尘器、电吹风、电风扇、擦鞋器等。经过归纳总结，电机驱动型小型电器主要由塑料、橡胶、金属、废印制电路板（PCB）等组成。主要污染因子是难降解的塑料PVC/ABS/PC/ PPO/PP/AS/E-玻纤增强塑料-GFRP/HT150和有毒有害部件PCB。

塑料制品中合成树脂所含的游离单体、添加剂和填充剂等会对人体造成危害；PVC在一定温度下燃烧产生致癌物质二恶英；含有玻璃纤维增强的塑料存在粉尘的危害，对人体呼吸道产生危害；在废塑料中还含有Cd、Pd等重金属化合物，在焚烧过程中，这些重金属化合物会随烟尘、焚烧残渣一起排放，污染环境。PCB中所含的铅、镉、汞、六价铬等重金属和溴化阻燃剂、聚氯乙烯等大量致畸、致突变、致癌物质，也对环境和人类健康产生严重的危害。

废电机拆解场地冲洗水和拆解工人洗涤水样中含有少量的萘、对苯二甲酮、正十二烷、正十七烷以及

十氢二甲基萘异构体等有机污染物，焚烧废气中主要污染因子是总烃、萘及其衍生物，挥发出的有机废气成分主要为甲苯、二甲苯、酚类、非甲烷总烃等，同时，在绝缘漆加热过程中还会产生毒性极强的二恶英，对人体皮肤、呼吸道、中枢神经等造成严重影响，可致中毒、致癌。

2.3液晶显示类的小型音像用品

液晶显示类的小型音像用品主要有掌上学习机、iPad、MP3、MP4、电子词典、游戏机、数码相机等，其主要材质包括锂电池、PCB、PVC塑料、铝合金、TFTLCD、STN-LCD等。液晶显示器（LCD）是此类产品中的典型污染物。

电视和台式计算机的LCD中不仅含有汞、镉、铬、镍、铅、钼等有毒有害金属，而且还含有硒、砷、PBDE（多溴联苯醚）和PBB（多溴联苯）等有毒非金属物质。液晶是LCD的核心成分，成分复杂且含有氰基、氟、溴、氯等对环境可能产生危害的基团。如果随意处理，不仅易对环境造成污染，而且会对人类的健康构成威胁。

手机使用的液晶主要类型是STN型或TFT型，面板中还有偏光片、取向剂等有机材料，报废手机和垃圾等固废混在一起焚烧，将产生芳香族化合物和PAHS等有毒有害物质，部分还可致癌。

2.4厨卫电器

厨卫电器种类繁多，所用材料也极其丰富，拆解零件多样，主要包括电机、保温材料（聚氨酯泡沫、海绵、苯板）、PCB、电源线（铜、塑料）、废旧金属等。主要污染因子除了上述的重金属外，还有保温材料聚氨酯泡沫和油污。

聚氨酯泡沫塑料有轻质和硬质之分，两者在200℃以上温度进行热分解时，分解产物相当复杂，主要有氢氰酸、乙腈、丙烯腈、乙烯、甲醛、丙酮、CO、CO2、卤化物等。甲醛、CO等有毒有害气体对人体有致癌和促癌作用，危害极大。而且在破碎聚氨酯泡沫过程中可能会有CFCs发泡剂泄露到大气中，对空气和人身体造成影响并破坏臭氧层。

抽油烟机中含有大量油污，不易清洗。油污中包括沉积物、不饱和油脂聚合物等。用强碱、有机溶剂和表面活性剂等清洗又会造成水污染，因此需要清洁、高效、无排放的油污清理方法。

2.5其他

如车载冰箱主要结构为上盖扣、风机、出风盖、散热器、传热器和传热桶等组成，壳体采用ABS/PP塑料材料，主要污染因子为发泡料和PCB，又如电热杯，主要结构为塑料、内胆、不锈钢、陶瓷加热片等，主要污染因子为塑料和PCB，等等。

3 典型废弃物的无害化处理

近年来，针对“四机一脑”的特异性废弃物无害化处理技术已较为成熟，主要处理对象包括贵重金属、PCB、各种塑料、废旧金属、液晶、聚氨酯泡沫等。由于小家电“小”、“个性化”、“多元化”的特点，其特异性废弃物相对于“四机一脑”来说范围小、量小，分类困难，处理难度大。在此，借鉴“四机一脑”特异性废弃物无害化处理的技术，侧重探讨小家电中液晶和铟、电机、油垢、废电线等几种典型特异性废弃物的无害化处理技术。

3.1液晶与铟的处理

液晶（Liquid Crystal，LC），是相态的一种，具有特殊的理化与光电特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上，属有机物，是以碳为中心所构成的化合物。LC易溶于某些有机溶剂，在废LCD中含量约为总质量的0.1%。废LCD中的另一种物质铟（In）则主要以铟锡氧化物形态ITO（InO3/SnO2）结合在玻璃基板的滤光片上，In属于稀有金属，在废LCD中含量约为总质量的0.016%。

目前，德国、日本和中国台湾地区在LC和In的回收方面已经有比较成熟的工艺处理技术，主要包括热解法、焚烧法、有机溶剂提取法、超声波萃取法、膜分离法及生物吸附法等。其工艺流程图见图1[3]。

图1 废LCD中提取液晶和铟的工艺流程图

先将废LCD拆解为塑料外壳及薄膜、带有印制电路板的含汞背光灯以及液晶显示面板，再将液晶显示

面板拆解分离为偏光片、含铟玻璃基板和液晶，其中液晶通过焚烧和热解、有机溶剂萃取或超声波萃取等方法进行回收利用，铟则采用有机溶剂萃取等方法提取，以实现无害化处理与资源再利用。其中高温焚烧会造成排放气体的二次污染，须在烟气排放系统加处理装置。

3.2电机的处理

废电机拆解产物有铜、铝、钢铁、矽钢片等，对于具有一定尺寸的电机，国内普遍采用的工艺与废五金电器的拆解方法基本一致，也是先将电机分类后，再用手工工具拆开废电机，将其中各种废弃物进行分类存放，再打包出售，具体工艺流程如图2所示。

图2 废电机拆解工艺流程图

小型或微型电机也常常直接粉碎分选。图3所示的工艺流程包括粉碎、磁选、涡流选、振动筛和水选等步骤完成处理过程，具有技术先进、分选细致、资源利用率和材料回收率高等优点[4]。

图3 废电机破碎分选处理工艺

3.3油垢的处理

厨房电器如吸油烟机和燃气灶长期使用后会产生油垢。经汽化后冷凝的一般油垢可以使用普通清洗剂进行乳化或增溶等将其去除，而重油垢是聚合油脂，也就是各种类型的油垢交织在一起，不溶于水，难以被乳化及增溶等。

目前去除重油垢的方法主要有溶剂法、碱性皂化法及表面活性剂法等。闫媛等[5]依据国标QB/T 4348— 2012《厨房油垢清洗剂》中提出的去污力测试规范，对3种方法所采用的化学溶剂进行去污力对比试验。试验结果表明：单一溶剂的效果都不是很出色，最佳的厨房油垢清洗剂配方设计是将3种化学溶剂进行合理复配。而刘庆刚等[6]研制的厨房清洁剂配方，洗净力优异，可达到99%以上。产品中不添加有机溶剂，碱度低，对不锈钢、铜、铝等常见金属无腐蚀，各项质量指标和稳定性表现良好，达到工业化要求。

从文献可知，对于油污的处理，目前大多数方法还是采用液体清洗剂，有可能造成水污染。倡导绿色设计，减少油烟挂壁和排放是科技创新的新路径，也是彻底解决油垢的根本方法。

3.4废电线的处理

废电线主要由铜和塑料组成，回收价值高，不适当处理不仅会污染环境，也会造成资源的浪费。废电线处理的工艺流程如图4所示。

图4 废电线处理的工艺流程图

主要采用物理方法将废电线分拣，粗线用剥线机处理，细线用铜米机回收铜粒，得到塑料和铜等可再利用物质。设备简单、工艺成熟、可操作性强，环境保护和经济效益好。

3.5其他

3.5.1废印制电路板

目前国内外对印刷线路板无害化处理工艺的研究已很多，主要有传统的机械处理技术、火法处理技术、湿法处理技术，以及等离子熔融气化技术、微波处理技术、微生物处理技术等新兴处理技术。

3.5.2保温层的处理

废聚氨酯泡沫回收利用方法主要有热能、醇解、水解、氨解、热解等。由于国内“四机一脑”处理资质企业大都配备了处理电冰箱的聚氨酯泡沫处理线，建议在这些处理线上添加适当工装，以便将电热水器、车载冰箱等小电器所拆解下来的聚氨酯泡沫塑料一并处理。

4 对小家电处理的几点看法

4.1完善配套无害化处理技术

经过近年来努力，“四机一脑”的处理技术已经比较成熟，但小家电处理方法却还局限于研究阶段，缺乏

工业化处理手段。因此企业应与高校合作，利用学校科研优势，研发、完善配套无害化处理体系。在处理废弃物的同时，处理好由此产生的废气、废水、废渣，达到排放标准，消除二次污染。

4.2结合国情研究处理工艺和设备

由于单值低，利润小，因此小家电的处理既要考虑到清洁无害化，又不能不考虑处理设备的成本和效益。在学习国外先进成熟的工艺技术基础上，结合国情，应研发更适合我国处理企业的处理技术和产业化设备。

4.3以基金为杠杆促进技术进步

建议抓紧研究，尽快将小家电的处理利用同《废弃电器电子产品处理基金征收使用管理办法》相联系，对于一部分环境影响较大，处理过程中需要付出相当环境成本的小家电产品，列入《废弃电器电子产品处理目录》，给予回收和处理环节以适当的基金补贴，回收处理企业应响应国家号召，在基金平台的基础上，提高生产和处理的无害化和规模化，追求技术革新和产业进步，取得经济、环境和社会效益。

4.4推广绿色设计

小家电产品的功能和性能各异，结构设计不同，采用材料种类多样。由于历史原因，相当种类的产品没有从全生命周期角度考虑材料使用、加工、回收、处理和再利用问题，造成大量的资源与能源浪费，污染环境。还有不法厂家追求利益，偷工减料，甚至应用有毒、有害材料，导致拆卸、回收难度大。因此在小家电生产行业应该积极推行绿色设计理念，在确保产品功能与性能的基础上，系统考虑产品全生命周期的环境影响，提高小家电的环境友好性能，从源头解决废旧家电回收处理的环境污染和资源回收问题，真正做到资源、经济、社会的可持续发展。

[1]官清云.基于消费者行为的企业营销策略研究——以小家电行业为例[D].长沙：湖南师范大学，2014.

[2]李谨佚.小家电产品造型“迷你化”设计研究[D].昆明：昆明理工大学，2008.

[3]翟袁祯，徐金球.废液晶显示器铟的资源化回收研究进展[J].上海第二工业大学学报，2014，31(3):198-204.

[4]雷伟香，宁寻安，郭慧鑫，等.进口废五金拆解再利用及污染防治技术综述[J].广东化工，2014，41(18):103-105.

[5]闫媛，李鼎文，陈艳.厨房油垢及其清洗剂配方设计探讨[J].日用化学品科学，2013，36(12):29-32.

[6]刘庆刚，杨作毅.水基厨房清洁剂的研制[J].广东化工，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）

黄宝敏（1991-），女，山东临沂人，环境工程硕士研究生，研究方向：电子废弃物资源化。