CN105734284A - 一种印刷电路板中金属铜的高效生物浸出技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子垃圾处理技术领域，涉及用生物炭促进典型电子垃圾即印刷电路板中金属铜的生物浸出。该方法利用生物炭的氧化还原基团，利用Fe²⁺源微生物浸出印刷电路板中金属铜的生物浸出途径。将生物炭的氧化还原能力和生物浸出相结合，促进Fe²⁺氧化成Fe³⁺，从而提高金属铜的浸出率。本发明所述技术具低成本、能耗少、简单、无需化学催化剂、安全可靠等特点，一方面能高效提高从印刷电路板中浸出金属铜，一方面环境友好不造成二次污染，有利于实际应用。

Description

一种印刷电路板中金属铜的高效生物浸出技术

技术领域

本发明属于电子垃圾处理技术领域，涉及用生物炭促进典型电子垃圾即印刷电路板中金属铜的生物浸出。该技术利用生物炭的氧化还原能力，利用Fe²⁺源微生物浸出印刷电路板中金属铜的生物浸出途径，高效、环境友好地促进金属铜的浸出。

背景技术

生物浸出是近年来得到大量关注的一种电子垃圾处理技术，目前根据微生物群落的不同主要分为三种机制，其中一种是Fe²⁺源生物浸出，其原理是Fe²⁺在微生物作用下被氧化为Fe³⁺，Fe³⁺与印刷电路板中的金属铜发生氧化还原反应，将固态的单质金属铜氧化成离子态进入溶液中。生物浸出具有成本低、能耗少、环境友好等优点，但是由于其耗时长、效率低而未广泛应用于实际中。目前，尚无利用生物炭的氧化还原能力去促进生物浸出的报道。本发明将生物炭和生物浸出相结合，一方面能高效提高从印刷电路板中浸出金属铜，一方面环境友好不造成二次污染，有利于实际应用，有利于废弃印刷电路板变废为宝。

发明内容

本发明提供了一种印刷电路板中金属铜的高效生物浸出技术，其特征在于：低成本且环境友好地利用生物炭去促进金属铜的生物浸出。该技术是在Fe²⁺源浸出机制的基础上，将具有氧化还原能力的生物炭加入到该浸出系统中。实验结果表明，生物炭参与生物浸出过程后，铜的浸出效率得到大大提高。首先，对于纯化学对照组，有一定的浸出能力，生物炭加入后化学作用的能力提高了一倍。在微生物作用下，铜的浸出率大大提高。尤其，当生物炭参与到生物过程后，刚开始时其浸出率比同一时间下不添加生物炭的生物组浸出率高出约为1倍，仅在第2天就达到近100%，而不添加生物炭的生物组在第三天才能达到100%左右，生物炭提高了浸出效率缩短了时间。在这一浸出过程中，铜的浸出与Fe²⁺的动态变化有关，涉及到两个电子传递的反应：(1)Fe²⁺+O₂+H⁺→Fe³⁺+H₂O，(2)Fe³⁺+Cu⁰→Fe²⁺+Cu²⁺。Fe²⁺在空气中会被缓慢氧化成Fe³⁺，微生物的参与促进了这个过程，也就是化学组的Fe²⁺变化趋势较为缓慢，而生物组Fe²⁺变化趋势更快。同时对于生物浸出与化学作用，添加生物炭后Fe²⁺的变化速度都加快，且添加生物炭的微生物组Fe²⁺的变化程度最大，这与对应的铜浸出率最高是相呼应的。这种变化应该是由于生物炭能够得失电子进行氧化态和还原态的循环转化，促进了(1)的过程，从而也就促进了铜的浸出。

本发明的有益效果为：具低成本、能耗少、简单、无需化学催化剂、安全可靠等优点，一方面能高效提高从印刷电路板中浸出金属铜，一方面环境友好不造成二次污染，有利于实际应用。

附图说明

图1为本发明所述技术下用印刷电路板中金属铜的浸出率示意图，图2为Fe²⁺的变化情况示意图。

图中标示：

M—微生物；B—生物炭；Fe—Fe²⁺源生物浸出机制的化学对照组；Fe+B—Fe²⁺源生物浸出机制的化学对照组中加入生物炭；Fe+M—Fe²⁺源生物浸出机制的生物实验组；Fe+M+B—Fe²⁺源生物浸出机制的生物实验组中加入生物炭。

具体实施方式

本发明提供了一种印刷电路板中金属铜的高效生物浸出技术，以下对具体实施方式进行说明。

实施方式1：生物炭制备

所用生物炭来源于生物质、污泥，热解温度为30-600℃。

实施方式2：生物浸出

所用印刷电路板的四种主要成分：Cu、Al、Au、Ag。用于生物浸出前，对印刷电路板进行破碎、粉碎、过筛、烘干。最后用于实验中为烘干至恒重的过80目筛的粉末。往浸出系统加入印刷电路板粉末后就立即加入生物炭，放入摇床进行培养，定期取样测定溶液中Cu的浓度。

Claims (3)

1.一种印刷电路板中金属铜的高效生物浸出技术，其特征在于：低成本且环境友好地利用生物炭去促进金属铜的生物浸出。

2.根据权利要求1所述的技术，将具有氧化还原能力的生物炭加入到Fe²⁺源浸出机制的浸出系统中。

3.根据权利要求2所述的Fe²⁺源浸出机制，以厦门集美污水处理厂活性污泥为微生物来源，短期驯化具有生物浸出金属铜的Fe²⁺源微生物。