CN106166473B - 一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法，是首先将废电路板非金属分离物破碎成粉末，再经过氢氧化钾溶液浸泡处理，然后进行活化，最后清洗风干，得到活化非金属吸附剂。本发明的方法在废电路板非金属粉末活化制备吸附剂过程中，材料中的大部分碳在氢氧化钾催化作用下低温燃尽，溴形成溴化钾并在清洗过程中去除，活化过程也促进多孔结构的产生，提升了比表面积、中孔表面积和微孔体积，更加容易吸附去除废水中有毒重金属离子。得到的吸附剂可直接吸附废水中的重金属离子，应用前景良好；而且对于废电路板成分的资源回收利用具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理技术领域。更具体地，涉及一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法。
背景技术
伴随电子科技和电子产品的普及，电子垃圾数量急剧增加，全球电子垃圾增长量约为4000万吨/年，我国电子垃圾产量约230万吨/年。废电路板作为电子垃圾核心部件，仅占电子垃圾总量的3%，但其含有大量的有毒有害物质（如重金属和溴系阻燃剂），如果没有得当处理将对环境造成严重的破坏。
同时，电子垃圾因含有丰富的矿产资源，被称为“城市高品位矿山”。作为其核心部件的废旧电路板，金属与贵重金属含量丰富，总体来说，废电路板的组分可以分为金属成分和非金属成分，回收废电路板的主要经济推动因素在于电路板上金属成分的价值，废旧电路板回收对我国循环经济的发展具有重要意义。
目前废旧电路板回收技术主要是通过破碎-物理分选系统得到金属和非金属颗粒，目前回收金属的技术已经很成熟，但是，非金属成分多是填埋或焚烧处理，只会造成资源浪费及潜在的环境问题。
因此，随着填埋场成本的提高，在酸洗、露天焚烧等手段被明令禁止的前提下，以及对焚烧处理环保要求的提高，发展回收利用废电路板中非金属材料的相关技术已迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有废电路板中非金属成分利用不足的缺陷和技术不足，提供一种废线路板中非金属成分的新的用途和利用方法，即利用废线路板中非金属成分制备吸附剂，可以很好的应用于重金属离子的吸附，尤其是能够直接吸附废水中的重金属离子。
本发明的目的是提供一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法。
本发明另一目的是提供所述方法制备得到的吸附剂。
本发明的再一目的是提供所述吸附剂的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法，是将破碎后的废电路板非金属分离物经过氢氧化钾溶液浸泡处理后，再进行活化，最后清洗风干，得到活化非金属吸附剂。
具体优选地，上述方法包括如下步骤：
S1.将废电路板非金属分离物破碎成粒径5～15微米的非金属粉末；
S2.将非金属粉末浸泡在温度20～30℃的氢氧化钾溶液中3～4小时；
S3.浸泡完成后，在氮气保护下将非金属粉末在200～280℃下活化2～4小时；
S4.接着用水清洗活化后的材料2～5次，100～120℃环境下风干20～28小时后，得到活化非金属吸附剂。
其中，步骤S1所述废电路板非金属分离物是从废电路板中分离得到的非金属成分，分离方法不做限定，本领域的常规方法均可适用。
优选地，步骤S1所述粒径为12微米。
优选地，步骤S2所述浸泡的温度为240～260℃。
更优选地，步骤S2所述浸泡的温度为250℃。
优选地，步骤S2所述氢氧化钾溶液的浓度为0.5～2mol/l。
更优选地，步骤S2所述氢氧化钾溶液的浓度为0.5～1.5mol/l。
更优选地，步骤S2所述氢氧化钾溶液的浓度为1mol/l。
优选地，步骤S2中浸泡在氢氧化钾溶液中3.5小时。
优选地，步骤S3所述活化的温度为200～280℃。
优选地，步骤S3所述活化的时间为3小时。
优选地，步骤S4所述水是20～70℃的水。
更优选地，步骤S4所述水是30～50℃的水。
优选地，步骤S4所述用水清洗活化后的材料3次。
优选地，步骤S4所述风干是110℃环境下风干22～25小时。
更优选地，步骤S4所述风干是110℃环境下风干24小时。
另外，根据上述方法制备得到的吸附剂，以及所述吸附剂在吸附和/或去除重金属离子方面的应用，也都应在本发明的保护范围之内。
本发明上述方法制备得到的吸附剂可以直接吸附废水中的重金属离子。而且在废电路板非金属粉末活化制备吸附剂过程中，材料中的大部分碳在氢氧化钾催化作用下低温燃尽，溴形成溴化钾并在清洗过程中去除，活化过程也促进多孔结构的产生，提升了比表面积、中孔表面积和微孔体积，更加容易吸附去除废水中有毒重金属离子。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种利用废线路板中非金属成分制备吸附剂的方法，所得吸附剂可以很好的应用于重金属离子的吸附，尤其是能够直接吸附废水中的重金属离子，应用前景良好。
同时，该方法提供了废线路板中非金属成分的新的回收利用途径和方法，对于废电路板成分的资源回收利用具有重要的意义，增加其附加值。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1 制备吸附剂
1、利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂，具体制备方法如下：
（1）选取100g废电路板非金属分离物，利用粉碎机将其破碎成平均粒径12微米的非金属粉末；
（2）将非金属粉末浸泡在温度250℃的1mol/L氢氧化钾溶液中3.5小时；
（3）浸泡完成后，在氮气保护下将非金属粉末在马弗炉中200℃活化3个小时；
（4）接着用室温的水（25～30℃左右）清洗活化后的材料3次，110℃环境下风干24小时后，制备成活化非金属吸附剂。
实施例2 制备吸附剂
1、利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂，具体制备方法如下：
（1）选取100g废电路板非金属分离物，利用粉碎机将其破碎成粒径5微米的非金属粉末；
（2）将非金属粉末浸泡在温度280℃的1mol/l氢氧化钾溶液中3个小时；
（3）浸泡完成后，在氮气保护下将非金属粉末在马弗炉中280℃活化2～4个小时；
（4）接着用70℃的水清洗活化后的材料2次， 120℃环境下风干24小时后，得到活化非金属吸附剂。
实施例3 制备吸附剂
1、利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂，具体制备方法如下：
（1）选取100g废电路板非金属分离物，利用粉碎机将其破碎成粒径15微米的非金属粉末；
（2）将非金属粉末浸泡在温度200℃的1mol/l氢氧化钾溶液中4个小时；
（3）浸泡完成后，在氮气保护下将非金属粉末在马弗炉中250℃活化2～4个小时；
（4）接着用20℃左右的水清洗活化后的材料5次，100℃环境下风干24小时后，得到活化非金属吸附剂。
实施例4 吸附剂对铜离子的吸附去除作用
1、利用硝酸铜配置成1000mg/L模拟重金属废水溶液1L，为了防止金属在吸附过程中沉淀，p H值调到4。
2、用烧杯取100ml上述配置的含铜模拟重金属废水，取10mg实施例1制备的活化非金属吸附剂投入烧杯中，在干燥环境下开始吸附实验。
同时，以传统的吸附剂为对照组进行试验。所述传统的吸附剂为商用树脂吸附剂。
3、结果表明，在pH值为4环境下，本发明制备的活化非金属吸附剂对铜离子的吸附容量为311mg/g，传统吸附剂对铜离子的吸附容量为192mg/g。
本发明制备的活化非金属吸附剂对铜离子的吸附去除能力显著高于传统的吸附剂。
实施例5 吸附剂对锌离子的吸附去除作用
1、利用硝酸锌配置成1000mg/L模拟重金属废水溶液1L，为了防止金属在吸附过程中沉淀，p H值调到4。
2、用烧杯取100ml上述配置的含锌模拟重金属废水，取10mg实施例1制备的活化非金属吸附剂投入烧杯中，在干燥环境下开始吸附实验。
同时，以传统的吸附剂为对照组进行试验。所述传统的吸附剂为商用树脂吸附剂。
3、结果表明，在pH值为4环境下，本发明制备的活化非金属吸附剂对锌离子的吸附容量为323mg/g，传统吸附剂对锌离子的吸附容量为207mg/g。
本发明制备的活化非金属吸附剂对锌离子的吸附去除能力显著高于传统的吸附剂。
实施例6 吸附剂对铅离子的吸附去除作用
1、利用硝酸铅配置成1000mg/L模拟重金属废水溶液1L，为了防止金属在吸附过程中沉淀，p H值调到4。
2、用烧杯取100ml上述配置的含铅模拟重金属废水，取10mg实施例1制备的活化非金属吸附剂投入烧杯中，在干燥环境下开始吸附实验。
同时，以传统的吸附剂为对照组进行试验。所述传统的吸附剂为商用树脂吸附剂。
3、结果表明，在pH值为4环境下，本发明制备的活化非金属吸附剂对铅离子的吸附容量为345mg/g，传统吸附剂对铅离子的吸附容量为233mg/g。
本发明制备的活化非金属吸附剂对铅离子的吸附去除能力显著高于传统的吸附剂。
Claims (8)
1.一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法，其特征在于，是将破碎后的废电路板非金属分离物经过氢氧化钾溶液浸泡处理后，再进行活化，最后清洗风干，得到活化非金属吸附剂；
所述方法，包括如下步骤：
S1.将废电路板非金属分离物破碎成粒径5～15微米的非金属粉末；
S2.将非金属粉末浸泡在温度240～260℃的氢氧化钾溶液中3～4小时；
S3.浸泡完成后，在氮气保护下将非金属粉末在200～280℃下活化2～4小时；
S4.接着用水清洗活化后的材料2～5次，100～120℃环境下风干20～28小时后，得到活化非金属吸附剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述粒径为12微米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2所述氢氧化钾溶液的浓度为0.5～2mol/L 。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中浸泡在氢氧化钾溶液中3.5小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所述活化的温度为200～280℃，活化的时间为3小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4所述风干是110℃环境下风干22～25小时。
7.根据权利要求1～6任一所述方法制备得到的吸附剂。
8.权利要求7所述吸附剂在吸附和/或去除重金属离子方面的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |