發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 09:27

　　 廢舊印刷線(xiàn)路板(Waste Printed Circuit Boards,WPCBs)中銅的高回收價(jià)值和有害物質(zhì)潛在危害性使得對(duì)其進(jìn)行資源化回收處置具有十分重要的意義。在諸多處理方法中,生物法具有綠色、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。本論文根據(jù)生物法在WPCBs資源化運(yùn)用中的研究成果,結(jié)合WPCBs淋濾液中Cu回收研究現(xiàn)狀,本課題使用柱式淋濾裝置,探討利用嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidan)柱浸WPCBs的Cu及閉路循環(huán)工藝。上述探究得出如下結(jié)論:柱式淋濾體系在浸出WPCBs中的Cu過(guò)程中,維持淋濾液pH=2.2有利于保持Fe~(2+)濃度、A.ferrooxidans生長(zhǎng)、Cu浸出到淋濾液中。流速為20 mL/min的淋濾液體系較流速為40 m L/min的淋濾體系,其浸Cu效果更好。根據(jù)上述結(jié)果,調(diào)整浸出工藝,經(jīng)過(guò)間斷性40 h浸提WPCBs中Cu,得到了Cu濃度為8673 mg/L的淋濾液。上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)了單批次1000 g WPCBs顆粒的資源化處理。用臭氧降低淋濾液中TOC濃度,有利于電沉積回收淋濾液中的Cu。在超聲和45℃水浴溫度條件下,使用臭氧降低TOC濃度至408.86 mg/L,TOC去除率為42.89%。淋濾液中Cu的電沉積效率受電極材料、電流密度影響。選擇碳?xì)肿鳛殛帢O極板材料、鈦合金板為陽(yáng)極材料,在電流密度在250 A/m~2的條件下,經(jīng)過(guò)5 h電沉積作用,從淋濾液中回收得到了Cu單質(zhì),Cu回收率達(dá)93.29%。再使用臭氧降低淋濾液TOC濃度,TOC濃度降至283 g/L。上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)了WPCBs生物淋濾液中Cu的回收和淋濾液廢水處理。利用柱式淋濾液裝置浸出WPCBs中的金屬得到含Cu淋濾液后,采用臭氧對(duì)淋濾液處理后,再使用電沉積技術(shù)回收淋濾液中的Cu,實(shí)現(xiàn)WPCBs中Cu資源化回收。經(jīng)回收Cu后的淋濾液再通過(guò)臭氧處理和加入4.5K培養(yǎng)基后,加入細(xì)菌培養(yǎng)后可使得淋濾液回用柱浸金屬環(huán)節(jié)。上述工藝最終實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)工藝下利用A.ferrooxidans菌柱浸回收WPCBs的Cu。經(jīng)核算上述Cu浸出工藝、淋濾液處理等工藝的經(jīng)濟(jì)成本后可知,本工藝經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【學(xué)位單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X705;TF811
【部分圖文】：

西南科技大學(xué)環(huán)境工程碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位論文 菌柱式浸出 WPCBs 中的 Cu實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 柱式浸出體系搭建浸出體系采用有機(jī)玻璃或塑料等制成。核心部件浸出柱三個(gè)部分組成、包括：空氣輸送系統(tǒng)、細(xì)菌培養(yǎng)系統(tǒng)、浸氣輸送系統(tǒng)由空氣閥、空氣過(guò)濾器、空氣流量計(jì)及均布曝由細(xì)菌培養(yǎng)箱、恒溫培養(yǎng)箱、氧化還原電位計(jì)組成；浸出、蠕動(dòng)泵組成。柱式浸出系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)下圖所示。

圖 2-2 實(shí)驗(yàn)所用的柱浸柱（單位：mm）Fig.2-2 The column used in the experiment（unit：mm）2 WPCBs 預(yù)處理所用到的 WPCBs 顆粒來(lái)源于廢舊計(jì)算機(jī)線(xiàn)路主板。人工用切割式破碎機(jī)（SM200，德國(guó) Retsch 公司，篩子直徑 取粒徑 8-10 mm 顆粒為試驗(yàn)樣品。試驗(yàn)前用 5 mol/LH2SO恒定，純水洗凈后烘干待用。取部分樣品磨細(xì)后用 ICP-0）測(cè)定金屬含量，三次實(shí)驗(yàn)取平均值。結(jié)果如下所示。表 2-1 WPCBs 主要金屬成分含量（%，W/W）Table 2-1 The main metal contents of WPCBs（%，W/W）Cu Fe Zn Al Pb Ni 25.00 1.62 3.02 3.21 2.63 1.38 3 細(xì)菌及培養(yǎng)基

圖 2-3 浸柱反應(yīng)示意圖Fig.2-3 The sketch of this column leaching experiment1.2 結(jié)果與討論u 的浸出濃度變化Bs 中 Cu 浸出濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如下圖所示。由圖可知， Cu>C>B>D；細(xì)菌參與的 A 和 C 浸提 Cu 效果顯著高于無(wú)細(xì)菌參與的2h 后浸出液 Cu2+濃度保持 1.6 mg/mL 以上，在 10 h 時(shí)達(dá)到最大浸/mL，浸出效果呈現(xiàn)出先加強(qiáng)后減弱的規(guī)律；C 中 Cu2+浸出濃度從 便趨勢(shì)減弱。B 中 Cu2+浸出濃度一直小于 0.06 mg/mL；D 未表現(xiàn)效果。A 和 C 反應(yīng)柱均有細(xì)菌參與，但浸出效果存在差異的原因液加入 H2SO4維持 pH=2.2 后保證了 pH 值的穩(wěn)定，從而維持ns 較好的生長(zhǎng)條件，細(xì)菌活性相對(duì)較高，此時(shí) A. ferrooxidans 代謝高的 Fe3+濃度，如反應(yīng)式(1)。Cu0則與 Fe3+反應(yīng)生成 Cu2+從而被浸
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