印刷电路板是极为重要的电子部件,是电子元器件的支撑体。随着电子产品的广泛普及,其更新换代的速度也越来越快,随之也带来了大量印刷线路板的废弃,因此废旧印刷线路板(Waste printed circuit boards,简称WPCBs)中残留的金属带来的环境污染与资源浪费也日益引起人们的重视。WPCBs中金属占到了30%以上,包括铜、锡、锌、铅、铁、镍、金、银等多种金属,其中金属铜的含量最多,占总金属质量的50%左右,且金属品位已经达到甚至远远超过原矿的金属品位,因此对废旧印刷线路板上铜的回收成为着重点之一。但现阶段在中国对于WPCBs中铜多是通过焚烧的方法被回收,而金等贵金属多采用强酸强碱和强氧化剂作为溶剂的湿法冶金技术,这些粗暴的方法产生了大量对环境有害的废水废气,造成了极大的二次污染,这与资源回收与可持续发展的理念相悖。因此,迫切需要寻找绿色溶剂,使用清洁环保的技术回收WPCBs中的金属。低共熔溶剂(Deep eutectic solvent,简称DES)是一种新型的绿色溶剂,利用许多过渡金属在低共熔溶剂中独特的电化学性质,将作其为电解液对金属铜进行电化学行为的研究也被大量报道。铜在氯化胆碱系低共熔溶剂(如氯化胆碱-乙二醇)中的氧化,大量的氯离子的存在负移了Cu(Ⅰ)/Cu(0)的电极电位,从而使铜的溶出通过一电子的转移就能实现,极大节省了用电。所以利用低共熔溶剂对WPCBs中的铜通过电化学方法进行回收其本质也是一种湿法冶金技术,并且能通过其独特的电化学性质实现一步回收,节约很多时间和能耗。然而由于存在氯化胆碱类低共熔溶剂依然粘度较高,离子的扩散作用缓慢等问题,还达不到实际的需要。另外需要注意的是铜在溶出过程中会生成短时难以溶解的氯化亚铜,堆积在PCB表面,产生明显的钝化现象,此过程会大大降低电流密度,也是亟待解决的问题之一。本研究则是为研究废旧印刷线路版中铜的回收,以印刷线路板的基材覆铜板(Copper clad laminate,简称CCL)为研究对象,使用氯化胆碱水溶液(Ch Cl-H2O)作为电解液,研究了铜在其中的电化学行为,并设计了两种电化学装置。电化学行为研究证明了Ch Cl-H2O其性质介于低共熔溶剂和水溶液之间,铜在其中的电化学行为与在DES中类似,且Ch Cl-H2O具有更好的离子导电性。设计的电解装置在比较温和的条件和较短的时间内,在阳极处使用柔性碳毡作为接触电极剥离废旧印刷线路板中金属铜的同时,于阴极处通过沉积的方法回收铜单质。实验研究表明,电解受到氯化胆碱、添加剂和超声功率的影响。在使用0.1 M Cu Cl-0.025M AA-50%Ch Cl-H2O电解液以及100 W超声功率下,电流密度、阳极电流效率、铜回收率分别有20 m A·cm-2、98.0%、93.7%。另外研究了电解镀金PCB剥离回收镀金层。液流电池装置在负极有效剥离废旧印刷线路板中金属铜的同时,将反应的化学能转化为电能,达到能量回收的目的。实验研究表明Ch Cl-H2O电解液优于氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂,能够在20 m A下恒电流放电,初始电压为0.5V。电解在4800 s终止,累计输出电能43.84 J,铜的剥离率为73.8%。