废弃线路板中铜和非金属材料的资源化研究

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目前,废弃线路板的污染防治与资源化成为环境领域的研究热点之一。本文在概述废弃线路板主要处理技术的基础上,对不同处理技术的优势及存在的问题进行分析和评价,同时介绍了微生物浸出技术的特点及优势。借鉴微生物浸出在资源与环境中研究与应用的经验,提出采用氧化亚铁硫杆菌浸出废弃线路板粉末中Cu,并采用模压成型技术将玻璃纤维树脂粉末压制为建筑材料的废弃线路板污染防治与资源化的研究思路。本文研究了初始Fe2+浓度、线路板粉末添加水平、浸出温度和浸出pH值对线路板粉末中Cu浸出的影响,以及浸出过程中的一些基础理论,同时对玻璃纤维树脂粉末的模压成型作了初步研究。主要结论如下: (1)初始Fe2+浓度对Cu的浸出速度和浸出率都有明显的影响。对于初始Fe2+浓度为5.5g和9.0g/L的溶液,在浸出7d后,线路板粉末中Cu浸出完全。而对于初始Fe2+浓度为2.0g/L的溶液,由于pH的升高,导致Fe离子沉淀完全,在浸出5d后,Cu浸出停止,浸出率只有74.9%。 (2)对于线路板粉末添加量为10g/L和20g/L的溶液,在浸出11d后,Cu浸出完全;而对于线路板粉末添加量为50g/L和100g/L的溶液,浸出的周期相对较长,在浸出15d后,Cu浸出完全。 (3)浸出温度越高,线路板粉末中Cu的浸出速率越快。温度为35℃和30℃的溶液,在浸出5d后,线路板粉末中Cu浸出完全。而温度为25℃的溶液,在浸出9d后,线路板粉末中Cu才浸出完全。但是浸出温度越高,Fe3+水解沉淀的速率越快,溶液中总Fe浓度越低。 (4)在浸出过程中,对溶液的pH进行调节,在三种不同pH值下,在浸出5d后,线路板粉末中Cu均浸出完全。pH越低,Fe3+的水解沉淀越少,对维持溶液中的总Fe浓度起到很好的作用。 (5)T.ferrooxidans菌在6h内在线路板粉末上达到吸附平衡,吸附在线路板粉末上的生物量占系统总生物量的72~82%。T.ferrooxidans菌的直接作用和间接作用共同导致Cu的浸出,但是T.ferrooxidans菌的直接浸出作用更为重要。 (6)Ag2SO4的添加,有利于线路板粉末中Cu的浸出,原因是浸出体系中形成了原电池反应,Cu作为阳极,更容易失去电子被氧化。 (7)固化剂和环氧树脂的比值为1:1时,玻璃纤维树脂粉末模压成型压制品的抗压强度最好,且随着固化剂和环氧树脂添加量的增加,抗压强度增大。当固化剂和环氧树脂的添加量为20/20(g/g)时,压制品的抗压强度达到304.3M Pa,是固化剂和环氧树脂添加量为15/15(g/g)时的3倍。
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