PEG-NOx体系催化氧化废电路板提铜、锡及其机理研究

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近年来,随着电子产业技术发展和电子产品更新换代速度的加快,产生了大量的电子废弃物。日益增长的电子废弃物给地球生态和人类生活环境带来巨大的威胁,如何对电子废弃物进行高效收集并合理、安全的处置已成为社会迫切关注的问题。电路板是各类电子产品最基本且不可或缺的重要组成部分,具有组成复杂、环境危害大、回收价值高等特点,因此对废电路板进行资源化、无害化和减量化处理具有十分重要的意义。本论文以废电路板的资源化回收为目的,将废电路板加热脱焊后,进行人工拆解和分选,将分选出来的不同组分分别用研磨机破碎,然后用ICP-AES、XRD、元素分析仪以及GC-MS进行综合分析,确定其资源特性和可能的环境危害性。测试结果表明废电路板中的组成比例大致为金属:有机物:其它非金属=4:4:2;金属元素中,除了电容和焊锡,铜在各部件中含量均最高;贵金属中,Au在芯片中的分布远远高于其它各部件;废电路板中主要存在的是单质的Cu、Sn、Pb等元素,以及无定形的A12O3、Sb2O3等;热解产物大多是苯酚以及一些含有苯环的有机物。在本课题组前期研究的基础上,以PEG(聚乙二醇)-NOx作为催化氧化剂,在全封闭装置中对废电路板的金属粉末进行催化氧化反应,对其中的基本金属进行浸出,实验了影响催化氧化效果的主要因素,探讨了相关反应机理。实验表明使用PEG-NOx作为催化氧化剂具有良好的催化氧化效果,在最佳条件下以Cu为标志性元素基本金属几乎完全被浸出;以NZ988作萃取剂,对Cu的萃取效率在99%以上,且选择性较好,除了Cu和Sn外,对其它元素几乎不萃取。为避免Sn对后续提Cu工艺的干扰,同时尽量完全的提取废电路板中的Sn,对膨胀石墨吸附Sn前后进行了多种表征,研究了使用膨胀石墨吸附Sn的实验条件、效果以及机理,并研究了使用膨胀石墨去除和富集废电路板反萃液中Sn的可行性。实验结果表明膨胀石墨对Sn具有很好的吸附效果,在最佳条件下对Sn的有效去除率可达到98%以上,同时几乎不吸附溶液中的Cu,受温度等环境因素较小,可安全高效地吸附去除废电路板中的Sn。为进一步提高催化氧化效率,便于试剂的回收和循环使用,研究了使用膨胀石墨以及膨胀石墨协同PEG作用,以提高NOx中氧的转移效率。实验结果表明PEG协同EG对NOx的氧转移效率要明显高于单独用PEG或是EG,说明在NOx氧转移时PEG和EG具有明显的协同作用。在温度0℃,流速0.5L/min,NOX初始浓度0.025mol,吸附剂EG质量0.015g混匀20mL PEG条件下,对NOx的吸附率可达90%以上。为了进一步促进NOx中的NO转化为N02,研究了使用氧化石墨烯(GO)负载C0304做为催化剂,在PMS作为NOx吸附剂的条件下对NOx进行催化氧化,通过XRD、FT-IR、RAMAN、SEM以及TEM等现代分析测试仪器对GO及GO负载C0304进行表征,实验了所制备的催化剂GO负载Co304对于NOx的催化氧化效果,并考察了相关因素对于催化氧化效果的影响。实验表明GO负载C0304做为催化氧化剂,比单独使用PMS做催化氧化剂的氧化效率有显著提高。
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