基于离子液体的电解法回收废旧手机板中铜的应用研究

发布时间：2020-05-16 11:23

【摘要】：随着经济社会的发展,电子产品更新换代周期缩短,以废旧手机电路板为代表的电子垃圾数量逐年上升,并且废旧手机板的部分组件构成带有强毒性,如若处理不当,对全球生态环境产生无法修复损害,另一方面,废旧手机板主板上以铜为首的金属含量丰富,是一座无形的“能源矿山”。因此,对废旧手机板上金属的回收再利用,尤其是铜,已成为当今研究热点。目前,湿法回收手机板上金属的技术具有高灵活度、高回收率等优点被广泛应用。但是,试验中的化学试剂,如处理不当会对环境产生严重的二次污染。因此,本文通过利用清洁试剂-离子液体与电解结合方式,去探究高效、清洁节能回收废旧手机板上的铜的技术方法。本研究开展的工作及其主要结论如下:(1)采用HNO_3-HF-HClO_4对拆卸破碎后的废旧手机板进行电热板消解预处理,利用ICP-MS对废旧手机板中金属成分进行测定。得到:废旧手机板中铜含量最高,约83.31%。(2)以铜浸取率为评价指标,单因素试验探究离子液体浸取铜的影响因素,探讨其反应控制模型。得出最佳浸取条件为:BmimPF_6添加氯化钠、双氧水在50℃浸取120min,浸取率22.61%,浸取反应为固膜控制模型,产生19.8 kJ/mol最低反应活化能,为选择适当离子液体提供参考。(3)以金属铜回收率为第一评价指标,电流效率为参考指标,设计单因素试验,研究普通电解沉积废旧手机板中铜最佳电解液组成以及电解条件,通过SEM、EDS、XPS仪器分析测试手段,研究电解回收的铜形态及价态组成。试验结果得出:最佳电解条件:CuSO_4浓度:30g/L;NaCl浓度:40g/L;H_2SO_4浓度:150g/L;电流大小:0.5A;电解时间:5h;WPCBs给料量:5g,最高铜回收率81.24%,此时电流效率为69.12%。沉积粉末为致密的树枝状,铜含量81.03%,纯铜单质占62.06%,其余铜以CuCl形式存在。(4)根据以上两组单因素试验结果,研究在最佳组合电解液中加入不同体积百分数的离子液体的电导率,并使用Origin对其随时间温度变化进行数字拟合,得出:加入1%EmimCl或BmimPF_6时,电导率降低明显,符合Kohlraush关系。在加入1%EmimCl或2%BmimPF_6时,温度系数α最大,β最小。此时体积百分比变化对电导率的影响受温度控制减弱。(5)经过试验方案优化,在最优试验参数条件下,研究添加BmimPF_6不同体积百分比对电解回收铜的影响。并通过SEM、EDS、XPS仪器分析测试手段,研究电解回收铜的形态以及价态组成。得出:当CuSO_4-NaCl-H_2SO_4-BmimPF_6体系加入2%BmimPF_6时,在50℃下对Cu的回收率最高,92.65%,此时电流效率为79.99%。所得铜几乎全为铜单质,占99.64%。沉积粉末中,铜粉得到了明显细化,表面更加致密、平整。整体来看,本文优化以往废旧手机板中提纯铜的方案,探究最适离子液体与普通电解液配比作用下电解回收铜的最高回收率及最佳试验条件,建立可行的基于离子液体电解回收铜的操作模式。
【图文】：

子废物又称“电子垃圾”( lectronic Waste，E-waste、Waste Electrical nic Equipment，WEEE)。主要包括电冰箱、空调、洗衣机、电视机等家计算机等通讯电子产品等电子科技的淘汰品。前美国是世界上电子设备产生以及电子垃圾制造最大的国家，每年产生物产品可高达 700 万吨至 800 万吨，平均每人每年制造电子废物g[3]。在上个世纪 60 年代，平均一台电脑可以运作 10 年以上，但是如台却只能使用 3-4 年[4]。美国环境保护署研究表明，从 2000 年到 2平均每年大约有 5 亿台报废电脑产生[5]。据统计[6]，2011 年，我国电子居民保有量为 83280 万台，2013 年增长到 181003 万台。2001 年我国电论报废量为 991 万台，2014 年增长到 11378 万台。直至 2017 年，处理处理的废旧电器电子产品中，电视机 4207.3 万台，占比 52.6%，，占比较 2.5%；电冰箱 803.7 万台，占比 10.1%，占比较去年增加 2.4%；洗衣 万台，占比 17.0%，占比较去年增加 1.1%；房间空调器 397.8 万套，占占比较去年增加 2.3%；微型计算机 1226.5 万套，占比 15.3%，占比较 3.3%[7]。2017 年处理企业拆解处理废旧电器电子产品情况见图 2-1。

2 文献综述开放以来，市场需求不断扩大，人民生活水平提电子消费品的产生。因此，我国也成为世界上最据国家数据预计 2020 年我国的电子废物将高达 自 2010 年起，我国每年至少有 2000 万台电脑、1洗衣机等电子设备进入报废期[9]。基于电子废物处理难度大、处理费用高昂、容易国家将电子废物转移至其它发展中国家。约有 80出口至中国[10]，图 2-2 是亚洲地区电子废物流向全球最大的“电子垃圾回收站”。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF811;X705

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周婧;;标准化推动我国废旧手机回收产业发展的研究[J];质量与标准化;2018年01期

2 王海军;张悦;;辽宁省废旧手机回收现状调查及对策建议[J];辽宁经济;2018年07期

3 贺涛;习楠;何光伟;;废旧手机 隐形金矿[J];资源再生;2017年02期

4 王新喜;;回收废旧手机会成为一个大生意[J];金融经济;2017年15期

5 ;最新赚钱好项目废旧手机回收函授培训[J];农村百事通;2015年06期

6 ;最新赚钱好项目废旧手机回收函授培训[J];农村百事通;2015年05期

7 刘国信;;谨防废旧手机成“杀手”[J];大众标准化;2015年06期

8 任万杰;;外国如何处理废旧手机[J];华人时刊;2018年Z1期

9 王佑莹;马洁;马步青;;中国废旧手机回收现状及回收模式研究[J];经济师;2013年06期

10 沧海;;废旧手机回收何时变“绿”[J];电脑爱好者;2012年11期

相关会议论文 前5条

1 周婧;;标准化推动我国废旧手机回收产业发展的研究[A];第十五届中国标准化论坛论文集[C];2018年

2 刘奥彬;;生产者责任延伸制度下废旧手机回收实验的几个关键问题[A];21世纪数量经济学（第17卷）[C];2016年

3 ;废旧手机是一座富矿 6700部可提炼黄金700克至1400克[A];再生资源工作通讯2015年第6期（总第248期）[C];2015年

4 郝文清;;论手机道德[A];“第二届中国伦理学青年论坛”暨“首届中国伦理学十大杰出青年学者颁奖大会”论文集[C];2012年

5 何益波;李立清;;关于我国废旧手机回收和利用的研究[A];第二届固体废物处理技术与工程设计全国学术会议专辑[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 王菡娟;废旧手机：移动的矿山待唤醒[N];人民政协报;2019年

2 本报记者 曾玲;废旧手机，该何去何从？[N];常德日报;2019年

3 本报记者 桑雪骐;让废旧手机有个安全的好去处[N];中国消费者报;2018年

4 中国城市报记者 乔妙妙;废旧手机如何回收再利用？[N];中国城市报;2018年

5 本报记者 庞黎鑫;废旧手机回收 好尴尬呀[N];消费日报;2017年

6 唐卫毅;10多亿部废旧手机谁来回收拆解[N];青岛日报;2017年

7 本报记者 苏弘华;翻新机销售鱼目混珠 回收制度不明酿隐患[N];通信信息报;2017年

8 本报记者 赵贝佳;废旧手机往哪儿去？[N];人民日报;2017年

9 记者 高原雪 实习生 董达;“隐形金矿”为何乏人问津[N];河北日报;2017年

10 吕绍刚;废旧手机去了哪里？[N];新农村商报;2017年

相关博士学位论文 前1条

1 魏长宽;废旧手机电池回收利用研究[D];中国海洋大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨佳欣;基于离子液体的电解法回收废旧手机板中铜的应用研究[D];中国矿业大学;2019年

2 韩俊;废旧手机电路板浮选矿浆分散强化及分选试验研究[D];中国矿业大学;2019年

3 黄蓉;基于EPR制度的废旧手机回收系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2019年

4 刘奥彬;电子类生活垃圾回收合作博弈研究[D];北京信息科技大学;2018年

5 任光睿;新乡市第三方废旧手机回收企业盈利因素研究[D];河南师范大学;2018年

6 翟辉;基于优化蚁群算法的废旧手机回收站逆向物流路径优化问题研究[D];华南理工大学;2018年

7 陈宇;电子垃圾毒性演变[D];西南科技大学;2018年

8 雒骏;兰州市废旧手机回收处理体系研究[D];兰州交通大学;2017年

9 任潜洋;基于手机信令数据挖掘的废旧手机回收网络研究[D];西南交通大学;2017年

10 孙力夫;基于基尼系数和鲁棒优化的废旧手机处理设施选址优化方法研究[D];东北大学;2012年

本文编号：2666664