利用A.f菌柱浸回收WPCBs的Cu及闭路循环工艺探究

发布时间：2020-11-20 09:27

　　 废旧印刷线路板(Waste Printed Circuit Boards,WPCBs)中铜的高回收价值和有害物质潜在危害性使得对其进行资源化回收处置具有十分重要的意义。在诸多处理方法中,生物法具有绿色、经济优势。本论文根据生物法在WPCBs资源化运用中的研究成果,结合WPCBs淋滤液中Cu回收研究现状,本课题使用柱式淋滤装置,探讨利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidan)柱浸WPCBs的Cu及闭路循环工艺。上述探究得出如下结论:柱式淋滤体系在浸出WPCBs中的Cu过程中,维持淋滤液pH=2.2有利于保持Fe~(2+)浓度、A.ferrooxidans生长、Cu浸出到淋滤液中。流速为20 mL/min的淋滤液体系较流速为40 m L/min的淋滤体系,其浸Cu效果更好。根据上述结果,调整浸出工艺,经过间断性40 h浸提WPCBs中Cu,得到了Cu浓度为8673 mg/L的淋滤液。上述过程实现了单批次1000 g WPCBs颗粒的资源化处理。用臭氧降低淋滤液中TOC浓度,有利于电沉积回收淋滤液中的Cu。在超声和45℃水浴温度条件下,使用臭氧降低TOC浓度至408.86 mg/L,TOC去除率为42.89%。淋滤液中Cu的电沉积效率受电极材料、电流密度影响。选择碳毡作为阴极极板材料、钛合金板为阳极材料,在电流密度在250 A/m~2的条件下,经过5 h电沉积作用,从淋滤液中回收得到了Cu单质,Cu回收率达93.29%。再使用臭氧降低淋滤液TOC浓度,TOC浓度降至283 g/L。上述过程实现了WPCBs生物淋滤液中Cu的回收和淋滤液废水处理。利用柱式淋滤液装置浸出WPCBs中的金属得到含Cu淋滤液后,采用臭氧对淋滤液处理后,再使用电沉积技术回收淋滤液中的Cu,实现WPCBs中Cu资源化回收。经回收Cu后的淋滤液再通过臭氧处理和加入4.5K培养基后,加入细菌培养后可使得淋滤液回用柱浸金属环节。上述工艺最终实现闭路循环工艺下利用A.ferrooxidans菌柱浸回收WPCBs的Cu。经核算上述Cu浸出工艺、淋滤液处理等工艺的经济成本后可知,本工艺经济效益显著。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X705;TF811
【部分图文】：

西南科技大学环境工程硕士专业学位论文 菌柱式浸出 WPCBs 中的 Cu实验准备 柱式浸出体系搭建浸出体系采用有机玻璃或塑料等制成。核心部件浸出柱三个部分组成、包括：空气输送系统、细菌培养系统、浸气输送系统由空气阀、空气过滤器、空气流量计及均布曝由细菌培养箱、恒温培养箱、氧化还原电位计组成；浸出、蠕动泵组成。柱式浸出系统构成见下图所示。

图 2-2 实验所用的柱浸柱（单位：mm）Fig.2-2 The column used in the experiment（unit：mm）2 WPCBs 预处理所用到的 WPCBs 颗粒来源于废旧计算机线路主板。人工用切割式破碎机（SM200，德国 Retsch 公司，筛子直径 取粒径 8-10 mm 颗粒为试验样品。试验前用 5 mol/LH2SO恒定，纯水洗净后烘干待用。取部分样品磨细后用 ICP-0）测定金属含量，三次实验取平均值。结果如下所示。表 2-1 WPCBs 主要金属成分含量（%，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 细菌及培养基

图 2-3 浸柱反应示意图Fig.2-3 The sketch of this column leaching experiment1.2 结果与讨论u 的浸出浓度变化Bs 中 Cu 浸出浓度随时间的变化关系如下图所示。由图可知， Cu>C>B>D；细菌参与的 A 和 C 浸提 Cu 效果显著高于无细菌参与的2h 后浸出液 Cu2+浓度保持 1.6 mg/mL 以上，在 10 h 时达到最大浸/mL，浸出效果呈现出先加强后减弱的规律；C 中 Cu2+浸出浓度从 便趋势减弱。B 中 Cu2+浸出浓度一直小于 0.06 mg/mL；D 未表现效果。A 和 C 反应柱均有细菌参与，但浸出效果存在差异的原因液加入 H2SO4维持 pH=2.2 后保证了 pH 值的稳定，从而维持ns 较好的生长条件，细菌活性相对较高，此时 A. ferrooxidans 代谢高的 Fe3+浓度，如反应式(1)。Cu0则与 Fe3+反应生成 Cu2+从而被浸
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本文编号：2891212