廢舊印刷線路板(Waste Printed Circuit Boards,WPCBs)中銅的高回收價值和有害物質潛在危害性使得對其進行資源化回收處置具有十分重要的意義。在諸多處理方法中,生物法具有綠色、經濟優勢。本論文根據生物法在WPCBs資源化運用中的研究成果,結合WPCBs淋濾液中Cu回收研究現狀,本課題使用柱式淋濾裝置,探討利用嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidan)柱浸WPCBs的Cu及閉路循環工藝。上述探究得出如下結論:柱式淋濾體系在浸出WPCBs中的Cu過程中,維持淋濾液pH=2.2有利于保持Fe~(2+)濃度、A.ferrooxidans生長、Cu浸出到淋濾液中。流速為20 mL/min的淋濾液體系較流速為40 m L/min的淋濾體系,其浸Cu效果更好。根據上述結果,調整浸出工藝,經過間斷性40 h浸提WPCBs中Cu,得到了Cu濃度為8673 mg/L的淋濾液。上述過程實現了單批次1000 g WPCBs顆粒的資源化處理。用臭氧降低淋濾液中TOC濃度,有利于電沉積回收淋濾液中的Cu。在超聲和45℃水浴溫度條件下,使用臭氧降低TOC濃度至408.86 mg/L,TOC去除率為42.89%。淋濾液中Cu的電沉積效率受電極材料、電流密度影響。選擇碳氈作為陰極極板材料、鈦合金板為陽極材料,在電流密度在250 A/m~2的條件下,經過5 h電沉積作用,從淋濾液中回收得到了Cu單質,Cu回收率達93.29%。再使用臭氧降低淋濾液TOC濃度,TOC濃度降至283 g/L。上述過程實現了WPCBs生物淋濾液中Cu的回收和淋濾液廢水處理。利用柱式淋濾液裝置浸出WPCBs中的金屬得到含Cu淋濾液后,采用臭氧對淋濾液處理后,再使用電沉積技術回收淋濾液中的Cu,實現WPCBs中Cu資源化回收。經回收Cu后的淋濾液再通過臭氧處理和加入4.5K培養基后,加入細菌培養后可使得淋濾液回用柱浸金屬環節。上述工藝最終實現閉路循環工藝下利用A.ferrooxidans菌柱浸回收WPCBs的Cu。經核算上述Cu浸出工藝、淋濾液處理等工藝的經濟成本后可知,本工藝經濟效益顯著。
【學位單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X705;TF811
【部分圖文】：

西南科技大學環境工程碩士專業學位論文 菌柱式浸出 WPCBs 中的 Cu實驗準備 柱式浸出體系搭建浸出體系采用有機玻璃或塑料等制成。核心部件浸出柱三個部分組成、包括：空氣輸送系統、細菌培養系統、浸氣輸送系統由空氣閥、空氣過濾器、空氣流量計及均布曝由細菌培養箱、恒溫培養箱、氧化還原電位計組成；浸出、蠕動泵組成。柱式浸出系統構成見下圖所示。

圖 2-2 實驗所用的柱浸柱（單位：mm）Fig.2-2 The column used in the experiment（unit：mm）2 WPCBs 預處理所用到的 WPCBs 顆粒來源于廢舊計算機線路主板。人工用切割式破碎機（SM200，德國 Retsch 公司，篩子直徑 取粒徑 8-10 mm 顆粒為試驗樣品。試驗前用 5 mol/LH2SO恒定，純水洗凈后烘干待用。取部分樣品磨細后用 ICP-0）測定金屬含量，三次實驗取平均值。結果如下所示。表 2-1 WPCBs 主要金屬成分含量（%，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 細菌及培養基

圖 2-3 浸柱反應示意圖Fig.2-3 The sketch of this column leaching experiment1.2 結果與討論u 的浸出濃度變化Bs 中 Cu 浸出濃度隨時間的變化關系如下圖所示。由圖可知， Cu>C>B>D；細菌參與的 A 和 C 浸提 Cu 效果顯著高于無細菌參與的2h 后浸出液 Cu2+濃度保持 1.6 mg/mL 以上，在 10 h 時達到最大浸/mL，浸出效果呈現出先加強后減弱的規律；C 中 Cu2+浸出濃度從 便趨勢減弱。B 中 Cu2+浸出濃度一直小于 0.06 mg/mL；D 未表現效果。A 和 C 反應柱均有細菌參與，但浸出效果存在差異的原因液加入 H2SO4維持 pH=2.2 后保證了 pH 值的穩定，從而維持ns 較好的生長條件，細菌活性相對較高，此時 A. ferrooxidans 代謝高的 Fe3+濃度，如反應式(1)。Cu0則與 Fe3+反應生成 Cu2+從而被浸
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本文編號：2891212