【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,電子產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短,以廢舊手機(jī)電路板為代表的電子垃圾數(shù)量逐年上升,并且廢舊手機(jī)板的部分組件構(gòu)成帶有強(qiáng)毒性,如若處理不當(dāng),對(duì)全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生無(wú)法修復(fù)損害,另一方面,廢舊手機(jī)板主板上以銅為首的金屬含量豐富,是一座無(wú)形的“能源礦山”。因此,對(duì)廢舊手機(jī)板上金屬的回收再利用,尤其是銅,已成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)。目前,濕法回收手機(jī)板上金屬的技術(shù)具有高靈活度、高回收率等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但是,試驗(yàn)中的化學(xué)試劑,如處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。因此,本文通過(guò)利用清潔試劑-離子液體與電解結(jié)合方式,去探究高效、清潔節(jié)能回收廢舊手機(jī)板上的銅的技術(shù)方法。本研究開(kāi)展的工作及其主要結(jié)論如下:(1)采用HNO_3-HF-HClO_4對(duì)拆卸破碎后的廢舊手機(jī)板進(jìn)行電熱板消解預(yù)處理,利用ICP-MS對(duì)廢舊手機(jī)板中金屬成分進(jìn)行測(cè)定。得到:廢舊手機(jī)板中銅含量最高,約83.31%。(2)以銅浸取率為評(píng)價(jià)指標(biāo),單因素試驗(yàn)探究離子液體浸取銅的影響因素,探討其反應(yīng)控制模型。得出最佳浸取條件為:BmimPF_6添加氯化鈉、雙氧水在50℃浸取120min,浸取率22.61%,浸取反應(yīng)為固膜控制模型,產(chǎn)生19.8 kJ/mol最低反應(yīng)活化能,為選擇適當(dāng)離子液體提供參考。(3)以金屬銅回收率為第一評(píng)價(jià)指標(biāo),電流效率為參考指標(biāo),設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn),研究普通電解沉積廢舊手機(jī)板中銅最佳電解液組成以及電解條件,通過(guò)SEM、EDS、XPS儀器分析測(cè)試手段,研究電解回收的銅形態(tài)及價(jià)態(tài)組成。試驗(yàn)結(jié)果得出:最佳電解條件:CuSO_4濃度:30g/L;NaCl濃度:40g/L;H_2SO_4濃度:150g/L;電流大小:0.5A;電解時(shí)間:5h;WPCBs給料量:5g,最高銅回收率81.24%,此時(shí)電流效率為69.12%。沉積粉末為致密的樹(shù)枝狀,銅含量81.03%,純銅單質(zhì)占62.06%,其余銅以CuCl形式存在。(4)根據(jù)以上兩組單因素試驗(yàn)結(jié)果,研究在最佳組合電解液中加入不同體積百分?jǐn)?shù)的離子液體的電導(dǎo)率,并使用Origin對(duì)其隨時(shí)間溫度變化進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合,得出:加入1%EmimCl或BmimPF_6時(shí),電導(dǎo)率降低明顯,符合Kohlraush關(guān)系。在加入1%EmimCl或2%BmimPF_6時(shí),溫度系數(shù)α最大,β最小。此時(shí)體積百分比變化對(duì)電導(dǎo)率的影響受溫度控制減弱。(5)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)方案優(yōu)化,在最優(yōu)試驗(yàn)參數(shù)條件下,研究添加BmimPF_6不同體積百分比對(duì)電解回收銅的影響。并通過(guò)SEM、EDS、XPS儀器分析測(cè)試手段,研究電解回收銅的形態(tài)以及價(jià)態(tài)組成。得出:當(dāng)CuSO_4-NaCl-H_2SO_4-BmimPF_6體系加入2%BmimPF_6時(shí),在50℃下對(duì)Cu的回收率最高,92.65%,此時(shí)電流效率為79.99%。所得銅幾乎全為銅單質(zhì),占99.64%。沉積粉末中,銅粉得到了明顯細(xì)化,表面更加致密、平整。整體來(lái)看,本文優(yōu)化以往廢舊手機(jī)板中提純銅的方案,探究最適離子液體與普通電解液配比作用下電解回收銅的最高回收率及最佳試驗(yàn)條件,建立可行的基于離子液體電解回收銅的操作模式。
【圖文】：

子廢物又稱“電子垃圾”( lectronic Waste，E-waste、Waste Electrical nic Equipment，WEEE)。主要包括電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、電視機(jī)等家計(jì)算機(jī)等通訊電子產(chǎn)品等電子科技的淘汰品。前美國(guó)是世界上電子設(shè)備產(chǎn)生以及電子垃圾制造最大的國(guó)家，每年產(chǎn)生物產(chǎn)品可高達(dá) 700 萬(wàn)噸至 800 萬(wàn)噸，平均每人每年制造電子廢物g[3]。在上個(gè)世紀(jì) 60 年代，平均一臺(tái)電腦可以運(yùn)作 10 年以上，但是如臺(tái)卻只能使用 3-4 年[4]。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署研究表明，從 2000 年到 2平均每年大約有 5 億臺(tái)報(bào)廢電腦產(chǎn)生[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[6]，2011 年，我國(guó)電子居民保有量為 83280 萬(wàn)臺(tái)，2013 年增長(zhǎng)到 181003 萬(wàn)臺(tái)。2001 年我國(guó)電論報(bào)廢量為 991 萬(wàn)臺(tái)，2014 年增長(zhǎng)到 11378 萬(wàn)臺(tái)。直至 2017 年，處理處理的廢舊電器電子產(chǎn)品中，電視機(jī) 4207.3 萬(wàn)臺(tái)，占比 52.6%，，占比較 2.5%；電冰箱 803.7 萬(wàn)臺(tái)，占比 10.1%，占比較去年增加 2.4%；洗衣 萬(wàn)臺(tái)，占比 17.0%，占比較去年增加 1.1%；房間空調(diào)器 397.8 萬(wàn)套，占占比較去年增加 2.3%；微型計(jì)算機(jī) 1226.5 萬(wàn)套，占比 15.3%，占比較 3.3%[7]。2017 年處理企業(yè)拆解處理廢舊電器電子產(chǎn)品情況見(jiàn)圖 2-1。

2 文獻(xiàn)綜述開(kāi)放以來(lái)，市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，人民生活水平提電子消費(fèi)品的產(chǎn)生。因此，我國(guó)也成為世界上最據(jù)國(guó)家數(shù)據(jù)預(yù)計(jì) 2020 年我國(guó)的電子廢物將高達(dá) 自 2010 年起，我國(guó)每年至少有 2000 萬(wàn)臺(tái)電腦、1洗衣機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)入報(bào)廢期[9]�；陔娮訌U物處理難度大、處理費(fèi)用高昂、容易國(guó)家將電子廢物轉(zhuǎn)移至其它發(fā)展中國(guó)家。約有 80出口至中國(guó)[10]，圖 2-2 是亞洲地區(qū)電子廢物流向全球最大的“電子垃圾回收站”。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TF811;X705

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本文編號(hào)：2666664