利用導(dǎo)電高分子納米纖維從電子廢棄物中回收金屬的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子廢棄物回收處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用導(dǎo)電高分子納米纖維從電子廢棄物中回收金屬的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子廢棄物(例如廢舊的印刷電路板等)中富含金、銀、鈀、鉬等貴重金屬和稀有金屬，其品位是普通原生礦石的幾十倍，被稱作為“城市礦山”。因此，作為增長最快、同時蘊含巨大的社會財富和資源的固體垃圾，電子廢棄物的資源化處理已成為當(dāng)今國內(nèi)外金屬再生行業(yè)的朝陽產(chǎn)業(yè)。
[0003]目前，電子廢棄物的處理與金屬資源的回收過程中多采用物理法和化學(xué)法相結(jié)合的方法，其中化學(xué)法多采用濕法冶金技術(shù)。該方法具體為:將破碎后的電子廢棄物碎片通過酸性或堿性液體溶浸，得到的液體再經(jīng)萃取、沉淀、置換、離子交換、電解、過濾以及蒸餾等一系列處理，最終得到高品位的金屬。該方法存在的問題是:金屬還原回收過程中往往耗用大量的氟化物、氰化物等劇毒試劑，并產(chǎn)生大量的酸堿廢液，如不采用妥善的辦法予以處理，將對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴重的污染和危害。
[0004]因此，如何妥善處理電子廢棄物、實現(xiàn)環(huán)境保護和資源再生，是人類社會面臨的重要難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有電子廢棄物回收處理技術(shù)的不足，提供一種從電子廢棄物中回收金屬的方法，該方法具有安全、無毒、高效和環(huán)保的優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明采用導(dǎo)電高分子材料，該導(dǎo)電高分子材料是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及它們的環(huán)取代衍生物、雜原子取代衍生物中的一種，將該導(dǎo)電高分子材料制成納米纖維狀后置于含有金屬成分的電子廢棄物浸取液中，即可自發(fā)地在纖維材料表面富集并還原金屬離子，過濾之后即可實現(xiàn)溶液中金屬成分的提取分離。具體包括以下步驟:
[0007]( I)制備導(dǎo)電高分子納米纖維
[0008]將所述導(dǎo)電高分子所對應(yīng)的單體與稀鹽酸溶液按照1:10?1:100的體積比進行混合，得到第一溶液；將過硫酸銨按固液比為1:10?1:100 (g/ml)溶于稀鹽酸溶液中，得到第二溶液；
[0009]將第一溶液與第二溶液迅速混合并劇烈震蕩，混合均勻后靜止I?3小時，將所得的固體產(chǎn)物過濾或高速離心分離后用氨水稀溶液去質(zhì)子化，然后清洗、干燥、再經(jīng)破碎、篩分，即可得到所需的導(dǎo)電高分子納米纖維；
[0010]作為優(yōu)選，上述步驟(I)中，所述的稀鹽酸溶液的濃度為0.1M?IM ;
[0011]作為優(yōu)選，上述步驟(I)中，所述的固體產(chǎn)物去質(zhì)子化后采用大量去離子水沖洗，然后在60?100°C真空干燥；
[0012](2)制備電子廢棄物酸浸取液
[0013]將電子廢棄物破碎為粒徑為0.05mm?5mm的顆粒，然后將該顆粒浸入酸液中，使其中所含的金屬離子溶于酸液，得到電子廢棄物酸浸取液；
[0014](3)從電子廢棄物酸浸取液中回收金屬
[0015]將步驟(I)制得的導(dǎo)電高分子納米纖維按照固液比為1:10 (mg/ml)?1:1 (mg/ml)加入到該電子廢棄物酸浸取液中，室溫下振蕩0.5?3小時，使該導(dǎo)電高分子納米纖維吸附并還原該電子廢棄物酸浸取液中的金屬離子；過濾分離，將含酸廢液經(jīng)濃縮處理后再利用，加工吸附金屬離子的導(dǎo)電高分子納米纖維置于熔煉爐中高溫熔煉，導(dǎo)電高分子納米纖維分解為氣體并經(jīng)堿液吸收，得到單質(zhì)金屬顆粒。
[0016]所述的步驟(2)中，所述的酸液不限，包括稀鹽酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液等。作為優(yōu)選，所述的電子廢棄物酸浸取液的pH值為I?5。
[0017]作為優(yōu)選，所述的導(dǎo)電高分子納米纖維置于900?1000°C的高溫熔爐中進行熔煉。
[0018]所述的金屬包括但不限于金、鉬、鈀、鉻、汞單質(zhì)金屬。它們的還原電位為:鉻(+1.330 伏特，Cr2O72- — Cr3+)、金(+0.930 伏特，AuCV — Au。)、鈀(+0.915 伏特，Pd2+ -Pd0),鉬(+0.758 伏特，PtCl42- — Pt。)、汞(+0.850 伏特，Hg2+ — Hg。(液態(tài)))、鉻(+0.300 伏特，Cr6+ — Cr3+)。
[0019]作為優(yōu)選，上述步驟(3)中，過濾分離后，將得到的含酸廢液經(jīng)濃縮處理可重復(fù)利用，固渣在酸性溶液中經(jīng)自發(fā)電化學(xué)氧化還原反應(yīng)可再生至初始低氧化態(tài)以重復(fù)使用，直至富集質(zhì)量為自重5?10倍的金屬成分或完全失效。
[0020]所述的廢棄物種類不限，包括電子廢棄物等。電子廢棄物為拆卸去除電池、電容、電阻等有用元器件后的電子廢棄物，其種類不限，包括電腦主板、電腦內(nèi)存條、手機主板等印刷電路板，銀行卡、公共交通卡、門禁卡等RFID卡片，手機SIM卡、IC電話卡等IC卡片以及生產(chǎn)上述產(chǎn)品時產(chǎn)生的邊角廢料中的一種或者兩種以上的組合物。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的從電子廢棄物中回收金屬的方法具有如下有益效果:
[0022](I)利用導(dǎo)電高分子處理電子廢棄物的酸浸取液，能夠高效、無能耗、環(huán)境友好地富集并還原酸浸取液中的金屬離子；并且，由于將導(dǎo)電高分子制成納米纖維狀，有效地增大了該導(dǎo)電高分子的比表面積，提高了其富集并還原金屬離子的能力，甚至當(dāng)金屬成分含量低至僅為數(shù)十ppm時也能夠被吸附并還原；
[0023](2)吸附了單質(zhì)金屬的導(dǎo)電高分子納米纖維經(jīng)高溫熔煉后可以獲得高純度 99.9%)的金屬，并且該導(dǎo)電高分子材料在熔煉時直接分解為氣體排出，含酸廢液經(jīng)過濃縮回收可再次利用，因此無任何副產(chǎn)品產(chǎn)生；
[0024](3)該導(dǎo)電高分子納米纖維無毒無害，并且能在含酸廢液中自發(fā)再生以重復(fù)使用，直至完全失效；
[0025]因此，該方法成本低、工藝簡單、廢氣廢液可實現(xiàn)零排放、金屬回收率高，能有效解決現(xiàn)有濕法處理工藝大量使用劇毒化學(xué)試劑且廢氣、廢液、廢渣排放容易造成二次污染的問題，可實現(xiàn)環(huán)境保護和資源回收的雙重目的，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前旦
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【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例1中的聚苯胺納米纖維吸附還原了酸浸取液中的金離子后的SEM 圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例1-2中的聚苯胺納米纖維加入鹽酸浸取液后溶液中的金成分量隨時間的變化圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。應(yīng)理解的是，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0029]實施例1:
[0030]本實施例中，導(dǎo)電高分子納米纖維的制備過程如下:
[0031](I)將0.3mL苯胺單體分散于1mllM鹽酸稀溶液中，得到第一溶液。將0.23g過硫酸銨溶于1mLlM鹽酸稀溶液中，得到第二溶液；然后，將第一溶液與第二溶液迅速混合并劇烈震蕩，混合均勻后靜止2小時；
[0032]( 2 )將步驟(I)反應(yīng)結(jié)束后得到的固體產(chǎn)物經(jīng)過濾或高速離心分離，然后用氨水稀溶液去質(zhì)子化，接著經(jīng)大量去離子水沖洗，在60°C下真空干燥，再經(jīng)破碎、篩分，得到聚苯胺納米纖維。
[0033]為了驗證上述制得的聚苯胺納米纖維吸附還原酸浸取液中金(Au)離子的能力，進行如下步驟(3)- (4)。
[0034](3)配制含金離子(Au3+)濃度為lOOppm、pH值為L 3的鹽酸浸取液，然后按照固液比(納米纖維/mg:鹽酸浸取液/ml)為1:5 (mg/ml)加入步驟(2)中得到的聚苯胺納米纖維，室溫下振蕩I小時，使該聚苯胺納米纖維充分吸附并還原溶液中的金離子，從而實現(xiàn)酸浸取液中極稀濃度的貴重金屬成分的富集與回收；
[0035](4)然后，過濾分離步驟(3)所得產(chǎn)物，得到含酸廢液與吸附金離子的聚苯胺納米纖維；將得到的含酸廢液經(jīng)濃縮處理后可重復(fù)利用，固渣在酸性溶液中自發(fā)再生至初始低氧化態(tài)并重復(fù)使用，直至富集質(zhì)量為自重5?10倍的金屬成分或完全失效；將吸附金離子的聚苯胺納米纖維置于900°C的高溫熔爐中進行熔煉，聚苯胺納米纖維分解為二氧化碳等氣體并經(jīng)堿液吸收后直接排放大氣，最終得到高純度O 99.9%)的單質(zhì)金顆粒。
[0036]上述步驟(4)中，吸附金離子的聚苯胺納米纖維的SEM圖如圖1所示，從圖中可以看出，經(jīng)步驟(3)處理后聚苯胺納米纖維充分吸附并還原了溶液中的金離子。
[0037]觀察上述鹽酸浸取液在步驟(3)處理過程中的金含量隨時間的變化，得到圖2中實施例1分支所示的金成分的反應(yīng)動力學(xué)圖。從該圖可以看出，利用該聚苯胺納米纖維能夠方便、高效地回收酸浸取液中的金成分。
[0038]同理，經(jīng)過實驗后發(fā)現(xiàn)利用上述聚苯胺納米纖維能夠方便、高效地回收酸浸取液中的汞、銀、錫、鉻、鉬、鈀等成分。
[0039]因此，利用上述制得的聚苯胺納米纖維能夠回收電子廢棄物中的金屬，具體方法如下:
[0040](I)將電子廢棄物破碎為粒徑為0.05mm?5mm的顆粒，然后將該顆粒浸入酸液中，使其中所含的金屬離子溶于酸液，得到電子廢棄物酸浸取液；
[0041](2)將步驟(2)制得的聚苯胺納米纖維按照固液比為1:10 (mg/ml)?1:1 (mg/ml)加入到該電子廢棄物酸浸取液中，室溫下振蕩0.5?3小時，使該聚苯胺納米纖維吸附并還原該電子廢棄物酸浸取液中的金屬離子；然后，過濾分離，將含酸廢液經(jīng)濃縮處理后再利用，加工吸附金屬離子的聚苯胺納米纖維置于熔煉爐中高溫熔煉，聚苯胺納米纖維分解為氣體并經(jīng)堿液吸收，得到單質(zhì)金屬顆粒。
[0042]實施例2:
[0043]本實施例中的導(dǎo)電高分子納米纖維與實施例1完全相同，均為聚苯胺納米纖維。其制備方法也與實施例1中的完全相同。
[0044]為了驗證上述制得的聚苯胺納米纖維吸附還原鹽酸浸取液中金(Au)離子的能力，所進行的步驟與實施例1基本相同，唯一不同的是在步驟(3)中配制含金離子(Au3+)濃度為20ppm、pH值為1.3的鹽酸浸取液。
[0045]鹽酸浸取液中加入該聚苯胺納米纖維后的金含量隨時間的變化如圖2中的實施例2分支所示。從該圖可以看出，與實施例1相同，