CN102206751B - 微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理废旧线路板(PCB)的方法，尤其是一种微电场作用下利用微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法。其采用如下步骤完成：(1)获取嗜酸菌；(2)嗜酸菌在9K培养基中放大培养，制成菌液；(3)破碎处理废旧线路板；(4)将破碎好的线路板粉末加入到含有菌液的微生物反应器中；(5)在微生物反应器中加入10-20mA微电场；(6)回收阴极上的金属；(7)回收余下的非金属。本发明不仅能够继承微生物湿法冶金的全部优点，而且能够改变微生物生活体系中重金属离子浓度，使微生物反应能持续进行，从而缩短整个工艺流程，节约成本，避免产生污水及废气。提高微生物浸出效率。

Description

微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理废旧线路板(PCB)的方法，尤其是一种微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法。
背景技术：
目前处理PCB的方法有很多，一般分为以下几类：火法冶金、湿法冶金、机械处理法、微生物法。
火法冶金和湿法冶金主要用于金、银等贵金属的回收，它工艺简单，但成本高，二次污染严重，特别是对普通金属的回收不实用。机械分选工艺虽比火法冶金和湿法冶金复杂一些，但其二次污染小，因此，对废弃印刷线路板中各种金属的综合利用具有较高的使用价值。但是，由于机械分选的前提是被分离的物质必须单体解离，达到单体解离的方法通常是破碎，在废弃印刷线路板中金属和非金属之间是靠涂膜等工艺结合在一起的，通过适当的设备和破碎方法，可以使金属和非金属单体解离。但其中各种金属之间是以合金、镀层或焊接的方式结合在一起的，用机械破碎很难使金属单体解离，所以，机械分选方法宜作为辅助手段与其它方法一起使用。微生物湿法冶金不仅具有污染少、工作条件温和、流程短、成本低、投资少等优点，而且在矿冶工程的应用上具有矿物适用性广的特点，在传统技术难处理的复杂矿、低品味表土矿、废弃矿等的回收当中具有独特的优势。但存在不能连续处理的致命弱点，一般采用一段式和二段式处理法。培养一批处理一批。
发明内容：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其采用如下步骤完成：
(1)获取嗜酸菌；
(2)嗜酸菌在9K培养基中放大培养，制成菌液；
(3)破碎处理废旧线路板；
(4)将破碎好的线路板粉末加入到含有菌液的微生物反应器中；
(5)在微生物反应器中加入10-20mA微电场；
(6)回收阴极上的金属；
(7)回收余下的非金属。
本发明不仅能够继承微生物湿法冶金的全部优点，而且能够改变微生物生活体系中重金属离子浓度，使微生物反应能持续进行，从而缩短整个工艺流程，节约成本，避免产生污水及废气。提高微生物浸出效率。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明与一段式及二段式等方法下的代谢活力的比较图。
图3为本发明与一段式及二段式等方法下的浸出率比较。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法(结合图1所示)，其原理采用的是在微生物反应器的内部加装若干微电极，使之产生若干微电场单元。在一定的电场强度下，促进微生物的生长，并且将反应体系中的重金属离子电解吸附在阴极上。降低体系中的重金属含量，防止微生物受重金属抑制，在阴极上又收集了金属，一举两得。此种方法不同于普通两段式浸矿法，它在回收的关键部位加入了微电场，给体系提供额外能量，促进微生物代谢，同时也提高PCB中金属的浸出速率。
该在微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其具体步骤为：
(1)获取嗜酸菌：
本发明所用菌种为氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans，T.f菌)，菌种分离源为含有机物、无机物、微生物及微生物的代谢产物的活性污泥，取泥50ml接种至9K培养基，120r/min，25-30℃，4-7天，再反复转移8次，借助培养基的酸性淘汰杂菌，纯化菌种。经纯化后，以9K固体培养基涂布培养，挑单克隆。分离株进行16S rDNA序列对比分析，确定菌种。
(2)嗜酸菌在9K培养基中放大培养，制成菌液：
将氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans，T.f菌)按照10％的接种比例接种到9K液体培养基，恒温25-30℃、pH2.13、转速120r/min培养4-5天，镜检菌密度在6.8×107/ml。
(3)破碎处理废旧线路板：
首先手工或机械破碎线路板，再经高速粉碎机粉碎后用45目国家标准分析筛筛选。取筛下产物，105℃烘干1小时。再用60目和75目国家标准分析筛和顶击式震筛处理后得到直径0.2mm-0.28mm的粉碎产物。
(4)将破碎好的PCB粉末加入到含有菌液的微生物反应器中：
将破碎的PCB粉末加入到含有菌液的微生物反应器中，加入浓度为30g/L。25-30℃匀速搅拌120r/min。
(5)在微生物反应器中加入10-20mA微电场；
(6)回收阴极上的金属；
(7)回收余下的非金属。
上述步骤(4)、(5)中的反应如下：
Figure BSA00000485189600041
氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下，以Fe2+为能源，以空气中CO2为碳源生长，将Fe2+氧化成Fe3+
2Fe3++Cu0→2Fe2++Cu2+
Fe3+氧化金属铜(Cu0)，生成Cu2+和Fe2+
在微生物反应器中施加10-20mA电流，有效促进微生物的生长代谢。降低体系中Cu2的浓度，
Cu2++2e-→Cu0
浸出3-5天Cu浸出率达到99％。
同时在上述方法中，其菌液可循环利用，所以无需每次都重新另外培养新的菌液。
通过本发明与二步浸出法作对比实验，结合图2、3所示，结果显示在初始2小时内浸出效果大致一样，在3小时后浸出率显著提升。而在1天以后本发明的Cu2+浓度基本不发生改变了。而对照组二步浸出法的Cu2+浓度继续升高。而本发明阴极上的Cu质量持续增加。

Claims (5)

1.一种微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其特征是：所述方法采用如下步骤完成：
(1)获取氧化亚铁硫杆菌；
(2)氧化亚铁硫杆菌在9K培养基中放大培养，制成菌液；
(3)破碎处理废旧线路板；
(4)将破碎好的线路板粉末加入到含有菌液的微生物反应器中；
(5)在微生物反应器中加入10-20mA微电场；
(6)回收阴极上的金属；
(7)回收余下的非金属。
2.根据权利要求1所述的微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其特征是：所述步骤(1)中采用如下方式获取氧化亚铁硫杆菌：菌种分离源为含有机物、无机物、微生物及微生物的代谢产物的活性污泥，取泥50ml接种至9K培养基，120r/min，25-30℃，培养4-7天；反复转接8次后，借助培养基的酸性淘汰杂菌，纯化菌种；经纯化后，以9K固体培养基涂布培养，挑单克隆；分离株进行16S rDNA序列对比分析，确定菌种。
3.根据权利要求1所述的微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其特征是：所述步骤(2)采用如下方式完成：将氧化亚铁硫杆菌按照10％的接种比例接种到9K液体培养基，恒温25-30℃、pH2.13、转速120r/min培养4-5天，镜检菌密度在6.8×107/ml。
4.根据权利要求1所述的微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其特征是：在所述步骤(4)中，线路板粉末占菌液浓度为30g/L。
5.根据权利要求1所述的微电场作用下微生物代谢产物连续回收线路板中铜的方法，其特征是：所述步骤(4)的实施条件为：在25-30℃下匀速搅拌120r/min。
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