东莞银浆回收,金浸出率理论上可达79

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2020年6月3日16:23:38
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东莞银浆回收,金浸出率理论上可达79
东莞银浆回收,金浸出率理论上可达79
提高废弃线路板两步生物浸出金回收率的优化
吴李川,陈茂,谢鸿观
成都理工大学环境学院,成都
摘要:采用两步生物浸出法浸提废弃线路板中的金属。第一步利用氧化亚铁硫杆菌浸提废弃线路板中的铜并探讨了其影响因素,第二步选用紫色色杆菌浸提第一步处理后残留物中的金,在单因素试验基础
上,以金的浸出率为响应值,采用-设计,利用-软件对响应值进行4因素
3水平的多元二次回归拟合分析,从而提高浸金率。结果显示,氧化亚铁硫杆菌在2.0、2+浓度44.3/,粒径75~147μ,粉末添加量0.5的条件下,4能提取99的铜;在第二步中,使用响应面确定最佳浸出条件为:10.5、甘氨酸4.02/、硫酸镁5.67/、温度31.0℃,金浸出率可
达72.58。
关键词:氧化亚铁硫杆菌;紫色色杆菌;生物浸出;响应面法;废弃线路板
:-。,。,
43-。992.0,2+44.3/,75~147μ,0.54。72.5810.5,4.02/,
45.67/,31.0℃。
:;;;
随着人们生活水平和消费水平不断提高,对电子产品的需求不断增长,使用的生命周期缩短[1],导致废弃线路板的积累,造成了严重的环境问题[2]。
在过去的二三十年间,全球电子废物增长巨大[3],而废弃线路板是电子产品的重要组成部分,包含了大量的贵金属,具有回收价值[4]。
废弃线路板回收主要有机械处理技术、湿法冶金技术和火法冶金技术以及东莞银浆回收生物技术[5]。机械处理技术造成分选不充分,大量金属损失,湿法和火法冶金技术都存在产品的回收率比较低、过程复杂和能耗高等不足之处,而生物技术能源消耗低,投资少,不产生恶臭气体,成本相对较低,生态友好[6]。近年来,绿色、高效的微生物技术得到了广泛的关注。
目前,有关微生物单步直接处理废弃线路板中铜和金的研究很多,微生物法单步直接处理金属,不仅会在浸出过程中损失大量的金,而且金的浸出率低。废弃线路板的微生物浸出过程是一个多变量系统,生物浸出性能取决于许多生物和物理化学参数及其相互作用。研究采用两步生物浸出法浸提废弃线路板中的金属,第一步研究了不同矿浆浓度、初始2+浓度、粒径、对氧化亚铁硫杆菌浸提铜的影响,第二步,利用紫色色杆菌,采用响应面法对浸出金的条件进行了优化,从而使金属浸出率有所提高。
1试验材料与方法
1.1废弃线路板的预处理
电子废弃线路板由四川长虹格润再生资源有限责任公司提供。线路板直接用自制的切割机切成小片,用高速粉碎机进行粉碎,再进行风选,最终筛分储存备用。在微波消解系统中,用3---4体积比3∶1∶1∶1混合物消解废弃线路板样品,将冷却的消解溶液通过0.45μ的膜过滤,并用去离子水稀释至适当的浓度范围,测定废弃线路板中金属含量。
1.2微生物培养
研究使用两种细菌,氧化亚铁硫杆菌-,以下简称。菌、紫色色杆菌,以下简称。菌。
。菌采用9培养基,配方如下/:4243.0、0.1、240.5、32
0.01、4·720.5,将培养基的调节至2.0±0.2,121℃高压灭菌20,冷却后接种5活化后的。菌菌种,置于温度32℃、2.0±0.2、转速130/恒温震荡培养箱中培养,然后进行生物浸铜试验。
。菌培养基配方/:胰蛋白胨15.0、大豆蛋白胨5.0、氯化钠5.0,调节至7.3±0.2,121℃高压灭菌20,冷却后接种5活化后的菌种,置于温度为30℃,转速130/恒温震荡培养箱中培养,然后进行生物浸金试验。
1.3。菌浸出废弃线路板中的铜
浸出试验在2东莞银浆回收50锥形瓶中进行。锥形瓶中装有959培养基和5。菌液。研究了矿浆浓度、初始、初始2+、粒度对。菌浸提线路板中铜的影响。所有锥形瓶在32℃下摇动,转速为130/。每隔24取样,测定2+浓度,差异溶液用9培养基充满。
1.4金的浸出试验
收集第一步除铜后的残留物,过滤、洗涤,直到洗涤液接近7.0,将其烘干过夜,灭菌后作为生物浸金试验样品。
1.4。1单因素试验优化。菌浸金条件
浸出试验在250锥形瓶中进行。生物浸出瓶含有95培养基和5。菌液。研究了矿浆浓度、初始、甘氨酸浓度、温度、硫酸镁、磷酸氢二钾对样品金属离子浸出的影响。除了对温度影响条件试验外,其余锥形瓶在30℃下进行浸出反应,转速为130/。每隔24取样,测量
+的浓度,差异溶液用培养基充满。
1.4。2响应面法优化试验设计
选取其中4个因素:初始、甘氨酸添加量、金属盐添加量及温度,以金的浸出率作为响应值,进
行-试验设计,通过软件对试验数据进行回归分析,预测最优浸出条件,通过验证试验验证模型的有效性。
1.5分析方法
采用电感耦合等离子体发射光谱仪-5300测定样品消解液金属浓度,采用酸度计-25测定,采用原子吸收光度计-
800测定浸出液中离子浓度。
2结果与讨论
2.1线路板化学分析
废弃线路板通过3---4方法消解,消解液使用电感耦合等离子体发射光谱仪
-测定其金属元素。结果如下:75、0.0057、0.0125、0.1325、0.048、0.1435、0.78。废弃线路板中金的含量是普通低品位金矿的200倍[7]。
2.2。菌浸铜的条件优化
不同矿浆浓度、初始、2+浓度、粒径对铜浸出的影响见图1。5后,不同金属浓缩剂用量下铜的浸出率超过或接近90图1,高金属浓缩剂用量导致较低的铜提取,其原因主要是空气分布和氧传质的限制[8],一旦超过了菌株的耐受性限制,浸出率就会下降。在5后,初始为2.0时铜浸出率达到94.11图1,在高于2时,由于废弃线路板表面上形成黄钾铁矾,它附着在金属颗粒
图1在不同金属浓度、初始、初始2+和粒径下铜的浸出率
。1,,2+
表面,影响细菌进一步浸出,使浸出效率降低[9]如2.4时铜浸出率只有~88。5后,初始2+浓度大于44.3/后铜的浸出率均大于90图1,2+被细菌氧化成3+作为浸出剂用于金属提取[10],但是高浓度的亚铁离子会在试验后期使黄钾铁矾增加,在浸出时要考虑到沉淀物的产生,所以亚铁离子的浓度不宜过高。7后,粒径-0.147+0东莞银浆回收.075和-0.075废弃线路板铜的浸出率均大于95图1,粒径越小,浸出时间越短,较小的颗粒意味着较高的比表面积以及与3+和细菌的更多相互作用[11]。
基于以上试验,选择以下生物浸出条件:初始2.0,初始2+浓度44.3/,金属浓缩剂用量
2.3单因素试验优化。菌浸金条件
不同初始、甘氨酸浓度、温度、4浓度和24浓度对。菌浸提废弃线路板中金的影响如图2所示。从图2和2可见,金浸出率随初始与甘氨酸浓度的增加而增加,在产出的总量一定的情况下,浸出液越高,以-状态存在的比例越高[12],浸出效果越好,而甘氨酸的加入可以增加氰化物的生成,实现金浸出[13]。温度直接影响细菌的生长,从图2可见,浸出温度维持在25~35℃即可确保细菌对金的浸出,浸出4后,金浸出率~54。从图2和图2可见,随着金属盐4和24浓度的增加,金的浸出率也在增加,因为加入金属盐可以促进酶促过程的催化作用,但过多会抑制细菌的生长[14]。
2.4-中心组合设计试验与响应面优化浸出条件
采用中心复合设计从4个因素初始
、甘氨酸浓度、硫酸镁浓度、温度3个不同水平
-1,0,1进行研究,以金浸出率作为响应值以表示,各因素水平的取值见表1,试验方案及结果见表2。表2中的响应值利用-软件进行二元回归拟合分析,得到如下回归方程:
71.48+4.19+0.26+2.84+1.36-
1.78-0.49-0.70+0.69+0.058
-0.18-4.892-1.092-2.022-2.502
图2在不同初始、甘氨酸浓度、温度、4浓度和24浓度下金的浸出率
。2,,,
表1因素的水平取值
-甘氨酸/·-1
-温度/℃
表2试验方案和结果
57.17
67.39
70.62
57.03
72.29
62.63
62.37
64.95
61.96
68.14
71.96
67.03
64.50
70.62
65.04
66.25
73.64
71.21
71.06
59.46
69.92
69.19
65.12东莞银浆回收
68.29
66.64
68.45
73.20
72.29
68.39
表3为响应面二次模型的方差分析结果。由表3可知,失拟值0.32690.05,说明模型失拟不显著,模型的值0.0001,说明回归模型极显著,确定系数20.9234,说明该模型拟合度较好,试验误差小,可以用此模型来确定紫色色杆菌浸提样品中金的最佳条件。结果表明,一次项极其显著,项不显著,、项显著。交互项、、、
表3响应面二次模型的方差分析
524.73
37.48
9.35
0.0001
210.34
210.34
52.50
0.0001
0.82
0.82
0.20
0.6586
96.50
96.50
24.08
0.0002
22.09
22.09
5.51
0.0341
12.71
12.71
3.17
0.0966
0.94
0.94
0.23
0.6355
1.97
1.97
0.49
0.4942
1.89
1.89
0.47
0.5034
0.013
0.013
0.0033
0.9550
0.13
0.13
0.032
0.8598
155.41
155.41
38.79
0.0001
7.69
7.69
1.92
0.1877
26.36
26.36
6.58
0.0224
40.70
40.70
10.16
0.0066
56.10
4.01
45.28
4.53
1.67
0.3269
10.82
2.70
580.83
BC、BD、CD不显著。二次项A2极其显著,B2项不显著,C2、D2项显著。因此,各个试验因素与响应值都不是简单的线性关系。各因素对浸金率影响程度大小次序为A。
根据所建立的数学模型进行参数的最优化分析,得出。菌浸出金的条件为:10.38、甘氨酸4.02/、硫酸镁5.67/、温度30.97℃,在此条件下,金浸出率理论上可达79.38。考虑到实际可操作性,将调为10.5、温度调为31℃。在上述最优条件下进行3组平行验证试验,金浸出率平均值为72.东莞银浆回收58,试验结果与模型符合良好。因此采用响应面分析优化得到的。菌浸出金的条件参数准确可靠,具有参考价值。
选用两步生物浸出法浸提废弃线路板中的金属,第一步,利用氧化亚铁硫杆菌纯培养物浸出铜,
在2.0、初始2+浓度44.3/,粒径75~147μ,粉末添加量0.5的条件下,有99的铜被浸出,第二步采用响应面法优化紫色色杆菌浸提金的优化条件为:10.5、甘氨酸浓度4.02/、硫酸镁浓度5.67/、温度31.0℃,金浸出率可达72.58。在此试验范围内建立起的二次线性回归模型准确有效,对试验拟合较好。

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