用混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法技术

本发明专利技术公开了一种用混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法，将废弃印刷电路板(PCBs)预处理待用，将嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌分别进行耐铜驯化培养后，在混合菌培养液中混合培养；在培养时间到达40h～55h时开始添加PCBs粉末，然后在其他时间点逐点加量添加PCBs粉末，进行生物浸取。本发明专利技术的混合菌培养时无需调节培养液的pH值两种菌就能均衡生长，同时两种菌生长时生成大量硫酸和Fe3+用于后期废弃PCBs粉末中铜的浸取，整个过程效率高、节省能源。采用前低后高多点添加的方式，在提高废弃PCBs粉末添加量的基础上，铜浸取率显著提高而菌体生长受抑制程度却相对较小。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201310457250.3，申请日为2013年9月30日，专利技术创造名称为“混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种废弃印刷电路板中铜的回收方法，具体涉及一种用混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法。
技术介绍
随着信息技术迅猛发展，电子废弃物(Waste Electric and Electronic equipment, WEEE)产量不断上升，废弃印刷电路板 (Printed Circuit Boards, PCBs)作为WEEE重要组分，通常含有40%左右的金属，其中金属铜是主要的成分，含量高达20%～30%。据估计，我国每年需要处理PCBs大约在50万吨以上并且以22%速度增长。如能实现废弃PCB处理及资源化，既能解决环境污染问题，又能实现金属有效回收，将对我国PCBs行业的可持续发展有着重要意义。目前从废弃印刷电路板中提取铜的方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法在再生资源效果、环境友善性、工业应用率方面评价指标较高，但所使用的机械设备投资大、能源消耗量高、维护费用高，因而经济可行性相对较差；而且产物中金属之间难以分离。化学法主要分为火法和湿法，火法虽然具有简单、方便和回收率高的优点，但同时会产生有害气体，排放大量浮渣等缺点；湿法具有废气排放少、提取铜后的残留物易于处理和工艺简单等优点，但铜浸取率低以及浸出液及残渣具有毒性。因此将污染少、成本低、反应条件温和的生物法应用到废弃印刷电路板金属回收中具有独特的优势。生物浸取PCBs中的铜具有安全、清洁、高效等特点，已成为国内外研究热点。目前应用最普遍的微生物为嗜酸氧化硫硫杆菌(A.t)和氧化亚铁硫杆菌(A. f)。例如周培国等（周培国，郑正，彭晓成等.氧化亚铁硫杆菌浸出线路板中铜及过程中铁的变化研究.《环境污染与防治》；2007（02）：119～122）利用氧化亚铁硫杆菌浸取废弃电路板粉末（铜质量分数为10.4%）中的铜，当废弃电路板粉末添加量为100 g/L时，15d左右铜浸取率约为90%。中国专利文献CN 1948524 A（申请号 200610097382.X）公开了一种废弃电路板综合资源化处理方法，向培养基溶液中接种经过驯化的氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌或硫化叶菌菌液进行培养，将去除了各种元器件的线路板基板粉碎后，向其中加入培养得到的菌液，在120～160r/min的速度下搅拌浸出10～15天，分离液体和固体；液体用铜萃取剂进行萃取，再进行反萃取及电解沉积得到金属铜。上述方法均是使用单一的微生物进行生物浸取，其金属浸出时间长，浸出效率低。研究表明，混合菌浸取PCBs中铜是目前最有效的方法。例如SADIA等（ Sadia I, Munir AA, Shahida BN, Afzal Ghauri M. Bioleaching of metals from electronic scrap by moderately thermophilic acidophilic bacteria. Hydrometallurgy 2007;88:180–8.）利用中温嗜酸混合菌浸取废弃电路板粉末（铜质量分数为8.5%）中的金属，当废弃电路板粉末添加量为10g/L时，18d后铜的浸取率为89%。但是该混合菌浸取方法虽然使用了混合菌，但是浸取时间长、浸取率不如一种细菌浸取的效率高。这是由于混合菌培养时，提供什么样的营养底物和外界条件使混合菌能均衡生长，从而不会出现一种过度繁殖而另一种菌被抑制现象至关重要。此外，细菌浸取铜能力与其自身生长代谢密切相关，PCBs添加过程中会抑制细菌生长进而导致铜浸取能力下降，因而如何优化PCBs添加方式是实现混合菌高效淋滤PCBs中铜的又一关键因子之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用混合菌培养方法并用其高效浸取废弃印刷电路板中铜的方法。实现本专利技术目的的技术方案是一种用混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法，包括以下步骤：①废弃印刷电路板的预处理；将拆除了电子元件的废弃印刷电路板PCBs压碎并研磨成粉末，研磨得到的废弃印刷电路板粉末过筛，收集通过筛孔的废弃印刷电路板粉末待处理。②菌种的驯化；将嗜酸氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans和嗜酸氧化硫硫杆菌A.thiooxidans分别进行耐Cu2+的驯化培养，驯化结束分别得到耐100～200mmol/L Cu2+环境的A.ferrooxidans和A.thiooxidans待用。③混合菌培养；将步骤②驯化培养后得到的A.ferrooxidans和A.thiooxidans按照接种量之为1∶1.5～2.5在混合菌培养液中进行混合菌培养，培养初始pH为1.5～1.8，混合菌接种量为混合菌培养液体积的10%～20%。④废弃印刷电路板粉末的添加；待步骤③混合菌培养时间到达40～55小时，第一次向培养了40～55小时的混合菌培养体系中加入步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，然后每隔20～25小时再次向混合菌培养体系中加入步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，后一次加入的废弃PCBs粉末相比前一次增加1～3g/L，1L混合菌培养体系中所加入的废弃PCBs粉末的总质量为28g～36g；废弃PCBs粉末加毕待混合菌培养时间到达175h～200h时，混合菌浸取反应结束；对反应后的混合物料进行离心分离，收集上层浸出液。⑤后处理；将步骤④得到的浸出液用铜萃取剂进行萃取，对于得到的含铜萃取液，用反萃取剂进行反萃取；然后将得到的含铜反萃液转移入电解槽中进行电积得到铜，完成废弃印刷电路板中铜的回收。上述步骤③混合菌培养时，所用的混合菌培养液中各组分的含量为：单质硫4.0～6.5g/L, 硫酸铵3.5 ～4.5g/L, 磷酸氢二钾0.45～0.65 g/L,七水合硫酸镁0.45～0.65 g/L, 氯化钾0.1～0.15 g/L, 硝酸钙0.008～0.015 g/L, 七水合硫酸亚铁15～18g/L，氯化钙0.10～0.18 g/L；混合菌培养液溶质为水。作为优选的，步骤③混合菌培养时，所用的混合菌培养液中各组分的含量为：单质硫5.2～5.6g/L, 硫酸铵3.5 ～4.5g/L, 磷酸氢二钾0.45～0.65 g/L,七水合硫酸镁0.45～0.65 g/L, 氯化钾0.1～0.15 g/L, 硝酸钙0.008～0.015 g/L, 七水合硫酸亚铁17～17.5g/L，氯化钙0.10～0.18 g/L；混合菌培养液溶质为水。上述步骤④废弃PCBs粉末添加时，待步骤③混合菌培养时间到达40～55小时，向培养了40～55小时的混合菌培养体系中加入步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加4g～6g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第二次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加6g～8g废弃PCBs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法，其特征在于包括以下步骤：①废弃印刷电路板的预处理；将拆除了电子元件的废弃印刷电路板PCBs压碎并研磨成粉末，研磨得到的废弃印刷电路板粉末过筛，收集通过筛孔的废弃印刷电路板粉末待处理；②菌种的驯化；将嗜酸氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans和嗜酸氧化硫硫杆菌A.thiooxidans分别进行耐Cu2+的驯化培养，驯化结束分别得到耐100～200mmol/L Cu2+环境的A. ferrooxidans和A.thiooxidans待用；③混合菌培养；将步骤②驯化培养后得到的A. ferrooxidans和A.thiooxidans按照接种量之比为1∶1.5～2.5在混合菌培养液中进行混合菌培养，培养初始pH为1.5～1.8，混合菌接种量为混合菌培养液体积的10%～20%；所用的混合菌培养液中各组分的含量为：单质硫4.0～6.5g/L, 硫酸铵3.5 ～4.5g/L, 磷酸氢二钾0.45～0.65 g/L,七水合硫酸镁0.45～0.65 g/L, 氯化钾0.1～0.15 g/L, 硝酸钙0.008～0.015 g/L, 七水合硫酸亚铁15～18g/L，氯化钙0.10～0.18 g/L；混合菌培养液溶剂为水；④废弃印刷电路板粉末的添加；待步骤③混合菌培养时间到达40～55小时，向培养了40～55小时的混合菌培养体系中加入步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加4g～6g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第二次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加6g～8g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第三次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加8g～10g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第四次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加10g～12g废弃PCBs粉末，废弃印刷电路板粉末添加完毕；废弃PCBs粉末加毕待混合菌培养时间到达175h～200h时，混合菌浸取反应结束；对反应后的混合物料进行离心分离，收集上层浸出液；⑤后处理；将步骤④得到的浸出液用铜萃取剂进行萃取，对于得到的含铜萃取液，用反萃取剂进行反萃取；然后将得到的含铜反萃液转移入电解槽中进行电积得到铜，完成废弃印刷电路板中铜的回收。...

【技术特征摘要】
1.一种用混合菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法，其特征在于包括以下步骤：
①废弃印刷电路板的预处理；将拆除了电子元件的废弃印刷电路板PCBs压碎并研磨成粉末，研磨得到的废弃印刷电路板粉末过筛，收集通过筛孔的废弃印刷电路板粉末待处理；
②菌种的驯化；将嗜酸氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans和嗜酸氧化硫硫杆菌A.thiooxidans分别进行耐Cu2+的驯化培养，驯化结束分别得到耐100～200mmol/L Cu2+环境的A. ferrooxidans和A.thiooxidans待用；
③混合菌培养；将步骤②驯化培养后得到的A. ferrooxidans和A.thiooxidans按照接种量之比为1∶1.5～2.5在混合菌培养液中进行混合菌培养，培养初始pH为1.5～1.8，混合菌接种量为混合菌培养液体积的10%～20%；所用的混合菌培养液中各组分的含量为：单质硫4.0～6.5g/L, 硫酸铵3.5 ～4.5g/L, 磷酸氢二钾0.45～0.65 g/L,七水合硫酸镁0.45～0.65 g/L, 氯化钾0.1～0.15 g/L, 硝酸钙0.008～0.015 g/L, 七水合硫酸亚铁15～18g/L，氯化钙0.10～0.18 g/L；混合菌培养液溶剂为水；
④废弃印刷电路板粉末的添加；待步骤③混合菌培养时间到达40～55小时，向培养了40～55小时的混合菌培养体系中加入步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加4g～6g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第二次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加6g～8g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第三次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加8g～10g废弃PCBs粉末，加入的废弃PCBs粉末开始进行混合菌浸取反应；待混合菌继续培养20～25小时后，向培养体系中第四次添加步骤①预处理得到的废弃PCBs粉末，每1L混合菌培养体系中添加10g～12g废弃PCBs粉末，废弃印刷电路板粉末添加完毕；废弃PCBs粉末加毕待混合菌培养时间到达175h～200h时，混合菌浸取反应结束；对反应后的混合物料进行离心分离，收集上层浸出液；
⑤后处理；将步骤④得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁国斌，马飞，蒋莉，刘维平，周全法，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32