一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌浸出废线路板中铜和金的方法技术

本发明专利技术属于湿法冶金技术领域，具体为一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌浸出废线路板中铜和金的方法。其首先对黄孢原毛平革菌进行自固定化培养；然后将已灭菌废线路板粉末加入到含已培养好真菌菌液的电解容器，直流微电场强化浸出6~10天；最后分别采用萃取‑反萃‑电积法和活性炭吸附法从微生物浸出液中回收铜和金。经微电场和黄孢原毛平革菌联合作用后，废线路板中铜和金的平均浸出率分别为70.90%和38.64%。在不施加微电场的真菌浸出体系中，废线路板铜和金的平均浸出率分别为44.54%和27.53%。该方法的优点在于：经微电场强化后，铜和金的浸出率明显提高，浸出周期缩短至少4天。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌浸出废线路板中铜和金的方法
本专利技术属于湿法冶金
，特别涉及一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌浸出废线路板中铜和金的方法。
技术介绍
随经济发展和科技进步，电子产品更新速度加快，电子废物产量剧增，2019年全球电子废物产量为5360万吨，我国为1012.90万吨，居第一位。印刷线路板作为电子元器件的载体，是电子设备中不可或缺的部分。废线路板是典型的电子废物，约占电子废物的3%~6%。除塑料和惰性氧化物外，废线路板中还含有大量金属。这些金属主要由基本金属(如铜、铝和铅等)和贵金属(如金、银和钯等)组成。废线路板的金属含量高于天然矿石，回收难度则低于天然矿石，因此，是一种重要的“城市矿产”。在废线路板资源化过程中存在破碎难和金属回收率低的问题，这与其基板层压结构韧性强和金属常被非金属包裹有关。在电子废物的处理过程中，因技术落后及环保设施不完善，导致其中重金属和多溴联苯醚(PBDEs)、多溴联苯(PBBs)等持久性有机污染物(POPs)释放到环境中，严重威胁周围环境和人类健康。电子废物的常用处理方法有机械法、热处理法、化学法和微生物法。其中机械法能耗高，所得金属纯度低。热处理法和化学法流程复杂、能耗高且“二次污染”严重。微生物法因具有成本低、流程短、环境友好等优势已成为电子废物资源化领域最具潜力的一种技术。处理电子废物常用的微生物有嗜酸菌、产氰微生物和真菌。其中嗜酸菌多用于浸出基本金属。氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillusferrooxidans)和氧化硫硫杆菌(Acidthiobacillusthiooxidans)是目前研究最多、金属浸出效果最好的2种嗜酸菌。紫色色杆菌(Chromobacteriumviolaceum)、巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)、脱硫弧菌(Desulfovibriodesulfuricans)是常用的产氰微生物。由于产氰微生物产生的CN-不多，基本金属又可消耗CN-，故其对贵金属的回收率不高。黑曲霉(Aspergillusniger)、青霉属(Penicilliumsp.)和黄孢原毛平革菌(P.chrysosporium)是常用的真菌。由于电子废物的异质性和有毒性，目前用真菌浸出金属的研究较少，但由于真菌生物量大，代谢产生的酶和有机酸又可浸出多种金属，故利用真菌回收电子废物中的金属已引起研究者普遍关注。P.chrysosporium为白腐真菌的模式菌种，是公认的高效、多功能微生物。P.chrysosporium因具有强大的木质素降解酶系统和有机酸合成体系，对金属硫化矿、重金属、有机污染物等多种异生物质有较好的降解转化效果。目前P.chrysosporium在电子废物领域的应用多集中在降解POPs方面，浸出金属方面的研究较少。前期研究发现，该菌在浸出金属和降解POPs过程中存在效率低和反应周期长的问题。与其他菌种相比，P.chrysosporium的最大优势是可实现电子废物中金属浸出和POPs去除的同步化。因此，针对上述问题，开发适合该反应体系的强化工艺十分必要。微电场强化法是指在微电场的作用下，石墨或金属电极能使水或其他电解质电解形成电解液，这会对细胞培养物产生一系列影响，进而导致许多生物过程的改变。研究发现，施加微电场会对细胞的生长和代谢产生影响，如加快细胞生长，改变细胞膜的通透性、提高胞内蛋白含量和酶活性。近年来，微电场强化法的研究多集中在微电场刺激对细胞表观影响方面，对强化机制还缺乏系统的研究。鉴于适宜强度的微电场会对菌体的生长和代谢产生积极影响，本专利技术用直流微电场对真菌浸出金属体系进行强化，以期为该菌在电子废物处理领域的大规模应用提供数据支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌（P.chrysosporium）浸出废线路板中铜和金的方法。本专利技术将微电场技术用于P.chrysosporium浸出废线路板中金属体系中，提高了效率，缩短了反应周期，拓展了微生物法用于生产时提升效率的途径。另外，微电场强化法还具有操作简单、清洁高效及无“二次污染”等优点。本专利技术所用菌种P.chrysosporium(U.S.ANDM3-2)购自广东省微生物菌种保藏中心。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种利用微电场强化P.chrysosporium浸出废线路板中铜和金的方法，其首先对黄孢原毛平革菌(P.chrysosporium)进行自固定化培养；然后通过施加直流微电场对黄孢原毛平革菌(P.chrysosporium)浸出电子废物中铜和金进行强化；最后分别采用萃取-反萃-电积法和活性炭吸附法从浸出液中回收铜和金；包括以下步骤：(1)真菌自固定化培养将1~3mLP.chrysosporium孢子悬浮液接种至含50mL已灭菌限氮培养基的特制电解容器中，孢子悬浮液的孢子数为1~5×105个孢子/mL，在培养温度30~40°C、摇床转速为120~180rpm条件下振荡培养3~5天，形成致密菌丝球；(2)微电场强化真菌浸出废线路板中铜和金将已灭菌废线路板粉末加入到步骤(1)已培养好的P.chrysosporium菌液中，添加量为1~2wt%；将该反应体系的pH值调至4.50~5.50，培养温度30~40℃，转速为120~180rpm，直流电场强度为10~20mA，浸出6~10天，本专利技术的对照组为不施加微电场的真菌浸出金属体系；(3)铜和金的回收采用LIX984N-煤油体系从步骤(2)所得生物浸出液中萃取铜，对萃取液进行反萃和电积回收铜，再采用活性炭吸附法回收萃余液中的金，反萃液是浓度为190~210g/L的硫酸，电积所用阳极和阴极分别为Pb-Sn-Ca合金板和不锈钢板，电积温度为25~35℃。上述步骤(1)中，限氮液体培养基为改进的Tien&Kirk培养基，其成分包括：葡萄糖10g/L，KH2PO40.20g/L，MgSO4·7H2O1g/L，酒石酸铵0.37g/L，CaCl20.02g/L，VB10.004g/L，微量元素混合液70mL/L；所述微量元素混合液的成分包括：甘氨酸0.586g/L，NaCl1g/L，CoSO40.10g/L，CuSO4·5H2O0.01g/L，Na2MoO40.01g/L，H3BO30.01g/L，KAl(SO4)20.01g/L，ZnSO4·7H2O0.10g/L，CaCl20.082g/L，FeSO4·7H2O0.10g/L，MgSO4·7H2O3g/L，MnSO4·7H2O0.50g/L；将培养基pH值调至4.50~5.50。上述步骤(2)中，废线路板为废手机、电脑和电视机的线路板，粒度小于或等于1mm的废线路板粉末占全部废线路板粉末的比例大于80%。上述步骤(2)中，反应体系的pH值保持在4.50~5.50。上述步骤(1)和步骤(2)中的pH值都是通过1~10mol/L的H2SO4调节得到。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：...

【技术保护点】
1.一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌浸出废线路板中铜和金的方法，其特征在于，其首先对黄孢原毛平革菌(

【技术特征摘要】
1.一种利用微电场强化黄孢原毛平革菌浸出废线路板中铜和金的方法，其特征在于，其首先对黄孢原毛平革菌(P.chrysosporium)进行自固定化培养；然后通过施加直流微电场对P.chrysosporium浸出电子废物中铜和金进行强化；最后分别采用萃取-反萃-电积法和活性炭吸附法从浸出液中回收铜和金；具体步骤如下：
(1)真菌自固定化培养
将1~3mLP.chrysosporium孢子悬浮液接种至含50mL已灭菌限氮培养基的电解容器中，孢子悬浮液的孢子数为1~5×105个孢子/mL，在培养温度30~40℃、摇床转速为120~180rpm条件下振荡培养3~5天，形成致密菌丝球；
(2)微电场强化真菌浸出废路板中铜和金
将已灭菌废线路板粉末加入到步骤(1)已培养好的P.chrysosporium菌液中，添加量为1~2wt%；将该反应体系的pH值调至4.50~5.50，培养温度30~40℃，转速为120~180rpm，直流电场强度为10~20mA，浸出6~10天；
(3)铜和金的回收
采用LIX984N-煤油体系从步骤(2)所得生物浸出液中萃取铜，对萃取液进行反萃和电积回收铜，再采用活性炭吸附法回收萃余液中的金，反萃液是浓度为190~210g/L的硫酸，电积所用阳极和阴极分别为Pb-Sn-Ca合金板和不锈钢板，电积温度为25~35℃。


2.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，白建峰，顾卫华，王景伟，李如燕，李慧心，唐洲祥，余晨，胡焮粤，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：上海;31