利用A.f菌柱浸回收WPCBs的Cu及闭路循环工艺探究

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废旧印刷线路板(Waste Printed Circuit Boards,WPCBs)中铜的高回收价值和有害物质潜在危害性使得对其进行资源化回收处置具有十分重要的意义。在诸多处理方法中,生物法具有绿色、经济优势。本论文根据生物法在WPCBs资源化运用中的研究成果,结合WPCBs淋滤液中Cu回收研究现状,本课题使用柱式淋滤装置,探讨利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidan)柱浸WPCBs的Cu及闭路循环工艺。上述探究得出如下结论:柱式淋滤体系在浸出WPCBs中的Cu过程中,维持淋滤液pH=2.2有利于保持Fe2+浓度、A.ferrooxidans生长、Cu浸出到淋滤液中。流速为20 mL/min的淋滤液体系较流速为40 m L/min的淋滤体系,其浸Cu效果更好。根据上述结果,调整浸出工艺,经过间断性40 h浸提WPCBs中Cu,得到了Cu浓度为8673 mg/L的淋滤液。上述过程实现了单批次1000 g WPCBs颗粒的资源化处理。用臭氧降低淋滤液中TOC浓度,有利于电沉积回收淋滤液中的Cu。在超声和45℃水浴温度条件下,使用臭氧降低TOC浓度至408.86 mg/L,TOC去除率为42.89%。淋滤液中Cu的电沉积效率受电极材料、电流密度影响。选择碳毡作为阴极极板材料、钛合金板为阳极材料,在电流密度在250 A/m2的条件下,经过5 h电沉积作用,从淋滤液中回收得到了Cu单质,Cu回收率达93.29%。再使用臭氧降低淋滤液TOC浓度,TOC浓度降至283 g/L。上述过程实现了WPCBs生物淋滤液中Cu的回收和淋滤液废水处理。利用柱式淋滤液装置浸出WPCBs中的金属得到含Cu淋滤液后,采用臭氧对淋滤液处理后,再使用电沉积技术回收淋滤液中的Cu,实现WPCBs中Cu资源化回收。经回收Cu后的淋滤液再通过臭氧处理和加入4.5K培养基后,加入细菌培养后可使得淋滤液回用柱浸金属环节。上述工艺最终实现闭路循环工艺下利用A.ferrooxidans菌柱浸回收WPCBs的Cu。经核算上述Cu浸出工艺、淋滤液处理等工艺的经济成本后可知,本工艺经济效益显著。
摘要第4-5页
abstract第5-6页
1 绪论第10-22页
    1.1 研究背景第10-11页
    1.2 WPCBS资源化研究现状第11-16页
        1.2.1 物理机械工艺第11页
        1.2.2 热处理回收工艺第11-12页
        1.2.3 生物湿法冶金工艺第12-16页
    1.3 淋滤液废水处理第16-19页
        1.3.1 化学法第16页
        1.3.2 物理法第16-17页
        1.3.3 生物法第17页
        1.3.4 电沉积技术第17-19页
        1.3.5 组合工艺第19页
    1.4 论文的必要性以及创新点第19-20页
        1.4.1 必要性第19-20页
        1.4.2 创新点第20页
    1.5 课题研究技术路线第20-22页
2 细菌柱式浸出WPCBS中的金属第22-44页
    2.1 实验准备第22-24页
        2.1.1 柱式浸出体系搭建第22-23页
        2.1.2 WPCBS预处理第23页
        2.1.3 细菌及培养基第23页
        2.1.4 检测方法第23-24页
    2.2 浸出条件对CU浸出影响第24-35页
        2.2.1 淋滤液PH对CU浸出的影响第24-31页
        2.2.2 淋滤液流速对铜浸出的影响第31-35页
    2.3 优化条件柱式浸出WPCBS中的金属第35-42页
        2.3.1 实验设计第35-36页
        2.3.2 结果与分析第36-42页
    2.4 小结第42-44页
3 生物淋滤液处理第44-57页
    3.1 淋滤液特征第44页
    3.2 TOC浓度对CU电沉积的影响第44-46页
    3.3 臭氧去除淋滤液中有机物第46-52页
        3.3.1 去除时间和去除效果的关系第46-47页
        3.3.2 超声对臭氧降低TOC浓度的影响第47-48页
        3.3.3 淋滤液初始PH值对O3降低TOC的影响第48-49页
        3.3.4 水浴温度对降低TOC的影响第49-50页
        3.3.5 优化条件下臭氧降低淋滤液TOC浓度第50-52页
    3.4 电沉积回收淋滤液中的CU第52-56页
        3.4.1 实验材料和方法第52-53页
        3.4.2 电极材料选择第53-55页
        3.4.3 电流密度对CU沉积影响第55-56页
    3.5 小结第56-57页
4.闭路工艺论述第57-63页
    4.1 WPCBS金属资源化闭路工艺论述第57-60页
        4.1.1 后淋滤液废水分析第57页
        4.1.2 WPCBS渣分析第57页
        4.1.3 WPCBS资源化闭路工艺探讨第57-60页
    4.2 经济效益分析第60-61页
        4.2.1 生产成本核算第60-61页
        4.2.2 经济效益分析第61页
    4.3 小结第61-63页
结论第63-65页
致谢第65-66页
参考文献第66-69页
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果第69页
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