矿浆电解法废旧CPU插槽的资源化回收

摘要

社会经济的快速发展和人们消费水平的提高，使电器电子产品的使用寿命逐年降低，从而导致电子废弃物产量逐年增长。电子废弃物的高危害性和高价值性，使其成为人们关注的焦点。随着科技的进步和人们环保意识的加强，人们对废弃手机、废弃印刷线路板等电子废弃物的资源化回收越来越趋于分类回收，例如，电子元器件的单独回收。电子元器件种类繁多，形状各异，且因为功能的不同，不同的电子元器件中的金属种类和含量差别很大。 本课题以废旧CPU插槽为研究对象，采用矿浆电解法回收废旧CPU插槽中的金属，初步探索将矿浆电解法电解液循环体系应用到电子废弃物的资源化回收中，并利用循环伏安法对矿浆电解体系的反应机理进行初步探究，所得主要结论如下： 1.采用矿浆电解法可以有效地从废旧CPU插槽中回收金属。从总金属回收率的角度考虑，得到最佳的反应条件为电流密度为80 mA/cm2，矿浆浓度为100 g/L，HCl浓度为4 mol/L，电解时间为5 h，此时总金属回收率为92.72%。从制备阴极铜粉的角度出发，当电流密度为80 mA/cm2，矿浆浓度为75 g/L，HCl浓度为4 mol/L，电解时间为4 h时，可以得到较好的阴极铜粉，铜的回收率和纯度分别为96.67%和98.16%；对铜粉进行SEM分析，表明此矿浆电解条件下得到的阴极铜粉主要为枝晶状结构。 2.电解液循环回收体系从废旧CPU插槽中回收金属的研究表明，不同的金属在矿浆电解反应后的存在形式有很大的不同，位于H之前的金属，如Al、Ni和Pb主要存在于电解液或阳极渣中。位于H之后的金属，如Cu、Pb和Au主要存在阴极粉和电解液中。而Pt主要存在阳极渣中，Ag的存在形式则受到溶液中氯离子浓度的影响。电解液的循环使用使金属以阴极粉的形式得以回收，阴极粉的回收率由40.31%增加到66.64%；电解液中的金属含量大大降低，由45.47%降低到8.59%。此外，电解液的循环使用降低了化学试剂的使用量以及废酸的产生量，对于工业化生产有着重要作用。 3.矿浆电解体系下的循环伏安特性研究表明，此矿浆电解体系下的主要电极反应有H2O2分解析氧反应，电位为0.10 V；Cu氧化反应，电位为0.45 V；Pt-O还原反应，电位为0.93 V；析氢反应，电位为-0.47 V；Cu离子的还原反应，电位为0.02 V以及Ni离子的还原反应，电位为-0.76 V。此外，研究表明搅拌使金属离子的沉积电位明显负移，峰电流增大。矿浆电解体系下电极反应的控制步骤均为扩散反应控制。

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