溴代阻燃剂对微生物浸提废旧印刷线路板覆层铜的影响研究

摘要

废旧印刷线路板作为电子垃圾的主要组成部分，随着电子产品更新换代速度的加快，每年淘汰和舍弃的数量不断增加，以此造成的环境问题也愈发严重。因此，研究废旧印刷线路板中有价金属的回收是解决环境污染问题、缓解资源危机的关键之一。应用微生物湿法冶金的方法资源化废旧印刷线路板金属是目前的研究热点。本论文研究废旧印刷线路板中溴代阻燃剂对氧化亚铁硫杆菌浸提铜的影响。
　　采用固液萃取技术，研究了以CCl4作为萃取剂条件下，不同线路板添加量、不同线路板粒径大小、萃取时间和萃取次数四个因素对废旧印刷线路板中溴代阻燃剂的萃取效果影响，及萃取物成分分析。利用微生物摇瓶实验，研究了四溴双酚 A对氧化亚铁硫杆菌生长的影响；研究了不同线路板添加量对氧化亚铁硫杆菌浸铜效率的差异；研究了氧化亚铁硫杆菌对萃取前、后线路板中覆层铜的浸提效率差异；研究了萃取物反加入萃取后线路板培养液中，与萃取前、后线路板的氧化亚铁硫杆菌浸铜效率进行比较。得到如下主要结论：
　　（1）废旧印刷线路板添加越多，萃取溴代阻燃剂的量越多，在添加量为20 g时可萃取0.22 g的溴代阻燃剂；线路板中溴代阻燃剂的含量随着粒径的减小，呈现先增加后降低的趋势，且含量越高，萃取效果越好，最大去除率可达38.50％；随着萃取时间的增加，萃取效果越来越好，在萃取12 h时，可达最大47.44%的去除率；增加萃取次数可以提高萃取效率，但提高不明显。
　　（2）萃取物成分经分析，含 Br质量百分比为94.47%，且萃取物成分单一；对比萃取前、后线路板中溴代阻燃剂的含量可知，CCl4对线路板中溴代阻燃剂的萃取效果较好，一次去 Br率可达30%。
　　（3）通过对添加四溴双酚 A后，微生物生物量随时间变化的趋势分析，得到四溴双酚 A对氧化亚铁硫杆菌的生长存在影响，表现为：四溴双酚 A添加量为15 g/L时，溶液中生物量较低，有机氮为25mg/L；添加量为5 g/L时，溶液中生物量较高，有机氮为40 mg/L。
　　（4）不同线路板的添加量对微生物浸 Cu效率存在不同的影响。表现为：线路板添加量越大，氧化亚铁硫杆菌浸 Cu效率越低。如添加量为5 g/L，144 h时线路板中 Cu去除率为98.39%；15 g/L，144 h时去除率为80.42%；25 g/L，144 h时去除率为18.73%。
　　（5）在线路板添加量为5 g/L时，溴代阻燃剂含量的多少对微生物浸 Cu效率的影响不显著，萃取前、后线路板的 Cu去除率在144 h时，均可达到98%以上；在添加量为25 g/L时，减少溴代阻燃剂的含量对提高微生物浸 Cu效率有一定的作用，如去除30%溴代阻燃剂的萃取组比萃取前，去除率提高2%；在线路板添加量为15 g/L时，减少溴代阻燃剂的含量对微生物浸 Cu效率提高显著，平均提高12%。
　　（6）对比微生物在萃取前、萃取后和萃取后+萃取物三组实验中得到的浸 Cu率可知：溴代阻燃剂对微生物的影响通过其含量和与微生物的接触面积共同实现。如在溴代阻燃剂含量降低30%的条件下，萃取后比萃取前微生物浸 Cu率平均提高12%，而增加了微生物和溴代阻燃剂接触面积的萃取后+萃取物组，比萃取前微生物浸 Cu率平均降低16%。
　　通过以上结论可知：溴代阻燃剂作为废旧印刷线路板的重要有机组成成分，通过萃取可以减少其在线路板中的含量，降低对微生物生长的影响，从而提高微生物浸 Cu的效率。因此，为促进微生物湿法冶金工艺的发展，缓解资源危机，在进行废旧印刷线路板中有价金属的回收时，适当考虑溴代阻燃剂对微生物生长的影响，对提高金属回收效率至关重要。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 WPCBs 中金属 Cu 的回收现状研究

1.3 国内外 BFRs 的微生物作用研究现状

1.4 论文的主要研究内容和创新点

1.5 课题来源

2 WPCBs的成分分析和菌株活化

2.1 WPCBs 成分分析

2.2 菌株的活化

3 WPCBs 中 BFRs 的萃取研究

3.1 WPCBs 中 BFRs 的萃取条件探索

3.2 萃取物的成分分析

3.3 小结

4 BFRs 对 T. ferrooxidans细菌浸提 WPCBs 覆层 Cu 的影响研究

4.1 TBBPA 对 T. ferrooxidans细菌生长的影响研究

4.2 BFRs 对 T.ferrooxidans细菌浸提 WPCBs 覆层 Cu的影响研究

4.3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果