[发明专利]一种利用NCNTs修饰碳棒电极提高微生物浸出印刷线路板中铜效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属回收和生物冶金领域，具体的说，涉及一种利用氮掺杂碳纳 米管（NCNTs）修饰碳棒电极提高微生物对废弃印刷线路板中铜浸出效率的方法。

背景技术

印刷线路板（PrintedCircuitBoard，PCB）是电子工业的基础，是各类电子产品 的核心，据统计，我国每年需要处理掉的废PCB达50万吨以上。PCB中含有多种有价金属，生 物湿法冶金被认为是一种绿色，可靠的环保新技术。目前微生物湿法冶金最常用的是利用 嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸取废印刷线路板中金属铜，但由于菌种的驯化培养时间长、浸取金 属耗时长等因素，嗜酸氧化亚铁硫杆菌对金属铜的浸出效率不高，限制了该方法在工业中 的扩展应用。因此，寻找一种能够快速提高嗜酸氧化亚铁硫杆菌对印刷线路板中金属铜浸 出效率的方法有利于拓展生物湿法冶金在工业中的应用。

氮掺杂碳纳米管（NCNTs）为碳纳米材料，比表面积大，导电性优良，催化效果较强， 在催化领域具有广泛的应用前景。而碳棒为良好的导电材料，如果用NCNTs修饰在碳棒表 面，可以提高NCNTs的导电催化特性，拓展纳米材料在生物冶金领域的应用。本发明拟通过 在嗜酸氧化亚铁硫杆菌与废弃印刷线路板粉末的反应器中加入碳棒阳极和NCNTs修饰的碳 棒阴极方式来提高菌对零价铜的浸出效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用NCNTs修饰碳棒电极 提高微生物浸出印刷线路板中铜效率的方法。该方法所用浸取液环保无危害并且可循环利 用，对环境友好；该方法制作的碳棒阳极和一定量NCNTs修饰的碳棒阴极用导线相连后可提 高嗜酸氧化亚铁硫杆菌对废弃印刷线路板中金属铜的浸出效率，并且NCNTs修饰的碳棒电 极经过水洗干燥后可继续回用。可使碳纳米材料在生物冶金领域的应用成为可能，为工业 应用提供实践基础。

本发明提供了一种利用NCNTs修饰碳棒电极提高微生物浸出印刷线路板中铜效率 的方法，具体步骤如下：

步骤1，将废弃的印刷线路板经过两级破碎处理，得到废弃印刷线路板的金属富集体；

步骤2，制作碳棒阳极和NCNTs修饰的碳棒阴极，阴阳极碳棒面积为0.5~10cm²，NCNTs修 饰量为1.0~3.0mg/cm²碳棒面积；

步骤3，选取菌种进行驯化培养，提高菌种对铜离子的耐受性；

步骤4，将经过驯化处理的菌种接入到装有废弃印刷线路板的反应容器中，将碳棒阳

极和碳棒阴极用铜导线相连接放入反应容器中，于25~30℃温度，120~150r/min转速 下的培养箱中浸出5~10天，浸出过程中监测溶液中pH、Fe²⁺、ORP随浸出时间的变化，5~10天 后浸出结束；

步骤5，浸出过程完成后，收集浸出液并过滤，得到滤液；将所得滤液依次进行萃取、反 萃取和电解过程，得到电解铜。

上述步骤1所述的废弃印刷线路板预处理可得到粒度1mm左右的印刷线路板，得

到金属铜的富集体，有利于菌种对铜的浸出。

上述的碳棒电极为市售导电碳棒；阳极碳棒为未经过处理的市售导电碳棒；阴极 碳棒为NCNTs修饰的碳棒电极，阴极碳棒的具体修饰过程如下：

称取NCNTs，将NCNTs放入小烧杯中，加入去离子水使得其恰好淹没NCNTs，再分别加入 Nafion溶液和异丙醇；之后，将小烧杯放入超声波仪器中超声，使NCNTs充分溶解；最后将溶 解后的NCNTs均匀涂抹在市售导电碳棒外侧，自然干燥后形成阴极催化层，得到NCNTs修饰 的碳棒阴极，阴阳极碳棒面积为0.5~10cm²，NCNTs修饰量为1.0~3.0mg/cm²碳棒面积。