[发明专利]从废旧LED器件中回收纳米二氧化钛和金属的方法和应用

说明书

本发明公开了一种从废旧LED电子器件中回收纳米二氧化钛以及金属支架铁铜镍的方法，将废旧砷化镓LED经过水热‑氨水‑氧化体系处理，可氧化去除废旧LED中的有机树脂，从而回收剩余LED中的无机物部分。其中，无机物部分主要为LED的金属支架铁铜镍以及二氧化钛。随后采用筛网，根据二氧化钛与金属支架的尺寸差异，将二者分开。然后采用过滤回收纳米二氧化钛。最后将两者分别放入烘箱中烘干，最终得到纯度高于97％的纳米二氧化钛与无杂质的LED的金属支架铁铜镍。本发明还公开了所述方法在从废旧LED电子器件中回收纳米二氧化钛以及金属支架铁铜镍的应用。

技术领域

本发明属于电子废弃物中纳米级无机填料以及金属的回收、再利用、资源化技术领域，具体涉及一种从废旧LED中回收纳米二氧化钛和金属的方法和应用。

背景技术

LED也称为发光二极管，是将电能转化为光能的一种常见的电子元件。由于其节能、长寿命、无汞的特性，其使用在过去十年中急剧上升。LED广泛应用于显示屏、液晶显示器、手机背光源和普通照明。更重要的是，出于节能等原因，许多国家和地区正在实施立法，逐步淘汰白炽灯，推广使用LED灯，这意味着未来LED的使用量必然会快速增长。废旧LED主要由白色树脂、透明环氧树脂、金属支架、金属引线和芯片组成。它含有金银等贵金属和镓铟等战略金属，主要集中在芯片和金属引线中。同时，作为一种新型电子垃圾，LED在欧盟、加拿大、美国等部分地区被列为危险垃圾。由此可知，LED具有资源化的一面的同时，也有潜在环境污染的风险。因此，有必要以绿色无害的方式处理LED废物。

目前已有一些关于从LED中回收金属的研究。可以参考的一些废弃LED回收的方法，如机械分离、真空冶金分离、火法冶金、湿法冶金以及生物浸出等方法。在上述方法中，除了火法冶金外，其余方法都不能提供分解废弃LED中有机树脂的绿色环保的解决方案。火法冶金在处理有机树脂过程中，也存在形成二恶英和释放毒素的风险。以往对废弃LED回收利用的研究主要集中在金属的回收利用，而忽略了有机封装材料等有害物质的去除。非金属无机物的回收也同时被忽略了，比如树脂中的无机填料。

在LED封装材料中占很大比例的填充物TiO₂在之前的回收过程中被忽略了。TiO₂因其高导热性(约11.7W/m-K)、低热膨胀系数(8.6ppm/℃)、高电阻率、无毒特性而被广泛用作聚合物复合材料中的填充材料。TiO₂的加入可以提高聚合物材料的机械性能和热稳定性，例如拉伸、弯曲和介电强度。LED封装材料中的TiO₂不仅可以提高树脂的导热性，还可以提高反射效果，增强LED光的输出。因此，在回收废旧LED中，金属回收的同时，占很大比例的填充物二氧化钛填料也应受到足够的重视。

发明内容

本发明的目的在于解决由于废弃LED不当处理造成的资源浪费和环境污染问题，提出了一种高效、绿色的回收LED中纳米二氧化钛和金属的方法和应用。实现了废旧LED中有机树脂的无害化处理，纳米二氧化钛和金属的资源化回收。

水热法在密闭反应容器中以水为溶剂，是一种绿色、无毒、无污染的方法。水热法用于创造更清洁、更安全、更环保的化学工艺。它可以支持离子、极性非离子和自由基反应。更重要的是，单个水分子可以作为反应物或催化剂参与反应。本发明创新提出一种经过一定条件的水热-氨水-氧化体系处理从废旧LED中回收得到纯度高于97％的纳米二氧化钛与无杂质的LED的金属支架铁铜镍的方法。本发明通过水热-氨水-氧化体系水解-氧化去除废旧LED中的有机树脂，从而剩余LED中的无机物部分。无机物部分主要为LED的金属支架铁铜镍以及二氧化钛。随后采用筛网，根据二氧化钛与金属支架的尺寸差异，将二者分开。然后采用过滤回收纳米二氧化钛。将金属支架铁铜镍以及二氧化钛分别放入烘箱中烘干，最终得到高纯度的纳米二氧化钛与无杂质的LED的金属支架铁铜镍。

实现本发明目的的具体技术方案是：