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

摘要

本发明公开了一种利用NCNTs修饰碳布电极提高微生物浸出印刷线路板中铜效率的方法。本方法采用氮掺杂碳纳米管（NCNTs）修饰碳布电极作为阴极，纯碳布作为阳极，阴阳极间用铜导线相连构成原电池，将组成电池放入嗜酸氧化亚铁硫杆菌与印刷线路板的反应容器中，进行废印刷线路板中金属铜的浸出。本发明充分利用了NCNTs的导电性和催化特性，与纯碳布、浸出液、导线等组成原电池，可提高嗜酸氧化亚铁硫杆菌对印刷线路板中有价金属的浸出效率，并且工艺简单，成本低，环境友好，有利于拓展纳米技术在生物冶金领域的应用。

主权项

一种利用NCNTs修饰碳布电极提高微生物浸出印刷线路板中铜效率的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，将废弃的印刷线路板经过粗破碎、细破碎两级破碎处理，筛选出印刷线路板粉末；步骤2，选取菌种进行驯化培养，之后将驯化后菌种加入到装有废弃印刷线路板粉末的反应容器中；步骤3，制作碳布阳极和NCNTs修饰的碳布阴极，碳布阳极和碳布阴极的碳布面积为0.5~10cm2，NCNTs修饰量为2.5mg/cm2碳布；步骤4，将制作的碳布阳极和碳布阴极用铜导线相连接后，放入反应容器中；步骤5，将经过步骤4的反应容器放在25~30℃温度，120~150 r/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6，浸出过程完成后，收集浸出液并过滤，得到滤液；步骤7，将所得滤液依次进行萃取、反萃取和电解，得到金属铜；步骤8，将浸出反应所用的阴阳电极回收，继续用于生物浸出反应；其中：步骤3中，阳极碳布的制作步骤如下：先用浓硝酸浸泡纯碳布3‑5h，之后用去离子水清洗直至pH为7.0，干燥得到阳极碳布；阴极碳布具体制作过程如下：（1）防水处理：将碳布两侧涂抹30wt%的聚四氟乙烯PTFE，自然干燥后于预热好的350℃~400℃马弗炉中加热20‑30分钟；（2）制备阴极扩散层：用40wt%的PTFE将碳黑溶解，碳黑用量为2.5 mg/cm2碳布面积，PTFE用量为12 µL/mg 碳黑，用小刷子均匀涂抹在经过防水处理后的碳布一侧，涂好后自然干燥后于预热好的350℃~400℃马弗炉中加热20~30分钟；自然冷却后，用60wt%的PTFE均匀涂抹在涂有碳黑的一侧，空气中自然干燥5~10分钟后于350℃~400℃马弗炉中加热10~15分钟，重复四次，做成4层PTFE涂层，得到阴极扩散层；（3）制备阴极催化层：称取NCNTs，将NCNTs放入小烧杯中，首先加入恰好淹没NCNTs的去离子水，再分别加入Nafion溶液和异丙醇；接着，将小烧杯放入超声波仪器中超声10‑20分钟，使NCNTs充分溶解；最后将溶解后的NCNTs均匀涂抹在阴极扩散层的另一侧，自然干燥后形成阴极催化层，得到NCNTs修饰的阴极碳布，碳布面积为0.5~10cm2，NCNTs修饰量为2.5mg/cm2碳布。