废旧电信印刷电路板中铜的混合回收方法：废培养基生物浸出与离子液体辅助溶剂萃取

《Scientific Reports》：Biogenic sulfuric acid-driven leaching coupled with ionic liquid-modified solvent extraction for enhanced copper recovery from waste telecommunications printed circuit boards

　　

摘要

日益增长的电子废物（e-waste）量凸显了改进从废旧电信印刷电路板（WTPCBs）中回收有价值金属、尤其是铜的方法的必要性。尽管生物浸出已被研究用于从电子废物中回收铜，但从生物浸出产生的富金属浸出液中下游分离铜的研究却相对较少。据我们所知，本研究首次探讨了从WTPCBs中回收铜的混合方法，该方法将废培养基生物浸出与离子液体（IL）辅助溶剂萃取（SX）相结合。通过ICP-OES元素分析确定了WTPCB的组成，结果显示铜是主要金属（2.7 × 10? mg/kg）。FTIR分析鉴定出羰基、硅酸盐和羟基官能团，并证实了生物浸出后存在明显的结构变化。硫氧化硫杆菌培养物在17天后达到生物硫酸产生的峰值，这些代谢产物随后被用于生物浸出以溶解大量金属。使用无细胞代谢产物消除了微生物毒性并去除了矿浆密度的限制。采用优化条件（30 °C、50.0 g/l矿浆密度和140 rpm）在7天后实现了大量的铜溶解（7241.0 mg/l）。随后通过SX从生物浸出液中回收铜。虽然仅用二(2-乙基己基)磷酸（D2EHPA）可萃取1050.0 mg/l的铜，但加入1-丁基-3-甲基咪唑氯化物（[BMIM][Cl]）显著提高了性能，在最佳D2EHPA/[BMIM][Cl]比例（D/I）为1/2时达到2715.2 mg/l。通过调整水相pH值至4.3并添加乙酸钠进行进一步优化，萃取量增加到3199.7 mg/l。五级萃取实现了80.0%的总铜回收率，随后用2 M H?SO?反萃取回收了60.0%的负载铜。通过将生物浸出与IL辅助SX相结合，本研究支持开发了一种在环境温度下高效回收铜的途径，该途径能耗和试剂需求更低，为可持续的WTPCB回收提供了一个潜在的台架规模框架。