超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀的工藝的製作方法
2023-05-19 05:08:36
專利名稱：超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及廢棄線路板中的貴金屬合成納米功能材料，屬於環境保護與資 源綜合利用技術領域的固體廢棄物資源化利用新技術，尤其適合於電子電器廢 料的高附加值資源化利用。
技術背景印刷線路板(printed circuit boards, PCBs)是電子產品的重要組成部 分。資料顯示，目前全世界年產各類線路板總計約2.6億m2。近年來，我國印 刷線路板製造業以平均每年14.4 °/。的增長率高速發展，已經成為世界上第二大 印刷線路板生產國，年產量0.6074億m2。另一方面，隨著電子產品更新換代周 期的縮短，加上生產、加工過程產生的不良電路板及邊角料，必然導致大量廢 棄印刷線路板的產生。因此，如何處理急劇增加的廢棄印刷線路板是包括中國 在內的信息和電子行業發展大國所面臨的共同課題。從材料組成來看，PCB中不 僅含有鉛、鎘、汞、六價鉻等重金屬，還含有氯代或溴代阻燃劑等有害物質， 這就意味著廢棄PCB如果隨意堆放或填埋，所含的重金屬便會進入土壤、滲 入地下水；如果燃燒，PCB上所含滷族元素的阻燃劑會產生致癌物質。廢棄PCB 的不當處理將嚴重影響人類賴以生存的大氣、土壤和地下水。另一方面，PCB中 還含有價值不菲的貴金屬、稀有金屬以及具有很高熱值的聚合物高分子材料等， 對上述材料進行回收利用，將具有很高的經濟價值。因此，廢棄PCB的資源化 已成為當前急需解決的問題。超臨界水熱合成是製備納米材料的一種新方法，有著廣闊的發展前景。在 超臨界水中，無機鹽的溶解度會隨著溫度的升高而迅速減小，這就使得它們在極短的時間內就達到很高的過飽和度，導致很高的成核速率，從而可以獲得粒 徑很小的納微米級顆粒。納米銀粒子在表面增強拉曼光譜、表面增強共振散射 光譜、分子生物學、超分子體系等領域佔有極為重要的地位，是基礎理論研究 的重要材料之一。納米銀粉具有很高的表面活性及催化性能，而被廣泛應用於 催化劑以及超低溫制冷機稀釋劑。同時，由於其特殊的物理和化學性質，在免 疫分析、傳感器研製、分子電子學等方面也得到了廣泛的應用。此外，在化纖 中加入少量的納米銀粉，可以改善化纖製品的某些性能，並使其具有很強的殺 菌能力。在隨意收集的印刷線路板中，銀的含量一般為每噸1公斤左右。本發明以 這些銀的高附加值資源化利用為目的，首先通過超臨界水處理分解線路板中的 有機組分，富集金屬元素，然後將銀選擇分離，製成微米級前驅體，再進一步 實施超臨界水熱處理合成納米銀顆粒。 發明內容以廢棄印刷線路板為原料，採用超臨界水處理分解有機物聚合體富集金屬 元素，然後將銀選擇性分離，進一步實施超臨界水熱處理合成銀納米顆粒。具 體工藝包括三個部分(1)超臨界水氧化預處理部分；(2)微米級銀前驅體合 成部分；(3)超臨界水熱處理合成銀納米顆粒部分。在超臨界水預處理過程中 將線路板中的高分子聚合體分解實現金屬元素的富集，所得殘渣用硝酸造液， 使銀和賤金屬進入溶液，而其它貴金屬則富集在殘渣中可進一步提取冶煉；所 得溶液中加入NaCl使銀沉澱，分離後往沉澱物中加入NaC03粉末，混勻後煅燒 製得微米級銀前驅體；對銀前驅體在一定條件下實施超臨界水熱處理，合成納 米級銀顆粒。工藝中銀的回收率、產品納米銀顆粒的尺寸和活性等各種反應條 件的影響，尤其受超臨界水處理條件的影響很大。下面結合說明書附圖及實施方案進一步闡述本發明的內容。
圖1超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀顆粒工藝流程圖。圖2納米銀顆粒的透射電鏡圖片。圖中各字母分別代表(a)微米級銀前 驅體圖片；(b)納米銀顆粒圖片。
具體實施方式
(1) 如圖l所示，將廢棄線路板上的電子元器件拆除，然後將線路板剪切 粉碎至lmm以下。取一定量粉末加入316合金超臨界水反應釜中，隨後按比例 加入水，廢棄印刷線路板粉末與水的比例是1: 20，然後按懸濁液體積的2%加 入純度為30 wt.y。的H202，再加入少量NaOH以捕捉反應過程中產生的溴。密封 後，在反應溫度為713K、壓強為25 MPa的條件下超臨界處理1小時，此時可 降解有機組分可以全部分解為C02和H20。自然冷卻後取出，抽濾分離，收集殘 渣。(2) 往殘渣中加入1M HN03，加熱使銀和賤金屬進入溶液，抽濾分離後往 溶液中加入1M NaCl溶液使銀離子充分沉澱得AgCl;分離沉澱並洗滌千燥，然 後往沉澱物中加入NaC03粉末，AgCl與NaC03重量比為1: 2，混勻後在550 °C 空氣氣氛下煅燒3小時，冷卻後用蒸餾水洗滌去除副產物，然後在8(TC條件下 真空乾燥後備用。(3) 將2ml 0. lmo1/1的NaOH溶液加入75 ml蒸餾水中，此時溶液的pH 值為8.5，再往溶液中加入5 ml 30 wt.y。的H202，定容至100 ml，攪拌均勻後 加入超臨界水反應釜中，隨後將0.25g (2)中的前驅體粉末加入反應釜，密封 後用氮氣置換釜體內部的空氣，在450 °C、 33.5 MPa條件下加熱15分鐘，電 扇吹冷至室溫後分離固體樣品，洗滌乾燥後即得納米銀顆粒產品(圖2)。
權利要求
1.超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀的工藝，具體工藝包括超臨界水氧化預處理部分、微米級銀前驅體合成部分和超臨界水熱合成銀納米顆粒部分，其特徵在於在超臨界水預處理過程中將線路板中的高分子聚合體分解實現金屬元素的富集，所得殘渣造液後沉澱銀，分離後往沉澱物中加入配合劑，煅燒製得微米級銀前驅體；對銀前驅體在一定條件下實施超臨界水熱處理即合成納米級銀顆粒。
2. 根據權利要求書1所述的超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀的工藝， 其特徵是超臨界水反應過程中廢棄印刷線路板粉末與水的比例是l: 20，按懸 濁液體積的2%加入純度為30 wt. %的HA，再加入少量NaOH以捕捉反應過程中 產生的溴。超臨界反應溫度為713K、壓強為25 MPa、反應時間為1小時。
3. 根據權利要求書1所述的超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀的工藝， 其特徵是超臨界水處理後的殘渣用HN03造液，NaCl分銀；NaC03與AgCl按重 量比l: 2在550 。C空氣氣氛下煅燒3小時製得微米級銀前驅體。
4. 根據權利要求書1所述的超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀的工藝， 其特徵是超臨界水熱合成納米銀顆粒的過程中向反應體系內加入適量NaOH溶 液和HA;處理溫度為450 °C，壓強為33. 5MPa，時間15分鐘。
全文摘要
本發明確立了一套超臨界水處理廢棄印刷線路板合成納米銀顆粒的工藝流程。具體工藝包括超臨界水氧化預處理部分、微米級銀前驅體合成部分和超臨界水熱合成銀納米顆粒部分。在超臨界水預處理過程中將線路板中的高分子聚合體分解實現金屬元素的富集，所得殘渣造液後沉澱銀，分離後往沉澱物中加入配合劑，煅燒製得微米級銀前驅體；對銀前驅體在一定條件下實施超臨界水熱處理，合成納米級銀顆粒。
文檔編號B22F9/16GK101612668SQ20091008826
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月13日 優先權日2009年7月13日
發明者張付申, 凱 李 申請人:中國科學院生態環境研究中心