利用导电高分子中空纤维从电子废弃物中回收金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子废弃物回收处理技术领域，具体涉及一种利用导电高分子中空纤维从电子废弃物中回收金属的方法。
【背景技术】
[0002]电子废弃物(例如废旧的印刷电路板等)中富含金、银、钯、钼等贵重金属和稀有金属，其品位是普通原生矿石的几十倍，被称作为“城市矿山”。因此，作为增长最快、同时蕴含巨大的社会财富和资源的固体垃圾，电子废弃物的资源化处理已成为当今国内外金属再生行业的朝阳产业。
[0003]目前，电子废弃物的处理与金属资源的回收过程中多采用物理法和化学法相结合的方法，其中化学法多采用湿法冶金技术。该方法具体为:将破碎后的电子废弃物碎片通过酸性或碱性液体溶浸，得到的液体再经萃取、沉淀、置换、离子交换、电解、过滤以及蒸馏等一系列处理，最终得到高品位的金属。该方法存在的问题是:金属还原回收过程中往往耗用大量的氟化物、氰化物等剧毒试剂，并产生大量的酸碱废液，如不采用妥善的办法予以处理，将对生态环境和人类健康造成严重的污染和危害。
[0004]因此，如何妥善处理电子废弃物、实现环境保护和资源再生，是人类社会面临的重要难题之一。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述现有电子废弃物回收处理技术的不足，提供一种从电子废弃物中回收金属的方法，该方法具有安全、无毒、高效和环保的优点。
[0006]本发明采用导电高分子材料，该导电高分子材料是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及它们的环取代衍生物、杂原子取代衍生物中的一种，将该导电高分子材料和聚偏氟乙烯、聚酰亚胺及聚砜等纺丝材料作为原料，通过中空纤维纺丝法法制备成导电高分子中空纤维材料。将该导电高分子中空纤维材料置于膜分离装置中，在利用导电高分子成分还原电子废弃物酸浸取液中金属离子的同时，利用压力差的推动使含酸废液通过分离膜间隔层，即可在分离膜料液侧表面富集金属微粒，实现溶液中贵重金属成分的提取分离。具体包括以下步骤:
[0007](I)制备导电高分子多孔中空纤维膜
[0008]将导电高分子材料与纺丝材料按照质量比为1:10?3:1进行混合，然后按固液比为1:20?1:5 (g/ml)加入1-甲基-2-吡咯烷酮、环己酮、二甲基甲酰胺或二甲亚砜中，超声搅拌均匀后，得到铸膜液；然后，采用纺丝法将铸膜液制成中空纤维膜；
[0009](2)制备电子废弃物酸浸取液
[0010]将电子废弃物破碎为粒径为0.05mm?5mm的颗粒，然后将该颗粒浸入酸液中，使其中所含的金属离子溶于酸液，得到电子废弃物酸浸取液；
[0011](3)从电子废弃物酸浸取液中回收金属
[0012]将步骤(I)制得的导电高分子中空纤维膜装入分离装置中，将步骤(2)中制得的电子废弃物酸浸取液灌入该分离装置中，使其流经导电高分子中空纤维膜的外壁，导电高分子中空纤维膜的外壁充分吸附并还原其中的金属离子；然后，在导电高分子中空纤维膜外壁侧形成压力差，使电子废弃物酸浸取液流经导电高分子中空纤维膜的外壁、进入该纤维膜中空孔道，沿该纤维膜的内壁流出；最后，过滤分离，将含酸废液经浓缩处理后再利用，加工吸附金属离子的导电高分子纳米纺丝置于熔炼炉中高温熔炼，导电高分子中空纤维膜分解为气体并经碱液吸收，得到单质金属颗粒。
[0013]所述的导电高分子材料是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及它们的环取代衍生物、杂原子取代衍生物中的一种。
[0014]所述的纺丝材料包括但不限于聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚砜、聚苯醚、聚苯并咪唑等高分子材料以及它们的衍生物。
[0015]作为优选，上述步骤(1)，在铸膜液中加入聚乙二醇等添加剂。
[0016]所述的步骤(2)中，所述的酸液不限，包括稀盐酸、硝酸、硫酸等。作为优选，所述的电子废弃物酸浸取液的pH值为I?5。
[0017]作为优选，上述步骤(3)中，所述的导电高分子中空纤维置于900?1000°C的高温熔炉中进行熔炼。
[0018]作为优选，上述步骤(3)中，所述的压力差为2?10千帕。
[0019]作为优选，上述步骤(3)中，过滤分离后，将得到的含酸废液经浓缩处理可重复利用，固渣在酸性溶液中经自发电化学氧化还原反应可再生至初始低氧化态以重复使用，直至富集质量为自重5?10倍的金属成分或完全失效。
[0020]为了更加方便、快捷、高效地述从电子废弃物中回收金属，本发明还提出一种用于上述方法的分离装置，包括加料泵、分离腔体、压力控制部分以及流量控制部分，
[0021]所述的分离腔体设置进料口、出料口以及气体输入口 ；
[0022]所述的压力控制部分包括设置在进料端、用于检测进入分离腔体的料液压力的第一压力器，设置在出料端、用于检测分离腔体流出的料液压力的第二压力器，以及设置在气体输入端、用于检测输入分离腔体的气体压力的第三压力器；
[0023]所述的流量控制部分包括设置在进料端、用于检测进入分离腔体的料液流量的第一流量计，以及设置在出料端、用于检测分离腔体流出的料液流量的第二流量计。
[0024]将该分离装置用于上述步骤(3)时，具体如下:
[0025]将步骤(I)制得的导电高分子中空纤维膜装入该分离装置的分离腔体中，通过加料泵将步骤(2)中制得的电子废弃物酸浸取液经进料口输入该分离腔体，使其流经导电高分子中空纤维膜的外壁，该导电高分子中空纤维膜的外壁充分吸附并还原其中的金属离子；然后，经气体输入口将压缩气体通入该分离腔体，通过第一压力器、第二压力器监控进电子废弃物酸浸取液进入分离腔体、流出分离腔体的压力变化，通过第三压力器控制输入分离腔体的气体压力，从而在导电高分子中空纤维膜外壁侧形成压力差，使电子废弃物酸浸取液流经导电高分子中空纤维膜的外壁、进入该纤维膜中空孔道，然后流经该纤维膜的内壁，最后经出料口流出进行回收处理。通过第一流量计、第二流量计监控电子废弃物酸浸取液的流量变化。
[0026]与现有技术相比，本发明提供的从电子废弃物中回收金属的方法具有如下有益效果:
[0027](I)利用导电高分子材料处理电子废弃物的酸浸取液，能够高效、无能耗、环境友好地富集并还原酸浸取液中的金属离子；并且，由于将导电高分子材料与纺丝材料作为原料制成中空纤维状，有效地增大了该导电高分子的比表面积，提高了其富集并还原金属离子的能力；
[0028](2)在此基础上，将电子废弃物酸浸取液流经导电高分子中空纤维膜的外壁、进入该纤维膜中空孔道，沿该纤维膜的内壁流出，有效利用了中空纤维的结构特点，使电子废弃物酸浸取液与该中空纤维膜内、外壁表面充分接触，进一步提高了该导电高分子材料富集并还原金属离子的能力；
[0029](3)吸附了单质金属的导电高分子中空纤维经高温熔炼后可以获得高纯度 99.9%)的金属，并且该导电高分子材料在熔炼时直接分解为气体排出，含酸废液经过浓缩回收可再次利用，因此无任何副产品产生；
[0030](4)该导电高分子中空纤维无毒无害，并且能在含酸废液中自发再生以重复使用，直至完全失效；
[0031]因此，该方法成本低、工艺简单、废气废液可实现零排放、金属回收率高，能有效解决现有湿法处理工艺大量使用剧毒化学试剂且废气、废液、废渣排放容易造成二次污染的问题，可实现环境保护和资源回收的双重目的，适用于大规模工业生产，具有良好的应用前旦
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【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例中的聚苯胺-聚偏氟乙烯中空纤维样品及其横截面SEM照片;
[0033]图2是本发明实施例1中的分离装置结构示意图；
[0034]图3是本发明实施例1中的盐酸浸取液流经聚苯胺-聚偏氟乙烯中空纤维后的金成分回收率随时间的变化图。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。应理解的是，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
[0036]图2中的附图标记为:加料泵1、分离腔体2、进料口 3、出料口 4、气体输入口 5、第一压力器6、第二压力器7、第三压力器8、第一流量计9、第二流量计10。
[0037]实施例1:
[0038]本实施例中，导电高分子中空纤维膜的制备过程如下:
[0039](I)将聚苯胺与聚偏氟乙烯按照质量比为3:1进行混合，得到混合材料，然后将混合材料按固液比为1:5 (混合材料/g:溶剂/ml)加入1-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入适量的聚乙二醇，在60°C下超声I小时，得到铸膜液；
[0040](2)采用纺丝法，将步骤(I)中得到的铸膜液注入干-