得到电解铜 用优选体积分数为15%的RE609萃取剂对滤液中的铜离子进行萃取富集，再将所得负载 铜的萃取有机相通过优选浓度为180g/L的硫酸进行反萃取，再将所得富铜溶液进行电解最 终得到纯度为99%的金属铜。其中电解条时电流密度200~250A/V，电压为2~2.2V，阳极板为 铅合金板，阴极板为不诱钢板。
[002引（7 )NCNTs修饰碳布电极的循环利用 用去离子水清洗电极，自然干燥后继续用于催化生物浸出反应。
[0026] 下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
[0027] 实施例1 使用剪刀和直尺将HCP330N碳布裁剪为长X宽为2 X 4cm大小，浓硝酸浸泡4h后使用去 离子水清洗碳布直至溶液抑为7.0,再于120°C下干燥化后作为阳极碳布备用。配制30%、40% 和60%的PTFE溶液，使用小刷子将碳布两侧涂抹30%的PTFE，自然干燥化后于预热好的370°C 马弗炉中加热20分钟，碳布表面形成防水层。用40%的PTFE将碳黑溶解（其中碳布面积为 8cm2,碳黑用量为2.5 mg/cm2碳布面积，PT阳用量为12 pL/mg碳黑），用小刷子将混合液均 匀涂抹在经过防水处理后的碳布一侧，涂好后自然干燥化并于预热好的370°C马弗炉中加 热20分钟，待碳布自然冷却后，将60%的PTFE均匀涂抹在涂有碳黑的一侧，空气中自然干燥5 分钟后于370°C马弗炉中加热10分钟，重复四次，制成4层PTFE涂层，拥有最佳的氧气扩散效 果，得到阴极扩散层。分别称取NCNTs Omg、8. Omg、12mg、16mg、20mg、24mg(即Omg、1. Omg/ cm2、1.5mg/cm2、2.0mg/cm2、2.5mg/cm2、3.0mg/cm2碳布面积），放入小烧杯中，加入一定量的 去离子水(恰好淹没NCNTs),用移液枪分别移取化fion溶液和异丙醇溶液，两者分别按照 6.6化L/mg NCNTs和3.3姐L/mg NCNTs计算。将小烧杯放入超声波仪器中超声20分钟，使 NCNTs充分溶解。将溶解后的NCNTs均匀涂抹在阴极扩散层的另一侧，自然干燥24h后形成阴 极催化层，得到NCNTs修饰的碳布阴极。图2为本发明制作NCNTs修饰碳布电极的示意图。
[002引 实施例2 配制9K液体培养基，其成分含量:FeS04'7出0为44.3旨/1、（畑4)2504为3旨/1、1(2册04为 0.5g/L、KCl为0. lg/L、MgS04· 7此0为0.5g/L、Ca(N03)2为0.0 lg/L，其余为去离子水。将驯化 过的嗜酸氧化亚铁硫杆菌按接种量10%接种到反应器中，与培养基形成浸取液，投入的废弃 印刷线路板粉末与浸取液的比例，即固液比为1:50(固体Ig，液体50ml)，在浸取液 中加入铜导线相连的碳布阴极与碳布阳极。其中碳布阴极表面的NCNTs修饰量分别为Omg/ cm2、1.5mg/cm2、2. Omg/cm2、2.5mg/cm2碳布面积，阴阳极碳布长X宽为2cm X 4cm。实验过程 设置无电极体系的对照组，即不添加碳布阴阳电极，其余条件与实验组相同。浸出9天后， ICP测定滤液中铜离子浓度，实验组铜浸出率分别为44.5%、86.1%、89.2%、99.9%(NCNTs修饰 量分别为Omg/cm 2、1.5mg/cm2、2. Omg/cm2、2.5mg/cm2碳布面积），对照组铜浸出率为76.97%， 由结果可知，碳布NCNTs修饰量为2.5mg/cm 2时，铜浸出率最高，达到99.9%。图3b为本发明反 应后的NCNTs所修饰碳布电极在光学显微镜下的表面结构图。
[0029] 实施例3 配制9K液体培养基，其成分含量:FeS〇4'7出0为44.3旨/1、（畑4)25〇4为3旨/1、1(2册〇4为 0.5g/L、KCl为0. lg/L、MgS〇4· 7此0为0.5g/L、Ca(N〇3)2为0.0 lg/L，其余为去离子水。将驯化 过的嗜酸氧化亚铁硫杆菌按接种量10%接种到反应器中，与培养基形成浸取液，投入的废弃 印刷线路板粉末与浸取液的比例，即固液比为1:50(固体Ig，液体50ml)，在浸取液 中加入铜导线相连的碳布阴极与碳布阳极。其中碳布阴极表面的NCNTs修饰量为2.5mg/cm 2 碳布面积，阴阳极碳布长X宽均为2cm X 4cm。实验过程设置无菌对照组，即未接种菌种，但 有铜导线相连的碳布阴阳电极，其余条件与实验组相同。浸出9天后，收集实验组的阴阳极 碳布，去离子水清洗干燥后备用，ICP测定滤液中铜离子浓度，对照组铜浸出率为83.6%，实 验组铜浸出率达到99.9%。
[0030] 实施例4 配制9K液体培养基，其成分含量:FeS〇4'7出0为44.3旨/1、（畑4)25〇4为3旨/1、1(2册〇4为 0.5g/L、KCl为0. lg/L、MgS〇4· 7此0为0.5g/L、Ca(N〇3)2为0.0 lg/L，其余为去离子水。将驯化 过的嗜酸氧化亚铁硫杆菌按接种量10%接种到反应器中，与培养基形成浸取液，投入的废弃 印刷线路板粉末与浸取液的比例，即固液比为1:50(固体Ig，液体50ml)，在浸取液 中加入实施例3中回收的碳布阴阳极碳布。实验过程设置对照组，加入新的碳布阴阳极，其 碳布阴极表面NCNTs修饰量为2.5mg/cm 2碳布面积，阴阳极碳布长X宽为2cmX 4cm，其余条 件与实验组相同。浸出9天后，ICP测定滤液中铜离子浓度，对照组铜浸出率为99.9%，实验组 铜浸出率达到99.9%。
[0031] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1. 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 1 · 0~3 · Omg/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°C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。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2中，所述菌种为嗜酸氧化亚铁硫杆菌， 通过9K培养基和覆铜板对其进行驯化培养，筛选出对铜离子耐受性高的嗜酸氧化亚铁硫杆 菌。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤3中，NCNTs修饰量为1.5~2.5mg/cm2碳布。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于: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°C ~400°C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 yL/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°C~400°C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°C~400°C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Naf ion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~ 10cm 2，NCNTs 修饰量为 1 · 0~3 · Omg/cm2 碳布。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤4中的铜导线为物理导线，与碳布接触的 部位为不锈钢鳄鱼夹。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤7中，使用萃取剂进行萃取，其萃取相比 Ο/A为1:1，经过萃取后所得的负载铜的有机相进入反萃取过程，萃余液则在刮去浮油后循 环利用。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于:萃取剂为铜萃取剂RE609。8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于:反萃取过程中，反萃取剂为硫酸;反萃取相比 Ο/A为1:1，经过反萃取后所得的富铜溶液进入电解过程，贫铜有机相则返回到萃取过程循 环利用。9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，电解条件为电流密度200~250A/m2，电压为2~ 2.2V，阳极板为铅合金板，阴极板为不锈钢板。10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤8中，所述的阴阳电极回收方法具体为： 用去离子水水洗阴阳极，常温干燥。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C25C1/12, C22B15/00, C22B3/18
【公开号】CN105506281
【申请号】CN201510912102
【发明人】白建峰, 费彦肖, 王利军, 顾卫华, 戴珏, 庄绪宁, 张承龙, 邓明强, 王景伟
【申请人】上海第二工业大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月11日