本发明涉及生物冶金
技术领域：
，具体涉及一种利用不同微生物分步浸出废弃线路板中铜和金的方法。
背景技术：
：根据非专利文献：1.m.arshadi,s.m.mousavi,p.rasoulnia,enhancementofsimultaneousgoldandcopperrecoveryfromdiscardedmobilephonepcbsusingbacillusmegaterium:rsmbasedoptimizationofeffectivefactorsandevaluationoftheirinteractions,wastemanagement,2016.2.m.arshadi,s.m.mousavi,enhancementofsimultaneousgoldandcopperextractionfromcomputerprintedcircuitboardsusingbacillusmegaterium,wastemanagement,2015,3.ardaisildaretal,two-stepbioleachingofcopperandgoldfromdiscardedprintedcircuitboards(pcb),wastemanagement,2017.上述文献1和2分别介绍了使用产生氢氰酸的巨大芽孢杆菌同时对废弃线路板中的铜和金进行浸出，证明了微生物浸出废弃线路板中金属的实效。文献1和2探讨了利用微生物浸出废弃线路板中金属的工艺和实效，但是研究局限于使用一种细菌同时浸出废弃线路板中的铜和金，使其浸出率都比较低，对利用不同微生物分步浸出废弃线路板中铜和金的方法还有待于研究。文献3介绍了利用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的混合菌、荧光假单胞菌和恶臭假单胞菌的混合菌分步对废弃线路板中铜和金的浸出工艺。文献3虽然探讨了利用两种不同的混合微生物分步对废弃线路板中铜和金的浸出工艺，但是使用混合菌有耗材的缺点，而且该工艺使用荧光假单胞菌和恶臭假单胞菌的混合菌进行金的浸出，对其金的浸出率也不高。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是：现有技术中一种菌同时浸提金属效率不高，但使用两种混合菌浸提存在耗材，本发明提供了解决上述问题的一种利用不同微生物分步浸出废弃线路板中铜和金的方法。本发明通过下述技术方案实现：一种利用不同微生物分步浸出废弃线路板中铜和金的方法，依次包括以下步骤：步骤1，菌种选取：选取氧化亚铁硫杆菌和紫色色杆菌作为浸出菌种；步骤2，培养基制备：分别配制用于氧化亚铁硫杆菌的培养基和用于紫色色杆菌的培养基；步骤3，电子废弃物制备：将电子废弃物切割机切成小片，用高速粉碎机进行粉碎，再进行风选，最终筛分0.250～0.425，0.250～0.150，0.150～0.075和1.075mm，储存备用；步骤4，浸出提铜：在培养基上接种氧化亚铁硫杆菌菌液培养，然后加入步骤2制备的电子废弃物粉末进行浸出操作；步骤5，浸出提金：在培养基上接种紫色色杆菌菌液进行培养，然后加入步骤3浸出铜后的电子废弃物残渣进行浸出操作。优选地，所述步骤2中，用于氧化亚铁硫杆菌的培养基采用9k培养基。优选地，所述9k培养基的原料包括(nh4)2so43.0g、kcl0.1g、k2hpo40.5g、ca(no3)20.01g、mgso4·7h2o0.5g和蒸馏水1000ml，调节ph为2.0±0.2。优选地，所述步骤4中，对氧化亚铁硫杆菌的培养条件为：接种氧化亚铁硫杆菌菌液至培养基中，封口，恒温保存，在温度32℃、130rpm条件下震荡培养2d。优选地，所述步骤4中，浸出操作条件为：电子废弃物粉末添加浓度为0～10g/l，初始ph值为1.6～2.4，初始fe2+为0～44.3g/l，电子废弃物粉末粒径为0.075～0.25μm。优选地，所述步骤2中，用于紫色色杆菌的培养基采用胰胨大豆琼脂培养基。优选地，所述胰胨大豆琼脂培养基的原料包括胰蛋白15.0g、大豆蛋白胨5.0g、氯化钠5.0g，蒸馏水1000ml，调节ph为7.3±0.2。优选地，所述步骤5中，对紫色色杆菌的培养条件为：接种紫色色杆菌菌液至培养基中，封口，恒温保存，在温度30℃、130rpm条件下震荡培养1d。优选地，所述步骤5中，浸出操作条件为：控制初始ph值为7～11，甘氨酸浓度25～70g/l，温度为20～35℃，硫酸镁为0.002～0.006mol，磷酸氢二钾为0.05～0.15mol。优选地，还包括步骤6：box-behnken中心组合设计实验与响应面优化浸出条件，具体操作为：选取其中四个因素初始ph值、甘氨酸添加量、金属盐添加量及温度，每个因素取3个水平，以金的浸出率作为响应值，记为r，进行box-behnken(bb)实验设计，建立数学模型，通过designexpert软件对实验数据进行回归分析，预测最优浸出条件，并按照预测最优浸出条件重复试验，与模型的预测值进行比较，验证其有效性。本发明具有如下的优点和有益效果：1、本发明对于电子废弃物中的铜和金，利用两种不同的单一菌分步将其提取，解决了使用一种菌同时浸提金属效率不高和使用两种混合菌浸提耗材的问题，而且对电子废弃物中贵金属的提取提供了一条高效、绿色的途径。本发明对综合利用资源以浸提铜和金，进一步提高铜和金的综合回收技术水平和经济效益具有重要意义；2、本发明填补了使用单一菌两步浸提电子废弃物中的铜和金方法的空白，对微生物法分步浸提电子废弃物中贵金属提供了一条心得可行性途径；利用微生物浸提电子废弃物中贵金属，污染小，耗能少，对设备腐蚀小，对综合利用电子废弃物资源具有重要意义。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：图1为本发明中电子废弃物粉末添加量对浸铜率的影响；图2为本发明中初始ph值对浸铜率的影响；图3为本发明中初始fe2+浓度对浸铜率的影响；图4为本发明中电子废弃物粉末粒径对浸铜率的影响；图5为本发明中最佳条件下浸铜情况；图6为本发明中初始ph值对浸金率的影响；图7为本发明中甘氨酸浓度对浸金率的影响；图8为本发明中温度对浸金率的影响；图9为本发明中硫酸镁浓度对浸金率的影响；图10为本发明中磷酸氢二钾浓度对浸金率的影响；图11为本发明中r＝f(ph，甘氨酸)的响应面图；图12为本发明中r＝f(ph，硫酸镁)的响应面图；图13为本发明中r＝f(ph值，温度)的响应面图；图14为本发明中r＝f(甘氨酸，硫酸镁)的响应面图；图15为本发明中r＝f(甘氨酸，温度)的响应面图；图16为本发明中r＝f(硫酸镁，温度)的响应面图；图17为本发明中响应面法的测试值与预测值之间的比较图；图18为本发明中最佳条件下浸金情况；图19为本发明中最佳条件下浸金和浸铜情况合图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。实施例本发明提供一种利用不同微生物分步浸出废弃线路板中铜和金的方法，具体步骤按顺序依次如下操作：步骤1，微生物菌种选取：选取由成都理工大学保藏的“一株氧化亚铁硫杆菌菌株”，保藏编号为xx；选取由北纳生物菌种保藏中心保藏的“一株紫色色杆菌菌种”，bncc337438。步骤2：培养基配制：由成都理工大学保藏的“一株氧化亚铁硫杆菌菌株”，培养条件为接种5％菌液至盛有95ml氧化亚铁硫杆菌培养基(9k)培养基的250ml三角瓶中，封口，在恒温培养箱中，于温度32℃、130rpm条件下震荡培养2d；由北纳生物菌种保藏中心保藏的“一株紫色色杆菌菌种”，bncc337438，培养条件为接种5％菌液至盛有95ml紫色色杆菌培养基(胰胨大豆琼脂)培养基的250ml三角瓶中，封口，在恒温培养箱中，于温度30℃、130rpm条件下震荡培养1d。9k培养基：(nh4)2so43.0g，kcl0.1g，k2hpo40.5g，ca(no3)20.01g，mgso4·7h2o0.5g，蒸馏水1000ml，ph2.0±0.2；胰胨大豆琼脂(tsa)培养基：胰蛋白胨15.0g、大豆蛋白胨5.0g、氯化钠5.0g，蒸馏水1000ml，ph7.3±0.2。步骤3，电子废弃物的制备：电子废弃线路板由四川长虹格润再生资源有限责任公司提供。废旧电视机主板直接用自制的切割机切成小片，用高速粉碎机进行粉碎，再进行风选，最终筛分0.250-0.425，0.250-0.150，0.150-0.075和1.075mm，并储存备用。步骤4，氧化亚铁硫杆菌浸提铜：步骤4-1，加入不同量的电子废弃物粉末：将0、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0g电子废弃物粉末添加到含有良好生长活性培养物的100ml培养基中，置于32℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定铜离子浓度，并用无菌水补齐所差溶液。步骤4-2，调节培养基的ph值：用10％的硫酸调节培养基的ph分别为1.6、2.0、2.4，接种5％的氧化亚铁硫杆菌菌液，培养两天后加入0.6g的金属粉末，并置于32℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定铜离子浓度，并用无菌水补齐所差溶液。步骤4-3，初始fe2+浓度对浸铜率的影响：分别将0、22.15、44.3、66.45g/l的fe2+浓度添加到含有良好生长活性培养物的100ml培养基中，培养两天后分别加入0.6g的电子废弃物粉末，并置于32℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定铜离子浓度，并用无菌水补齐所差溶液。步骤4-4，加入不同粒径的电子废弃物粉末：分别将20、40、60、100、240目的电子废弃物粉末分别添加到含有良好生长活性培养物的100ml培养基中，并置于32℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定铜离子浓度，并用无菌水补齐所差溶液。步骤5，紫色色杆菌浸提金：步骤5-1，调节培养基的ph值：用10％的氢氧化钠溶液调节培养基的ph分别为7、9、10、11，接种5％的紫色色杆菌菌液，培养一天后加入0.6g的浸出铜后的电子废弃物残渣进行浸出操作，并置于30℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定，并用无菌水补齐所差溶液。步骤5-2，在培养基中加入不同量的甘氨酸：将2.5、4、5.5、7g甘氨酸加入到培养基中，灭菌后，接种5％的紫色色杆菌菌液，培养一天后加入0.6g的金属粉末，并置于30℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定。步骤5-3，调节培养基温度：将接种5％的紫色色杆菌菌液，在20℃、25℃、30℃、35℃不同温度下培养一天后加入0.6g的电子废弃物粉末，并置于30℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定。步骤5-4，调节培养基中营养盐加入量：将2×10-3、3×10-3、4×10-3、5×10-3、6×10-3molmgso4和0.50×10-2、0.75×10-2、1.00×10-2、1.25×10-2、1.50×10-2molk2hpo4分别添加到十个培养基中，灭菌后，接种5％的紫色色杆菌菌液，培养一天后加入0.6g的金属粉末，并置于30℃，130rpm恒温震荡培养箱中，每隔24h取样，使用原子吸收光谱仪测定。步骤5，通过box-behnken中心组合设计实验与响应面优化浸出条件：选取初始ph、甘氨酸添加量、金属盐添加量及温度，分别记为a、b、c、d，各因素水平的取值见表1；以金的浸出率作为响应值，记为r。实验方案及结果见表2。表1因素的水平取值表2实验方案和结果no.abcdrno.abcdr1000072.291610-1065.042010-166.64171-10072.293011073.201800-1166.254000073.6419000071.2150-1-10.65.1220-101064.506000071.0621-10-1059.467001-168.3922000069.198100-167.392300-1-161.96901-1064.9524100169.9210001171.9625-110062.6311-1-10057.17260-11070.6212010167.03270-10-168.2913101068.14280-10168.4514-100162.3729-100-157.0315110070.62利用design-expert软件二院回归拟合分析表2的响应值，确定回归方程预测模型如下：r＝66.90+4.37a-0.24b+3.67c+0.86d+0.47ab+0.78ac-0.23ad-1.58bc+1.06bd-0.68cd-1.15a2+0.91b2-0.76c2+0.24d2最佳浸出条件预测与检验：根据所建立的数学模型进行参数的最优化分析，得出紫色色杆菌浸出金的条件为：ph值为10.38，甘氨酸40.2g/l、硫酸镁5.67×10-3mol、温度30.97℃，在此条件下，进的浸出率理论上可达73.33％。考虑到实际可操作性，将温度调为31.0℃，初始ph值为10.50，甘氨酸40.0g/l，硫酸镁5.50×10-3mol。为验证试验结果的可靠性，在最优的条件下进行试验，3组平行试验的平均值为72.58％，实验结果与模型复合良好。因此采用响应面分析优化得到的紫色色杆菌浸出金的条件参数准确可靠，具有利用价值。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12