一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，首先将印刷线路板含铜污泥干燥脱水，然后将污泥加入动电反应装置中，控制电流密度、保护剂浓度、固液比、辅助试剂和反应时间等条件，反应结束后，将阴极液离心分离得到纳米Cu2O材料。本发明提出一种环境友好的，几乎无二次污染的从印刷线路板含铜污泥中回收制备高附加值的纳米氧化亚铜(Cu2O)材料的方法。Cu2O是一个重要的p型金属氧化物半导体材料，直接带宽为2.2eV。Cu2O纳米粒子具有优异的光学和磁力性质，在催化剂、太阳能电池、气体传感器和锂离子电池阴极材料等方面具有广阔的应用前景。
【专利说明】 一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废物回收处理【技术领域】，具体的说，本发明涉及一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电子工业的发展，印刷线路板制造产业发展极为迅速。在印刷线路板的生产过程中会产生大量的酸性废水。目前，对于这类废水通常采用中和沉淀处理，由此产生大量含铜、铁等重金属的污泥。此类污泥含水率约65%?80%，pH在6.8?9.8之间，铜含量约在1%?5%之间。此类含铜污泥属于危险废物，随意堆放和处置容易导致重金属溶出，并再次进入水体或土壤而造成二次污染。另一方面，由于此类污泥中含铜量远高于铜矿的开采品位，因此任意处置势必造成资源的极大浪费。
[0003]目前，从印刷线路板含铜污泥中回收铜的工艺可以分为热处理技术和化学处理技术两大类。热处理技术能耗较高且容易导致大量的大气污染物排放。化学处理主要包括酸浸、氨浸、超声波加速酸浸、电化学沉积等。上述化学处理方法也存在选择性低，二次污染等问题。更为重要的是，目前已有的技术方法都是以回收金属铜单质、含铜化合物、或者金属铜离子的浓溶液为目标，导致回收产品的附加值不高。因此，开发环境友好型的从印刷线路板含铜污泥中选择性回收铜并制备高附加值产品，具有广阔的前景。
[0004]针对现有技术存在的相对不足，提出本发明。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种环境友好、几乎无二次污染的从印刷线路板含铜污泥直接制备高附加值的纳米氧化亚铜(Cu2O)材料的方法。
[0006]本发明提供的技术方案是:一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，包括以下步骤:
[0007]a)将印刷线路板含铜污泥置于105度的烘箱中烘干至恒重，冷却；
[0008]b)将冷却后的污泥加入动电反应装置中，动电反应装置为三室反应器,分别为阳极室、污泥室、阴极室，阳极室、污泥室和阴极室两两之间用离子交换膜隔开，辅助试剂为稀盐酸或稀硫酸，浓度控制在0.5mol/L-lmol/L,控制反应固液比为1:20-1:40克/毫升，保护剂的添加浓度控制在5-50g/L，控制动电反应条件，电流密度控制在10-40mA/cm2，反应时间控制在1-6小时，反应过程中污泥室和阴极区用磁力搅拌保持恒搅拌，搅拌速度为1500-2000rpm ;保护剂为聚乙烯吡咯烷酮；
[0009]步骤c)反应结束后，取出阴极液并离心分离，立即用30% (v/v)水/乙醇混合液冲洗所得纳米Cu2O颗粒三次，除去水溶性的杂质和产品表面吸附的保护剂；
[0010]步骤d)将获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]本发明提出一种环境友好的，几乎无二次污染的从印刷线路板含铜污泥中回收制备高附加值的纳米氧化亚铜(Cu2O)材料的方法。Cu2O是一个重要的P型金属氧化物半导体材料，直接带宽为2.2eV。Cu2O纳米粒子具有优异的光学和磁力性质，在催化剂、太阳能电池、气体传感器和锂离子电池阴极材料等方面具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中:
[0014]图1为本发明印刷线路板含铜污泥制备高附加值纳米Cu2O材料的工艺流程图；
[0015]图2为本发明中的动电反应装置示意图(图中PVP为聚乙烯吡咯烷酮)；
[0016]图3制备得到的纳米Cu2O颗粒的XRD衍射分析图谱；
[0017]图4制备得到的Cu2O纳米颗粒的透射电镜图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0019]实施例1:
[0020]如图1所示，本实施例的一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，包括以下步骤:
[0021]a)将印刷线路板含铜污泥置于105度的烘箱中烘干至恒重，冷却；
[0022]b)将冷却后的污泥加入动电反应装置中，动电反应装置为三室反应器(如图2中所示出)，分别为阳极室、污泥室、阴极室，阳极室、污泥室和阴极室两两之间用离子交换膜隔开，辅助试剂为稀盐酸或稀硫酸，浓度控制在0.5mol/L,控制反应固液比为1:40克/毫升，保护剂的添加浓度控制在50g/L，控制动电反应条件，电流密度控制在40mA/cm2，反应时间控制在4小时，反应过程中污泥室和阴极区用磁力搅拌保持恒搅拌，搅拌速度为2000rpm ;保护剂为聚乙烯吡咯烷酮；
[0023]步骤c)反应结束后，取出阴极液并离心分离，立即用30% (v/v)水/乙醇混合液冲洗所得纳米Cu2O颗粒三次，除去水溶性的杂质和产品表面吸附的保护剂；
[0024]步骤d)将获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥。
[0025]最后，获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥后进行XRD衍射分析和透射电镜表征，分析结果分别见图3和图4。图3表明获得的产品为立方晶相的Cu20。图4可以看出，Cu2O纳米颗粒近似规则的球形，且高度分散，具有高度的一致性，平均尺寸为10nm。
[0026]实施例2:
[0027]如图1所示，本实施例的一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，包括以下步骤:
[0028]a)将印刷线路板含铜污泥置于105度的烘箱中烘干至恒重，冷却；
[0029]b)将冷却后的污泥加入动电反应装置中，动电反应装置为三室反应器(如图2中所示出)，分别为阳极室、污泥室、阴极室，阳极室、污泥室和阴极室两两之间用离子交换膜隔开，辅助试剂为稀盐酸或稀硫酸，浓度控制在lmol/L，控制反应固液比为1:20克/毫升，保护剂的添加浓度控制在5g/L，控制动电反应条件，电流密度控制在lOmA/cm2，反应时间控制在I小时，反应过程中污泥室和阴极区用磁力搅拌保持恒搅拌，搅拌速度为1500rpm;保护剂为聚乙烯吡咯烷酮；
[0030]步骤c)反应结束后，取出阴极液并离心分离，立即用30% (v/v)水/乙醇混合液冲洗所得纳米Cu2O颗粒三次，除去水溶性的杂质和产品表面吸附的保护剂；
[0031]步骤d)将获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥。
[0032]最后，获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥后进行XRD衍射分析和透射电镜表征。结果表明获得的产品为立方晶相的Cu20。Cu2O纳米颗粒近似规则的球形，且高度分散，具有高度的一致性，平均尺寸为50nm。
[0033]实施例3:
[0034]如图1所示，本实施例的一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，包括以下步骤:
[0035]a)将印刷线路板含铜污泥置于105度的烘箱中烘干至恒重，冷却；
[0036]b)将冷却后的污泥加入动电反应装置中，动电反应装置为三室反应器(如图2中所示出)，分别为阳极室、污泥室、阴极室，阳极室、污泥室和阴极室两两之间用离子交换膜隔开，辅助试剂为稀盐酸或稀硫酸，浓度控制在lmol/L，控制反应固液比为1:30克/毫升，保护剂的添加浓度控制在30g/L，控制动电反应条件，电流密度控制在20mA/cm2，反应时间控制在6小时，反应过程中污泥室和阴极区用磁力搅拌保持恒搅拌，搅拌速度为1600rpm ；保护剂为聚乙烯吡咯烷酮；
[0037]步骤c)反应结束后，取出阴极液并离心分离，立即用30% (v/v)水/乙醇混合液冲洗所得纳米Cu2O颗粒三次，除去水溶性的杂质和产品表面吸附的保护剂；
[0038]步骤d)将获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥。
[0039]最后，获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥后进行XRD衍射分析和透射电镜表征。结果表明获得的产品为立方晶相的Cu20。Cu2O纳米颗粒近似规则的球形，且高度分散，具有高度的一致性，平均尺寸为30nm。
[0040]以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，其特征在于，包括以下步骤: a)将印刷线路板含铜污泥置于105度的烘箱中烘干至恒重，冷却； b)将冷却后的污泥加入动电反应装置中，动电反应装置为三室反应器，分别为阳极室、污泥室、阴极室，阳极室、污泥室和阴极室两两之间用离子交换膜隔开，辅助试剂为稀盐酸或稀硫酸，浓度控制在0.5mol/L-lmol/L，控制反应固液比为1:20-1:40克/毫升，保护剂的添加浓度控制在5-50g/L，控制动电反应条件，电流密度控制在10-40mA/cm2，反应时间控制在1-6小时，反应过程中污泥室和阴极区用磁力搅拌保持恒搅拌，搅拌速度为1500-2000rpm ； 步骤c)反应结束后，取出阴极液并离心分离，立即用30% (v/v)水/乙醇混合液冲洗所得纳米Cu2O颗粒三次，除去水溶性的杂质和产品表面吸附的保护剂； 步骤d)将获得的纳米Cu2O产品在室温真空下干燥。
2.根据权利要求1所述的一种从印刷线路板含铜污泥制备纳米氧化亚铜的方法，其特征在于，所述步骤b)中的保护剂为聚乙烯吡咯烷酮。
【文档编号】C01G3/02GK104402037SQ201410581394
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】修福荣, 齐莹莹 申请人:福建工程学院