BÁO CÁO TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN TÁI CHẾ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ Họ tên sinh viên: Trần Ngọc Thảo Võ Lương Nghi Năng Xuân Quang Nguyễn Quốc Thắng Nguyễn Ngọc Thúy Hà Tháng 11/2012 MỤC LỤC CHƯƠNG .3 CHƯƠNG .5 CHƯƠNG 15 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Các thiết bị điện tử ti vi, máy tính, điện thoại… ngày đóng vai trò thiếu sống đại Nhưng sau thời gian hữu ích, thiết bị bị bỏ đi, trở thành rác thải Ngày nay, rác thải điện tử (e-waste) coi thảm họa nhân loại Theo Cơ quan môi trường châu Âu (EEA), lượng rác điện tử thải giới khoảng 40 triệu tấn/năm loại rác thải tăng nhanh gấp lần so với loại rác khác Một lý lượng tiêu thụ loại sản phẩm liên tục gia tăng, đặc biệt nước đông dân phát triển nhanh Trung Quốc Ấn Độ Theo tổ chức Greenpeace, năm 2008, số lượng người sử dụng điện thoại di động (ĐTDĐ) giới đạt tỷ, riêng Trung Quốc, số máy ĐTDĐ bán lên đến… 150 triệu Số loại sản phẩm điện tử khác máy vi tính, ti vi, máy chơi điện tử… bán tăng từ 10% - 400% năm Đến năm 2010, tổng số 710 triệu máy tính sản xuất giới, 178 triệu Trung Quốc 80 triệu Ấn Độ Ngoài ra, công nghệ thay đổi liên tục, vòng đời thiết bị điện tử ngắn hơn, thế, rác thải điện tử nhiều Chẳng hạn, theo chương trình môi trường Liên Hợp Quốc (UNEP), vòng đời máy tính giảm từ năm (năm 1997) năm (năm 2005), vòng đời ĐTDĐ năm Chỉ riêng Mỹ, có khoảng 500 triệu máy tính cũ, khoảng 10% máy tính cũ tái chế Tỷ lệ tái chế máy tính giới không vượt 9% Ở châu Âu, triệu rác thải điện tử chưa tái chế Tại Mỹ Latin, theo số liệu Viện Sinh thái quốc gia Mexico, 80% rác điện tử nước Mỹ Latin bỏ bãi rác chất gom nhà, quan, xí nghiệp, 15% thu gom theo chương trình tái chế, 20% tái sử dụng có 1% cấp chứng xử lý ô nhiễm môi trường Vấn đề rác thải điện tử đến mức báo động lượng rác lớn thải ngày giới gây ảnh hưởng đến môi trường sống – kim loại nặng – yếu tố kinh tế - nguồn tài nguyên – nhiều hệ lụy xã hội khác Vì cần có biện pháp thích hợp nhằm giảm lượng rác thải điện tử môi trường số thu hồi nguồn rác thải điện tử 1.2 MỤC TIÊU Biết phương pháp tái chế Tìm hiểu phương pháp tái chế Nắm quy trình thu hồi số kim loại quý 1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp phân tích xử lý số liệu Phương pháp sưu tầm, thống kê CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 KHÁI QUÁT BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ 2.1.1 Cấu tạo Bản mạch điện tử tiếng anh Motherboard hay Main board, logic board, Systemboard gọi chung printed circuit board (PCB) Một board mạch in PCB máy móc sử dụng để hỗ trợ kết nối điện tử linh kiện điện tử cách sử dụng đường dẫn, dấu vết, khắc từ đồng tráng lên chất không dẫn điện Bản mạch điện tử mạch in có chứa linh kiện điện tử có đế cắm, khe cắm bo mạch mở rộng khác Bản mạch bao gồm thành phần chủ yếu nhựa cứng phủ đồng gắn thành phần khác Có vài chất cách điện khác mà chọn để cung cấp cho cách ly giá trị khác tùy thuộc vào yêu cầu mạch Những vật liệu cách điện sử dụng công nghệ mạch điện FR-4 (lưới thuỷ tinh nhựa epoxy), FR-5 (lưới thuỷ tinh nhựa epoxy)… Phần mạch bao gồm đồng dát mỏng (loại 142 g đồng/30.5 cm 2) sợi thủy tinh với lớp phủ bên hợp kim hàn (37% chì, 63% thiếc) độ dày khoảng 0.0005 inc để chống axit dễ hàn Hình cấu tạo mạch Hình - Cấu tạo mạch Với mạch nhiều lớp (một mạch với lớp đồng) mảnh nhựa tổng hợp đặt tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ xung dính chặt lớp đồng bên bên vào Hình hình ảnh lớp nhựa Hình - Cấu tạo lớp lõi Lá đồng mỏng đặt bề mặt nhựa bám vào chất dính Hình - Lớp đồng Để bảo vệ đồng chống lại tác động môi trường người ta phủ lên đồng lớp bọc đồng mỏng thuỷ tinh có tác dụng bao bọc bảo vệ lớp đồng bên Hình - Lớp vỏ bọc đồng Để gắn thành phần vào mạch tạo mối dẫn truyền người ta thường sử dụng hợp kim hàn Trên hình ta thấy mạch có vô số mối hàn tạo hợp kim hàn gồm (40% chì, 60% thiếc) màu sáng bạc Hình - Hợp kim hàn mạch Trên hình ảnh cấu tạo mạch bản, có số thành phần khác màng che phủ mối hàn, rãnh bờ gồ ghề mạch để gắn thiết bị 2.1.2 Thành phần Trong mạch chia làm thành phần sau: thành phần nhựa thành phần kim loại Thành phần nhựa cấu tạo nên chiếm xấp xỉ 70% khối lượng toàn mạch, tạo từ hỗn hợp hợp chất bao gồm chất độn, nhựa cứng, chất chống cháy chất màu, chất xúc tác … Thành phần cụ thể sau: Bảng - Thành phần chất cách điện Chất độn Nhựa cứng Chất hoá rắn Chất chống cháy Chất xúc tác Hợp chất màu (thường SiO2 ) 65-75% 20-30% ( đuôi NH2) 2-6% 1-10% 0,6-1,0% 0,5% Trong mạch chứa khoảng gần 28% kim loại có kim loại không chưa sắt Cu, Al, Sn… Độ khiết kim loại cao 10 lần thành phần chúng quặng khoáng vật thu từ tự nhiên Các thành phần chủ yếu mạch điện tử bao gồm xấp xỉ sau: Bảng - Thành phần kim loại Thành phần kim loại Đồng Hợp kim hàn ( thiếc chì) Thành phần sắt ferit ( từ lõi máy biến thế) Niken Bạc Vàng Platin Các kim loại khác lượng vết bao gồm bismut… Phần trăm khối lượng 16 0.05 0.03 0.01 < 0.01 Lưu ý thành phần kim loại có tính chất tương đối tính chất phức tạp nguồn gốc mạch ví dụ từ máy tính, ti vi, điện thoại di động hay thiết bị khác hãng sản xuất sản phẩm khác nhau, chúng thay đổi theo năm có xu hướng công nghệ sản xuất phát triển giúp tiết kiệm nguyên liệu hay yêu cầu bảo vệ môi trường 2.1.3 Thành phần tiêu biểu 2.1.3.1 Đồng Đồng nguyên tố hóa học bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Cu số nguyên tử 29 Đồng kim loại dẻo có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao Đồng nguyên chất mềm dễ uốn, bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ Nó sử dụng làm chất dẫn nhiệt điện, vật liệu xây dựng, thành phần hợp kim nhiều kim loại khác Ứng đụng điên tử Dây điện, cuộn từ nam châm điện, rơ le điện, dây dẫn điện bảng mạch chuyển mạch điện Việc sử dụng đồng mạch IC trở nên phổ biến để thay cho nhôm độ dẫn điện cao Độc tố Đồng vi lượng cần thiết cho người, mối lo ngại cho sức khỏe khả phân chia tác nhân gây ung thư Ở nồng độ cao gây viêm đường hô hấp ruột Ở nồng độ cao làm tổn thương gan thận Giới hạn đồng trhong nước uống 1,3 ppm Trong khói 0,1 mg/m bụi mg/m3 khu vực làm việc h/ngày 40 h/tuần 2.1.3.2 Vàng Vàng tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au (L Aurahum) số nguyên tử 79 bảng tuần hoàn Là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 1) mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng chiếu sáng, vàng không phản ứng với hầu hết hoá chất lại chịu tác dụng nước cường toan (aqua regia) để tạo thành axít cloroauric chịu tác động dung dịch xyanua kim loại kiềm Kim loại có dạng quặng hạt đá mỏ bồi tích số kim loại đúc tiền Dù vàng kim loại quý, hình thành nhiều hợp chất Số oxi hóa vàng hợp chất thay đổi từ −1 đến +5, Au(I) Au(III) hoá hợp phổ biến Au(I), thường gọi aurous ion, tình trạng ôxi hoá phổ biến với cácligand mềm thioether, thiolate, phosphine ba Các hợp chất Au(I) đặc trưng linear Một ví dụ điển hình Au(CN)2−, hình thức hoà tan vàng khai mỏ Đáng ngạc nhiên, phức hợp nước Các vàng halogen hai, AuCl, tạo nên dãy polyme zíc zắc, lần thể phối hợp dãy Au Đa số thuốc dựa vàng dẫn xuất Au(I) Ứng dụng điện tử Sự tập trung electron tự kim loại vàng 5.90×10 22 cm−3 Vàng có tính dẫn điện cao dùng làm dây dẫn điện số thiết bị tiêu thụ nhiều điện (bạc chí có độ dẫn điện thể tích cao hơn, vàng có ưu điểm chống ăn mòn) Ví dụ: dây dẫn điện vàng sử dụng số thực nghiệm nguyên tử thuộc Dự án Manhattan, dây dẫn bạc dòng lớn sử dụng nam châm tách đồng vị calutron dự án Dù vàng bị chlorine tự công, tính dẫn điện tốt khả chống ôxi hoá ăn mòn nói chung môi trường khác (gồm khả kháng axít không chlorine) khiến sử dụng rộng rãi công nghiệp điện tử lớp phủ vàng mỏng đảm bảo kết nối điện dạng, đảm bảo độ kết nối tốt Ví dụ, vàng dùng làm thiết bị nối dây dẫn điện đắt đỏ, audio, video cáp USB Lợi ích việc sử dụng vàng làm kim loại kết nối so với kim loại khác thiếc bị tranh luận dội Các kết nối vàng thường bị chuyên gia nghe nhìn trích không cần thiết với hầu hết khách hàng bị coi đơn giản trò marketing Tuy nhiên, việc sử dụng vàng thiết bị điện tử kiểu trượt khác môi trường ẩm ướt ăn mòn, cho tiếp xúc với chi phí hư hỏng lớn (một số máy tính, thiết bị thông tin, tàu vũ trụ, động máy bay phản lực) phổ biến Bên cạnh tiếp xúc điện kiểu trượt, vàng dùng tiếp xúc điện có khả kháng ăn mòn, độ dẫn điện, mềm không độc Các công tắc kiểu bấm nói chung dễ bị ăn mòn công tắc trượt Các dây dẫn vàng mỏng dùng để kết nối thiết bị bán dẫn với gói thiết bị chúng qua trình gọi kết nối dây Độc tính Kim loại (nguyên tố) vàng nguyên chất không độc không gây kích thích ăn vào dùng để trang trí thực phẩm dạng vàng Vàng kim loại thành phần loại đồ uống có cồn Goldschläger, Gold Strike, Goldwasser Vàng kim loại cho phép phụ gia thực phẩm EU (E175 Codex Alimentarius) Dù ion vàng độc, việc chấp nhận kim loại vàng phụ gia thực phẩm tính chất trơ tương hoá học nó, khả chống ăn mòn hay biến thành loại muối hoà tan (các hợp chất vàng) trình hoá học biết xảy bên thể người Các hợp chất hoà tan (các muối vàng) gold chloride độc hại với gan thận Các muối cyanide thông thường vàng vàng cyanide kali, dùng việc mạ điện, độc hại tình chất cyanide hàm lượng vàng có Đó trường hợp ngộ độc vàng nguy hiểm từ vàng cyanide kali Ngộ độc vàng chữa trị liệu pháp chelation với tác nhân Dimercaprol 2.1.3.3 Bạc Bạc nguyên tố hóa học bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Ag số hiệu nguyên tử 47 Bạc kim loại mềm, dẻo, dễ uốn (cứng vàng chút), có hóa trị một, để đúc tiền, có màu trắng bóng ánh kim bề mặt có độ đánh bóng cao Bạc có độ dẫn điện tốt kim loại, cao đồng, giá thành cao nên không sử dụng rộng rãi để làm dây dẫn điện đồng Bạc nguyên chất có độ dẫn nhiệt cao nhất, màu trắng nhất, độ phản quang cao (mặc dù chất phản xạ tia cực tím kém), điện trở thấp kim loại Các muối halogen bạc nhạy sáng có hiệu ứng rõ nét bị chiếu sáng Kim loại ổn định không khí nước, bị mờ xỉn ôzôn, sulfua hiđrô, hay không khí có chứa lưu huỳnh Trạng thái ôxi hóa ổn định bạc +1 (chẳng hạn nitrat bạc: AgNO3); gặp số hợp chất có hóa trị +2 (chẳng hạn florua bạc (II): AgF2) +3 (chẳng hạn tetrafluoroargentat kali: K[AgF4]) Ứng dụng điện tử Các sản phẩm điện điện tử, cần có tính dẫn điện cao bạc, chí bị xỉn Ví dụ, bảng mạch in làm từ sơn bạc, bàn phím máy tính sử dụng tiếp điểm bạc Bạc sử dụng tiếp điểm điện cao áp kim loại không đánh hồ quang ngang qua tiếp điểm, an toàn Độc tố Bạc tự thân không độc phần lớn muối độc gây ung thư Các hợp chất chứa bạc hấp thụ vào hệ tuần hoàn trở thành chất lắng đọng mô khác nhau, dẫn tới tình trạng gọi argyria, kết xuất vết màu xám tạm thời da màng nhầy Mặc dù điều không làm ảnh hưởng tới sức khỏe người song làm xấu xí mặt mày Kim loại không đóng vai trò sinh học tự nhiên người Ảnh hưởng bạc sức khỏe người vấn đề gây tranh cãi Bạc có hiệu ứng khả giết chết nhiều loại vi khuẩn,vi trùng mà không để lại ảnh hưởng rõ ràng tới sức khỏe sống động vật bậc cao Hippocrates, cha đẻ y học đại, viết bạc có thuộc tính có lợi cho sức khỏe phòng chống bệnh tật Nhiều dân tộc thiểu số Việt Nam biết áp dụng hiệu ứng đeo bạc để "kỵ gió", "phòng bệnh" Nhiều đồ dùng bạc tương truyền giải độc cho số loại thức ăn Theo nghiên cứu gần đây, sữa mẹ để bình sữa tráng bạc lâu hỏng đựng đồ dùng thông thường Nhiều nhà sản xuất thiết bị điện lạnh Toshiba, Panasonic, Samsung ứng dụng công nghệ nano bạc tủ lạnh, điều hòa nhiệt độ, máy giặt với mục đích sát khuẩn Một số loại hợp chất bạc bán thuốc điều trị số bệnh Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu y tế đáng tin cậy chứng minh liệu pháp bạc có ích chống vi khuẩn vi trùng Việc ăn loại hợp chất bạc, nói trên, dẫn đến tình trạng argyria Bạc sử dụng với đồng để loại bỏ loại tảo bể bơi Mỹ cách sử dụng chất điện giải 10 2.1.3.4 Palladium Paladium kim loại màu trắng bạc mềm, trông tương tự platin Nó có tỷ trọng riêng nhỏ điểm nóng chảy thấp số kim loại nhóm platin Nó mềm dễ uốn tăng sức bền độ cứng lên nhiều gia công nguội Paladi hòa tan chậm axít sulfuric, axít nitric axít clohiđric Kim loại không phản ứng với ôxy nhiệt độ bình thường không bị xỉn màu không khí Paladi nung nóng tới 800 °C sinh lớp ôxít paladi (II) (PdO) Nó bị xỉn màu nhẹ không khí ẩm có chứa lưu huỳnh Các trạng thái ôxi hóa phổ biến paladi 0, +1, +2 +4 Mặc dù ban đầu trạng thái +3 coi trạng thái ôxi hóa tảng paladi, chứng cho thấy paladi tồn trạng thái ôxi hóa +3; điều kiểm tra qua nhiễu xạ tia X cho loạt hợp chất, cho thấy thực chất chúng chất nhị trùng paladi (II) paladi (IV) mà Gần đây, hợp chất với trạng thái ôxi hóa +6 tổng hợp Ứng dụng ngành điện tử Ứng dụng lớn paladi ngành điện tử sản xuất tụ gốm nhiều lớp [14] Paladi (và hợp kim paladi-bạc) sử dụng điện cực tụ điện gốm nhiều lớp Paladium (đôi tạo hợp kim với niken) sử dụng lớp mạ kết nối đồ điện tử tiêu dùng Nó dùng việc mạ thành phần đồ điện tử vật liệu hàn Riêng phận điện tử tiêu thụ khoảng 1,07 triệu troy oz paladium (khoảng 33 tấn) vào năm 2006, theo báo cáo Johnson Matthey 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ Hiện có nhiều loại công nghệ khác để xử lý RTĐT Mặc dù vậy, công nghệ có khả ứng dụng tốt phạm vi định Ở nhiều nước tiên tiến, người ta thường xử lý chất thải cách kết hợp nhiều quy trình công nghệ khác Thành phần kim loại mạch phức tạp thay đổi tuỳ thuộc vào mẫu Bản mạch thua mua sau gỡ bỏ tháo linh kiện điện tử chứa nhiều kim loại có giá trị đồng, vàng, bạc, platin Ngoài có kim loại nặng khác gây ô nhiễm yêu cầu cần thu hồi xử lý trước thải bỏ môi trường Dưới số phương pháp tái chế mạch sử dụng 2.2.1 Phương pháp phân loại xử lý học Đây khâu ban đầu thiếu quy trình xử lý chất thải Biện pháp làm tăng hiệu tái chế xử lý bước Các công nghệ dùng để phân loại, xử lý học chất thải bao gồm: cắt, nghiền, sàng, tuyển từ, tuyển khí nén… 11 Ví dụ, loại chất thải có kích thước lớn thành phần khác phải phân loại tiếp nhận Một phương pháp học phổ biến thường dùng tuyển trọng lực sở dựa vào tỷ khối khác thành phần tạo nên mạch Nguyên tắc: Để tách đồng khỏi sợi thuỷ tinh, tách trọng lực dùng phương pháp tuyển Khối lượng riêng sợi thuỷ tinh nung đến 3500C 15 phút khoảng đến 2.73 Vì khối lượng riêng đồng kim loại 8.92, nên việc tách trọng lực thực Tuy nhiên lựa chọn thiết bị phù hợp đòi hỏi kiểm nghiệm quy mô nhỏ dễ bong tự nhiên sản phẩm Ngoài người ta sử dụng phương pháp tuyển nổi, sử dụng lượng nhỏ chất tạo bọt dầu thông, creozol hay chất có cực yếu khác Mẫu cho vào thùng khuấy Một hỗn hợp tách bao gồm thành phần ơtécti bao gồm 55% khối lượng mảnh đồng 45% khối lượng sợi thuỷ tinh, nghiền vụn bình 2.2.2 Phương pháp nhiệt luyện Nhiệt luyện trình phân hủy hợp chất hóa học tác dụng nhiệt độ điều kiện có mặt oxy tác nhân khác từ vật liệu hữu Đốt trình oxy hóa chất thải nhiệt độ cao Theo tài liệu kỹ thuật thiết kế lò đốt chất thải phải đảm bảo yêu cầu bản: cung cấp đủ oxy cho trình nhiệt phân cách đưa vào buồng đốt lượng không khí dư, khí dư sinh trình cháy phải trì lâu lò đốt đủ để đốt cháy hoàn toàn (thông thường giây), nhiệt độ phải đủ cao (thông thường cao 1.000 oC), yêu cầu trộn lẫn tốt khí cháy - xoáy Để làm giàu kim loại bo mạch điện tử, phương pháp tiền xử lý bao gồm trình khí, tách loại, cắt, nghiền nhỏ, tuyển nổi, trình nhiệt Nhiều tác giả tổng hợp tình hình tái chế chất thải điện điện tử Hàn Quốc Đặc biệt việc tái chế kim loại quý từ chất thải mạch điện tử Ở Hàn Quốc vào thời điểm nay, việc ứng dụng tập trung vào làm giàu kim loại phương pháp nhiệt tách loại Tuy nhiên, hiệu làm giàu kim loại thử nghiệm không cao, tác giả chứng tỏ việc kim loại quý bị cô giai đoạn cháy (các phần không kim loại) 12 Hình – Quá trình nhiệt luyện đồng Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm khả tận dụng nhiệt, xử lý triệt để khối lượng, sẽ, không tốn đất để chôn lấp có số hạn chế chi phí đầu tư, vận hành, xử lý khí thải lớn, dễ tạo sản phẩm phụ nguy hiểm Các sản phẩm làm giàu (tập trung nhiều kim loại) phương pháp nhiệt luyện áp dụng rộng rãi công ty tái chế nước phát triển, tính đa dạng chất có chất thải diện tử nên việc đốt kèm theo nguy phát sinh phát tán chất ô nhiễm chất độc hại làm ô nhiễm khí 2.2.3 Phương pháp thủy luyện Phương pháp thuỷ luyện công nghệ xử lý hóa – lý Công nghệ xử lý hóa - lý sử dụng trình biến đổi vật lý, hóa học để làm thay đổi tính chất chất thải nhằm mục đích giảm thiểu khả nguy hại chất thải môi trường Công nghệ phổ biến để thu hồi, tái chế chất thải Một số biện pháp hóa - lý thông dụng xử lý chất thải sau: Kết tủa, trung hòa: dựa phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng chất bẩn hóa chất để tách kết tủa khỏi dung dịch Quá trình thường ứng dụng để tách kim loại nặng chất thải lỏng dạng hydroxyt kết tủa muối không tan Ví dụ việc tách Cr, Ni nước thải mạ điện nhờ phản ứng Ca(OH) với Cr3+ (khử từ Cr6+) Ni2+ tạo kết tủa Cr(OH)3, Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3 NiSO4 sử dụng làm bột màu, mạ Ni Oxy hóa - khử: trình sử dụng tác nhân oxy hóa - khử để tiến hành phản ứng oxy hóa - khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại độc hại 2.2.4 Phương pháp điện phân Điện phân phương pháp tách kim loại thường dùng có ưu điểm có tính chọn lọc cao, kim loại thu có độ tinh khiết cao Mỗi kim loại khác ta sử dụng điện cực cường độ dòng điện hiệu điện khác 13 Các điện cực đồng, vàng, palladium bạc 0.3419, 1.498, 1, 0.7996 vol nên tách kim loại khỏi hỗn hợp dựa vào trình điện phân Nhược điểm phương pháp thuỷ luyện điện phân phải xử lý hóa chất ví dụ axit dư sau trình ngâm mẫu dung dịch sau điện phân Một số dung dịch điện phân dung dịch CN- độc với môi trường Một số dung dịch điện hóa có tính ăn mòn cao H2SO4 gây tốn mặt kinh tế đầu tư loại điện cực Các công nghệ thu hồi kim loại PCB kết hợp sử dụng đem lại hiệu cao triệt để so với dùng đơn lẻ công nghệ Như phân tích trên, đa số công nghệ thu hồi kim loại công nghệ kết hợp thủy luyện điện phân, chúng có ưu điểm công nghệ nhiệt luyện giá trị kinh tế lẫn ý nghĩa môi trường Đa số công nghệ nhiệt luyện tạo hỗn hợp quặng kim loại chưa tách riêng thành phần Nhiệt luyện gây ô nhiễm không khí tạo thành chất độc ô nhiễm môi trường, thủy luyện điện phân thu hồi, quay vòng lại dung dịch ngâm dung dịch điện phân Để tăng hiệu công nghệ nhiệt luyện, tiến hành điện phân quặng sau nhiệt luyện Do đó, tùy điều kiện kinh tế kĩ thuật ta lựa chọn cách tái chế PCB hiệu Các nước phát triển thường sử dụng công nghệ đại giá thành chi phí đầu tư cao 2.2.5 Phương pháp sinh học Đây phương pháp việc thu hồi kim loại hỗn hợp Quá trình thực chủ yếu dựa vào chế hấp thu kim loại hỗn hợp vi sinh vật, sau thu hồi sinh khối vi sinh vật lượng kim loại cần thu hồi Phương pháp bị chi phối tính đặc hiệu vi sinh vật, nghĩa chủng vi sinh vật chiết loại kim loại định Chính đặc tính mang lại hiệu cao độ tinh khiết trình thu hồi, song mang lại bất lợi tốn chi phí cao cho trình thu hồi nhiều loại kim loại khác hỗn hợp phải sử dụng nhiều chủng vi sinh vật khác trình thu hồi 14 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU & ỨNG DỤNG 3.1 QUÁ TRÌNH CHIẾT ĐỒNG BẰNG VI SINH VẬT – ACIDTHIOBACILUSS FERROXIDAN, LEPTOSPIRILIUM FERROXIDANS VÀ ACIDTHIOBACILUS THIOXIDANS 3.1.1 Mẫu PCB thu gom từ máy tính cũ đại học công nghệ Karadeniz Sau cắt đến kích thước 3.35 mm máy nghiền trục nghiền đến kích thước 250 µm máy nghiền chậu lăn Mẫu chia thành nhiều phần, phần 250 g lần chiết Thành phần PCB cho bảng 3.1.2 Tác nhân Nhóm vi khuẩn chuẩn MES1 - At ferrooxians, L ferrooxidans, At Thiooxidans – sử dụng nghiên cứu MES1 nuôi trước với mục đich giúp tăng sinh khối trước mang thí nghiệm Môi trường nuôi cấy gồm (NH4) 2SO4-1.5 g/L, MgSO4.7H2O-0.5 g/L, KH2PO4-0.5 g/L, KCl-0.1 g/L 3.1.3 Phương pháp Dung dich 1M Fe2+ dung dịch chuẩn sử dụng nghiên cứu Quá trình nuôi vi khuẩn thực bình tam giác 250 ml với tổng thể tích dung dịch cấy 100 ml Vi khuẩn phát triển môi trường 200 mM Fe 2+ sử dụng chất cấy trình chiết với tỷ lệ dịch chiết dịch cấy 10% v/v Quá trình nuôi cấy thực hệ thống bể lắc có điều nhiệt với nhiệt độ 35 oC 170 rpm Thường xuyên kiểm tra pH dịch cấy nhằm đảm bảo pH 1.7 Sau 48h ta tiến hành cấy vào dịch chiết Phần dịch chiết gồm l nước, 250 g mẫu môi trường dinh dưỡng Sau 48 h ta thu dịch chiết cho lọc; phần nước có chứa lượng đồng chiết, phần bã ta mang sấy nhiệt độ 105 oC hòa tan nước cường tan Mang mẫu (bã) phân tích hàm lượng Cu lại AAS Quá trình chuyển hóa mô tả phương trình 3.1.4 Kết luận Trong nghiên cứu, trình chiết thực vi khuẩn ưa ấm Kiểm tra trình chiết dựa khả chuyển hóa F2 2+ thành sắt Fe3+ môi 15 trường chiết Điều tốc độ chiết phụ thuộc vào nồng độ ion Fe 2+ ban đầu, với điều kiện mặt Fe2+ hiệu suất chiết đạt 65%, hiệu suất đạt 95% cho 8g/l Fe2+ Quá trình chiết thực 15 h Những phát minh chứng minh nồng độ ban đầu Fe 2+ kích thước chất chiết có vai trò quan trọng việc nâng cao hiệu suất trình chiết 3.2 THỦY LUYỆN ĐỒNG 3.2.1 Mẫu Mẫu PCB mang nghiền đến đường kính khoảng 1.5 – 3.4 mm Đồng chứa mẫu khoảng 9.5% khối lượng Các hạt đồng với đường kính trung bình 0.83 mm (độ tinh khiết 99.85%) mang chiết thực nghiệm 3.2.2 Tác nhân Dung dịch chiết chuẩn bị gồm hỗn hợp chất: CuSO 4.5H2O (độ tinh khiết 98%, Kanto Chemical Co., Inc.), Cu 2O (độ tinh khiết 99%%, Kanto Chemical Co., Inc.), dung dịch NH3 (độ tinh khiết 25%%, Kanto Chemical Co., Inc.) (NH4)2SO4 (độ tinh khiết 99.5%%, Kanto Chemical Co., Inc.) 3.2.3 Phương pháp PCB sau xử lý học ngâm dịch chiết – amoniacal alkaline – khoảng h, lúc kim loại đồng chiết tồn dạng Cu (I) Sau trình tinh chế đồng thực trình điện phân Cu + Cu(NH3)42+ = 2Cu(NH3)2+ + 2NH3 2Cu(NH3)2+ + e- = Cu + 2NH3 (St 1) (St 2) 3.2.4 Kết luận Đây trình tiết kiệm lượng dựa chiết tách phức hợp Cu Ở bước đầu tiên, PCB xử lý dung dịch amoniacal alkaline Đồng PCB oxy hóa Cu (II) tạo thành Cu(I), kết làm giảm oxy hóa khử trình chiết Sự gia tăng diện tích tiếp xúc PCB nghiền có vai trò quan trọng việc nâng cao hiệu suất trình chiết 3.3 QUY TRÌNH THU HỒI ĐỒNG, VÀNG, BẠC, PALLADIUM 3.3.1 Mẫu 16 3.3.2 Phương pháp Hình - Quy trình thu hồi Cu, Au, Ag, Pb Giai đoạn Nguyên liệu đầu vào cắt thành mảnh kích thước 5x5 cm, sau nghiền đến kích thước 1.5mm Tiếp đến kim loại tách khỏi phần kim loại nhờ máy phân tách corona Sau kim loại tách tiếp tục đem tách kim loại từ tính Đối với phần nửa kim loại nửa kim loại nghiền đến kích thước 0.07 mm trộn với phần bụi trong trình nghiền cắt đem tách kim loại thiết bị tách Falcon, phần kim loại tách đem tách kim loại có từ tính 17 Hình - Hệ thống Corona Hình - Hệ thống tuyển từ Hình 10 - Hệ thống Facol 18 Giai đoạn Kim loại thu giai đoạn trước ngâm H 2SO4 dd để loại bỏ kim loại mục tiêu Trong trình đồng bị hòa tan 1% có mặt oxi, vàng, bạc, paladin hoạt động nên không tan 2Cu +O2 = 2CuO CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O Tiếp đến kim loại không tan hòa tan nước cường toan Trong trình 97% vàng, 98% bạc, 93% Paladium 100% đồng hòa tan Tỉ lệ hòa tan 20 ml nước cường toan với 1g kim loại Phương trình phản ứng vàng với nước cường toan Au (rắn) + 3NO3- (dung dịch) + 6H+ (dung dịch) → Au3+ (dung dịch) + 3NO2 (khí) + 3H2O (lỏng) 3+ Au (dung dịch) + 4Cl- (dung dịch) → AuCl4- (dung dịch) Phản ứng ôxi hóa trường hợp sản phẩm tạo thành nitơ monoxit thay nitơ đioxit: Au (rắn) + NO3- (dung dịch) + 4H+ (dung dịch) → Au3+ (dung dịch) + NO (khí) + 2H2O (lỏng) Dung dịch thu đem điện phân để tách kim loại công nghệ điện phân EMEW Dựa điện kim loại cài đặc tế bào EMEW Bởi có nồng độ cao điện thấp nên đồng tách trước, vàng, paladin tới bạc Điện dùng để điện phân cho kim loại mục tiêu Kim loại Điện (V) Năng lượng (kWh/kg) Cu 0.2489 2.11 Au 1.3741 5.61 Pd 0.9014 9.08 Ag 0.4793 1.19 3.3.3 Kết luận Quá trình thu hồi kim loại quý chia thành bước Bước với mục đích phân riêng tối đa kim loại phi kim loại, nhằm loại bỏ thành phần phi kim loại bước Bước hai nhằm mục đích pha loãng kim loại tiến hành tách kim loại qua hệ thống EMEW Bước ba nhằm xử lý dòng chất thải chứa nước cường tan, acid sunfuride, kim loại nặng thành phần hữu khác Với quy trình việc thu hồi vàng, đồng, bạc, palladium đạt độ tinh khiết cao Kết thúc trình ta thu 0.044 kg Au, 0.18 kg Ag, 0.01 kg Pb, 21 kg Cu từ 125 kg PCBs 19 20 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT - KIẾN NGHỊ 4.1 ĐỀ XUẤT 4.2 KIẾN THỨC Có kiến thức phương pháp tái chế mạch điện tử Biết tính vượt trội phương pháp mức độ phổ biến chúng Học hỏi nhiều kinh nghiệm thức làm việc nhóm cách làm sermina 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] What E-waste (2007) Electronic References [online] Available: http://gulfnews.com/life-style/gadgets-technology/what-e-waste-1.25081 [2] Awareness on e-waste Recycling is Low in UAE (2009) Electronic References[online]Available:http://www.khaleejtimes.com/DisplayArticle08 asp?xfile=data/theuae/2009/October/theuae_October725.xml§ion=theue [3] Staff Report (2011, Nov 16) Bee'ah launches e-waste pre-sorting GulfNews [Online].Available:gulfnews.com:http://gulfnews.com/news/gulf/uae/environ ment/bee-ah-launches-ewaste-pre-sorting-1.931517 [4]Truecycle, Inc (n.d.) Shorter Electronics Available:http://www.truecycle.com/market02.html Life Span [5] J Cui, and L Zhang, “Metallurgical recovery of metals from electronic waste: A review,”Journal of Hazardous Materials, vol 158, pp 228-256, 2008 [6] Y J Park and D J Fray, "Recovery of high purity precious metals from printed circuit boards," Journal of Hazardous Materials, vol 164, pp.11521158,2009 [7] Z Gongming, L Zhihua, and Z Xulu, “Experimental Study on Metal Recycling from Waste PCB,” in Proc Int Conf Sustainable Solid Waste Management, Chennai, India, 2007, pp 155-162 [8] I Masavetas, A Moutsatsou, E Nikolaou, S Spanou, A Zoikis– karathanasis, E.A pavlatou, and N Spyrellis, “Production of copper powder from printed circuit boards by electrodeposition,” Global NEST Journal, vol 11, pp 241-247, 2009 [9] Parsons, D (2006) Printed circuit board recycling in Australia th Australian Conference on Life Cycle Assessment, 22-24 November 22 [...]... pháp sinh học Đây là phương pháp rất mới trong việc thu hồi các kim loại trong hỗn hợp Quá trình thực hiện được chủ yếu dựa vào cơ chế hấp thu các kim loại trong hỗn hợp của các vi sinh vật, sau đó thu hồi sinh khối vi sinh vật đó chính là lượng kim loại cần thu hồi Phương pháp này cũng bị chi phối bởi tính đặc hiệu của vi sinh vật, nghĩa là mỗi chủng vi sinh vật chỉ có thể chiết một loại kim loại nhất... tạp và có thể thay đổi tuỳ thu c vào từng mẫu Bản mạch khi thua mua về sau khi gỡ bỏ tháo các linh kiện điện tử còn chứa rất nhiều kim loại có giá trị như đồng, vàng, bạc, platin Ngoài ra còn có các kim loại nặng khác gây ô nhiễm yêu cầu chúng ta cần được thu hồi và xử lý trước khi thải bỏ ra môi trường Dưới đây là một số phương pháp tái chế bản mạch đã được sử dụng 2.2.1 Phương pháp phân loại và xử... khiết của quá trình thu hồi, song nó mang lại bất lợi là tốn chi phí cao cho quá trình thu hồi nhiều loại kim loại khác nhau hỗn hợp do phải sử dụng nhiều chủng vi sinh vật khác nhau trong quá trình thu hồi 14 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU & ỨNG DỤNG 3.1 QUÁ TRÌNH CHIẾT ĐỒNG BẰNG VI SINH VẬT – ACIDTHIOBACILUSS FERROXIDAN, LEPTOSPIRILIUM FERROXIDANS VÀ ACIDTHIOBACILUS THIOXIDANS 3.1.1 Mẫu PCB được thu gom từ những... thủy luyện và điện phân có thể thu hồi, quay vòng lại các dung dịch ngâm hoặc dung dịch điện phân Để tăng hiệu quả của công nghệ nhiệt luyện, có thể tiến hành điện phân quặng sau khi nhiệt luyện Do đó, tùy điều kiện kinh tế và kĩ thu t ta có thể lựa chọn cách tái chế PCB hiệu quả nhất Các nước phát triển thường sử dụng công nghệ hiện đại nhưng giá thành và chi phí đầu tư cao 2.2.5 Phương pháp sinh học... là có tính chọn lọc cao, kim loại thu được có độ tinh khiết cao Mỗi kim loại khác nhau ta sử dụng các điện cực và cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế khác 13 nhau Các thế điện cực của đồng, vàng, palladium và bạc là 0.3419, 1.498, 1, 0.7996 vol nên có thể tách các kim loại lần lượt ra khỏi hỗn hợp dựa vào quá trình điện phân Nhược điểm của các phương pháp thu luyện và điện phân là phải xử lý các hóa... quá trình cơ khí, tách loại, cắt, nghiền nhỏ, tuyển nổi, và quá trình nhiệt Nhiều tác giả đã tổng hợp tình hình tái chế chất thải điện và điện tử ở Hàn Quốc hiện nay Đặc biệt là việc tái chế các kim loại quý từ chất thải bản mạch điện tử Ở Hàn Quốc vào thời điểm hiện nay, việc ứng dụng tập trung vào làm giàu các kim loại bằng phương pháp nhiệt và tách loại Tuy nhiên, hiệu quả làm giàu kim loại của các... Sự gia tăng diện tích tiếp xúc của PCB được nghiền có vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất quá trình chiết 3.3 QUY TRÌNH THU HỒI ĐỒNG, VÀNG, BẠC, PALLADIUM 3.3.1 Mẫu 16 3.3.2 Phương pháp Hình 7 - Quy trình thu hồi Cu, Au, Ag, Pb Giai đoạn 1 Nguyên liệu đầu vào được cắt thành từng mảnh kích thước 5x5 cm, sau đó được nghiền đến kích thước 1.5mm Tiếp đến kim loại được tách khỏi phần không phải... Paladium là kim loại màu trắng bạc và mềm, trông tương tự như platin Nó có tỷ trọng riêng nhỏ nhất và điểm nóng chảy thấp nhất trong số các kim loại nhóm platin Nó mềm và dễ uốn khi tôi và tăng sức bền cũng như độ cứng lên rất nhiều khi gia công nguội Paladi hòa tan chậm trong axít sulfuric, axít nitric và axít clohiđric Kim loại này không phản ứng với ôxy ở nhiệt độ bình thường và vì thế nó không bị xỉn màu... trong quá trình chiết với tỷ lệ dịch chiết và dịch cấy là 10% v/v Quá trình nuôi cấy được thực hiện trên hệ thống bể lắc có điều nhiệt với nhiệt độ 35 oC và 170 rpm Thường xuyên kiểm tra pH của dịch cấy nhằm đảm bảo pH bằng 1.7 Sau 48h ta tiến hành cấy vào dịch chiết Phần dịch chiết gồm 1 l nước, 250 g mẫu và môi trường dinh dưỡng Sau 48 h ta thu dịch chiết và cho lọc; phần nước có chứa lượng đồng được... mòn cao như H2SO4 gây tốn kém về mặt kinh tế khi đầu tư các loại điện cực Các công nghệ thu hồi kim loại PCB khi được kết hợp sử dụng đem lại hiệu quả cao và triệt để hơn so với khi dùng đơn lẻ từng công nghệ Như phân tích ở trên, đa số các công nghệ thu hồi kim loại trên đây là các công nghệ kết hợp giữa thủy luyện và điện phân, chúng có ưu điểm hơn công nghệ nhiệt luyện cả về giá trị kinh tế lẫn ý nghĩa ... What E-waste (2007) Electronic References [online] Available: http://gulfnews.com/life-style/gadgets-technology/what-e-waste-1.25081 [2] Awareness on e-waste Recycling is Low in UAE (20 09) Electronic... [Online].Available:gulfnews.com:http://gulfnews.com/news/gulf/uae/environ ment/bee-ah-launches-ewaste-pre-sorting-1 .93 1517 [4]Truecycle, Inc (n.d.) Shorter Electronics Available:http://www.truecycle.com/market02.html... cụ thể sau: Bảng - Thành phần chất cách điện Chất độn Nhựa cứng Chất hoá rắn Chất chống cháy Chất xúc tác Hợp chất màu (thường SiO2 ) 6 5-7 5% 2 0-3 0% ( đuôi NH2) 2-6 % 1-1 0% 0, 6-1 ,0% 0,5% Trong