Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng trong bản mạch điện thoại di động thải bằng phương pháp trao đổi ion

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU THU HỒI VÀNG TỪ DUNG DỊCH HÒA TÁCH VÀNG TRONG BẢN MẠCH ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS HUỲNH TRUNG HẢI HÀ NỘI - 2012 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP THU HỒI VÀNG TỪ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ I.1.1 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử I.1.2 Thành phần chất thải điện tử I.1.3 Tái chế chất thải điện tử 13 I.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP THU HỒI VÀNG TỪ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ 16 I.2.1 Phƣơng pháp hỏa luyện 16 I.2.2 Phƣơng pháp thủy luyện 17 I.2.2.1 Hòa tách vàng 17 I.2.2.2 Thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách 19 I.3 VẬT LIỆU TRAO ĐỔI ION VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ BẢN 21 I.3.1 Các loại nhựa trao đổi ion 21 I.3.2 Một số đặc trƣng nhựa trao đổi ion 22 CHƢƠNG II THỰC NGHIỆM THU HỒI VÀNG TỪ DUNG DỊCH HÒA TÁCH VÀNG 23 II.1 HĨA CHẤT THÍ NGHIỆM 23 II.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 23 II.3 NHỰA TRAO ĐỔI ION 24 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội i Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH II.4 DUNG DỊCH THÍ NGHIỆM 25 II.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 II.5.1 Quy trình chuẩn bị nhựa trao đổi ion 26 II.5.2 Nghiên cứu trình trao đổi anion vàng gián đoạn theo mẻ 27 II.5.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ R:L 27 II.5.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc 28 II.5.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH dung dịch hòa tách 28 II.5.2.4 Đẳng nhiệt trao đổi ion 28 II.5.2.5 Khảo sát hóa chất nồng độ hóa chất để hồn ngun 29 II.5.3 Nghiên cứu q trình trao đổi anion vàng liên tục cột 29 II.5.3.1 Ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả trao đổi ion 30 II.5.3.2 Hoàn nguyên 30 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 III.1 THỰC NGHIỆM GIÁN ĐOẠN THEO MẺ 31 III.1.1 Ảnh hƣởng tỷ lệ R:L 31 III.1.2 Ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc 33 III.1.3 Ảnh hƣởng pH dung dịch hòa tách 35 III.1.4 Đƣờng đẳng nhiệt trao đổi 38 III.1.6 Hóa chất nồng độ hóa chất hồn ngun 41 III.2 THỰC NGHIỆM LIÊN TỤC TRÊN CỘT 43 III.2.1 Ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả trao đổi ion 43 III.2.2 Hoàn nguyên 44 III.2.3 Khảo sát khả tái sinh nhựa 45 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 51 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội ii Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ khoa học: “Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phƣơng pháp trao đổi ion” thực với hƣớng dẫn PGS TS Huỳnh Trung Hải Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, nguồn thông tin luận văn thu thập, đánh giá, làm thực nghiệm tham khảo số tài liệu tác giả ngồi nƣớc Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2012 HỌC VIÊN Nguyễn Thị Thủy Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội iii Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TS Huỳnh Trung Hải, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn thực luận văn, ngƣời quan tâm, động viên, giúp đỡ suốt q trình làm luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng, trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội trang bị cho tơi kiến thức bổ ích, thiết thực nhƣ nhiệt tình, ân cần dạy bảo năm vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo Sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy phịng Thí nghiệm Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng, đặc biệt NCS Hà Vĩnh Hƣng tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình làm thực nghiệm cho luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn đến gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ tơi q trình học tập làm luận văn Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2012 HỌC VIÊN Nguyễn Thị Thủy Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội iv Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) Quang phổ hấp thụ nguyên tử BV (Bed Volume) Thể tích nhựa ƣớt cột CRT (Cathode Ray Tube) Ống phóng tia điện tử DVB Divinyl benzene ĐTDĐ Điện thoại di động EEE (electrical and electronic equipment) Thiết bị điện điện tử EPA (Environmental Protection Agency) Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Mỹ EU (European Union) Liên minh châu Âu LCD (liquid crystal display) Màn hình tinh thể lỏng PC (Personal Computer) Máy tính cá nhân PCBs (Printed circuit boards) Bản mạch in R:L Tỷ lệ rắn:lỏng TB Trung bình TV (Televisions) Ti vi TĐ Trao đổi UNEP Chƣơng trình mơi trƣờng Liên (United Nations Environment Programme) hợp quốc US EPA Cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ (United State Environmental Protection Agency) WEEE Thiết bị điện - điện tử thải (Waste electrical and electronic equipment) Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội v Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I.1 Số lƣợng thải bỏ năm loại thiết bị điện điện tử gia dụng Trung Quốc từ năm 2001-2012 Bảng I.2 Lƣợng thiết bị điện điện tử gia dụng thải Việt Nam từ năm 20012006 Bảng I.3 Khối lƣợng trung bình thành phần chất thải điện tử thiết bị thông dụng Bảng I.4 Các chất nguy hại có chất thải điện tử Bảng I.5 Tỷ lệ kim loại quý kim loại có giá trị mẫu chất thải điện tử khác 10 Bảng I.6 Các thành phần vật liệu trung bình mạch in 11 Bảng I.7 Tỷ lệ kim loại quý kim loại có giá trị mạch in thải 12 Bảng I.8 Giá trị kim loại quý mạch in thải 12 Bảng I.9 Bảy lợi ích sử dụng sắt thép phế liệu để sản xuất thép 15 Bảng I.10 Sử dụng vật liệu tái chế tiết kiệm lƣợng so với sử dụng vật liệu quặng sắt than 16 Bảng I.11 Ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng 20 Bảng II.1 Hóa chất đƣợc sử dụng nghiên cứu 23 Bảng II.2 Các thiết bị đƣợc sử dụng nghiên cứu 24 Bảng II.3 Đặc trƣng loại nhựa sử dụng nghiên cứu 25 Bảng III.1 Các số Langmuir, Freundlich đẳng nhiệt trình trao đổi ion loại nhựa 41 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội vi Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình II.1 Quy trình thực nghiệm gián đoạn theo mẻ 27 Hình II.2 Quy trình thực nghiệm liên tục cột 29 Hình III.1 Ảnh hƣởng tỷ lệ R:L đến hiệu suất trao đổi ion 31 Hình III.2 Dung lƣợng trao đổi anion vàng tƣơng ứng với tỷ lệ R:L 32 Hình III.3 Ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc tới hiệu suất trao đổi ion 33 Hình III.4 Sự thay đổi nồng độ vàng dung dịch theo thời gian 34 Hình III.5 Ảnh hƣởng pH dung dịch hòa tách tới hiệu suất TĐ anion vàng 35 Hình III.6 Ảnh hƣởng pH dung dịch tới dung lƣợng TĐ anion vàng 36 Hình III.7 Sự thay đổi pH dung dịch theo thời gian trao đổi 37 Hình III.8 Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir 40 Hình III.9 Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich 40 Hình III.10 Hóa chất nồng độ hóa chất hồn ngun 42 Hình III.11 Đƣờng cong thoát 43 Hình III.12 Hồn ngun nhựa qua cột 44 Hình III.13 Đƣờng cong tái sinh nhựa 45 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội vii Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH MỞ ĐẦU Ngày nay, với đổi công nghệ mở rộng thị trƣờng tác động đến sản phẩm thiết bị điện, điện tử ngày gia tăng số lƣợng, đa dạng chủng loại tuổi thọ ngày giảm tạo nên lƣợng thiết bị điện điện tử thải ngày tăng Đây loại chất thải có thành phần đa dạng nhƣ nhựa, gỗ, thủy tinh, mạch với thành phần nhựa nhiệt dẻo, kim loại màu (Cu, Al, Zn, ), kim loại quý (Ag, Au, Pd, Pt, ) kim loại độc hại (Cd, Hg, ) Bên cạnh đó, có tính dẫn điện tốt, bền nhiệt, bền hóa học, kim loại màu kim loại quý đƣợc sử dụng công nghệ kỹ thuật điện mạch in (Printed Circuit Boards-PCBs) thiết bị điện, điện tử Do đó, tái chế PCBs thải vấn đề quan trọng không đứng quan điểm xử lý chất thải mà thu hồi vật liệu có giá trị Loại chất thải khơng đƣợc quản lý thích hợp ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng dân cƣ, gây ô nhiễm mơi trƣờng lãng phí tài ngun khơng tái tạo Vì vậy, chất thải điện tử khơng cần đƣợc xem xét, đánh giá nhƣ tác nhân gây hại cho mơi trƣờng ngƣời mà cịn đƣợc đánh giá nhƣ nguồn tài nguyên có giá trị kinh tế cao Ở Việt Nam nay, chất thải điện tử hầu nhƣ chƣa đƣợc quan tâm mức quản lý, tái chế tái sử dụng Bởi lƣợng lớn vật liệu quý không tái tạo bị thải bỏ cách lãng phí, khơng thiệt hại lớn kinh tế mà cịn làm nhiễm mơi trƣờng Bên cạnh đó, việc tái chế, tái sử dụng chất thải điện tử Việt Nam dừng quy mơ nhỏ, phân tán hộ gia đình làng nghề với công nghệ - kỹ thuật nhƣ thiết bị lạc hậu, nên làm thất thoát tài nguyên gây ô nhiễm môi trƣờng Xuất phát từ tình hình thực tiễn đƣợc phân tích trên, đề tài “Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phƣơng pháp trao đổi ion” đƣợc lựa chọn nghiên cứu Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Việc nghiên cứu thu hồi vàng từ chất thải điện tử tác nhân thân thiện mơi trƣờng có ý nghĩa thực tiễn lớn môi trƣờng, xã hội kinh tế, góp phần tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên không tái tạo; tạo động lực cho việc tái chế thu hồi vật liệu có giá trị khác chất thải điện tử; góp phần thúc đẩy phát triển cơng nghiệp tái chế nói riêng cơng nghiệp mơi trƣờng nói chung; đồng thời, gián tiếp làm giảm lƣợng chất thải điện tử phát sinh mang lại lợi ích kinh tế Bên cạnh đó, đứng phƣơng diện mơi trƣờng dung dịch thiosulfate có lợi hóa chất thân thiện mơi trƣờng nên sử dụng dung dịch thiosulfate thu hồi vàng phƣơng pháp hứa hẹn thay việc thu hồi vàng cyanua thông thƣờng mà trƣớc dùng để khai thác vàng Để trình thu hồi vàng đạt đƣợc kết cao, công đoạn quan trọng khơng thể thiếu cơng đoạn làm giàu hàm lƣợng kim loại vàng dung dịch dùng phƣơng pháp trao đổi ion cách sử dụng nhựa trao đổi ion mang lại hiệu thu hồi vàng cao tái sử dụng nhựa nhiều lần thu hồi Chính vậy, đề tài “Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phƣơng pháp trao đổi ion” khơng có ý nghĩa khoa học mà cịn có ý nghĩa thực tiễn Nội dung luận văn gồm: Tổng quan chất thải điện tử phương pháp thu hồi vàng từ mạch điện tử Thực nghiệm thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng Kết thảo luận Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Với thể tích dung dịch muối NaCl 3M (chất hồn ngun) qua cột (20 BV), lƣợng vàng nhựa đƣợc hoàn nguyên gần nhƣ hoàn toàn, đạt hiệu suất hoàn nguyên lên tới 98% nhựa đƣợc tái sinh tối thiểu hai lần Qua kết nghiên cứu cho thấy sử dụng nhựa anionit mạnh nhƣ Dowex 21K Cl, Dowex 22 Cl, Dowex Marathon MSA để thu hồi vàng dung dịch hòa tách vàng từ mạch điện thoại di động thải Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 47 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH TÀI LIỆU THAM KHẢO Andrew C Grosse, Greg W Dicinoski, Matthew J Shaw, Paul R Haddad (2003), “Leaching and recovery of gold using ammoniacal thiosulfate leach liquors (a review)”, Hydrometallurgy (69) 1-21 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội Hoàng Minh Châu, Từ Vọng Mạc, Từ Vọng Nghi (2007), Cơ sở hóa học phân tích, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Christian Hageluken and Christopher W Corti (2010), “Recycling of gold from electronics: Cost-effective use through Design for Recycling”, Gold Bulletin, Volume 43 No Duc-Quang Nguyen, Xuan-Thang Pham, Trung-Hai Huynh, Keiichi N Ishihara (2010), “A new approach for the evaluation the recycling system for electronic waste in Vietnam”, Journal of Science & Technology, No 78A Lê Thu Hoa( 2007), “Quản lý chất thải điện tử Việt Nam bối cảnh hội nhập kinh tế”, Tạp chí kinh tế phát triển Hà Vĩnh Hƣng, Huỳnh Trung Hải, Jae-Chun Lee (2009), “Chất thải điện tử công nghệ tái chế”, Tạp chí mơi trường (số 4) Hai-Yong Kang, Julie M Schoenung (2005), “Electronic waste recycling: A review of U.S infrastructure and technology options”, Resources, Conservation and Recycling 45 368-400 Harunobu Arima, Toyohisa Fujita, Wan-Tai Yen (2003), “Gold Recovery from Nickel Catalyzed Ammonium Thiosulfate Solution by Strongly Basic Ion Exchange Resin”, Materials Transactions, Vol 44, No 10 pp 2099 - 2107 10 Hongguang Zhang, David B Dreisinger (2002), “The kinetics for the decomposition of tetrathionate in alkaline solutions”, Hydrometallurgy 66 59-65 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 48 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH 11 Hongguang Zhang, David B Dreisinger (2004), “The recovery of gold from ammoniacal thiosulfate solutions containing copper using ion exchange resin columns”, Hydrometallurgy (72) 225-234 12 http://www.dow.com/scripts/litorder.asp?filepath=liquidseps/pdfs/noreg/17701395.pdf&pdf=true 13 http://www.dow.com/scripts/litorder.asp?filepath=liquidseps/pdfs/noreg/17701681.pdf&pdf=true 14 http://www.inaqua.hu/Content/Dowex/H09%20MARATHON%20MSA.pdf 15 Ilke Bereketli, Mujde Erol Genevois, Y Esra Albayrak, Melisa Ozyol, (2011), “WEEE treatment strategies evaluation using fuzzy LINMAP method”, Expert Systems with Applications (38) 71-79 16 Jae-chun Lee, Hyo Teak Song, Jae-Min Yoo, (2007), “Present status of the recycling of waste electrical and electronic equipment in Korea (Review)”, Resources, Conservation and Recycling (50) 380-397 17 Jirang Cui, Eric Forssberg (2003), “Mechanical recycling of waste electric and electronic equipment: a review”, Journal of Hazardous Materials B99 243-263 18 Jirang Cui, Lifeng Zhang (2008), “Metallurgical recovery of metals from electronic waste: A review”, Journal of Hazardous Materials (158) 228-256 19 John O Marsden, C.lain House (2006), The chemistry Gold Extraction Society for Mining Metallurgy & Exploration; edition 20 Đinh Quang Khiếu, Trần Thái Hòa Trần Vĩnh Thiện (2010), “Nghiên cứu trình hấp phụ chất màu xanh metylen diatomit Phú Yên: Động học, đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt động học”, Tạp chí hóa học T.48 (2), Tr 163-168, 21 M.G Aylmore, D.M Muir (2001), “Thiosulfate leaching of gold- a review”, Minerals Engineering 14 (2), 135-174 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 49 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH 22 Manis Kumar Jha, Nghiem Van Nguyen, Jae-Chun Lee, Jinki Jeong, Jae-Min Yoo (2008), “Adsorption of copper from the sulphate solution of low copper contents using the cationic resin Amberlite IR 120”, Journal of Hazardous Materials, 1-6 23 Trần Lệ Minh, Huỳnh Trung Hải, Mikiya Tanaka (2010), “Nghiên cứu sử dụng cỏ lác (cyperus procerus) làm vật liệu hấp phụ Pb(II) nƣớc”, Tạp chí hóa học T.48 (2), Tr 152-156 24 Oyuna Tsydenova, Magnus Bengtsson (2011), Review: Chemical hazards associated with treatment of waste electrical and electronic equipment, Waste Management (31) 45-58 25 Paul T Williams (2010), “Valorization of Printed Circuit Boards from Waste Electrical and Electronic Equipment by Pyrolysis”, Waste Biomass Valor (1) 107-120 26 Ramzy Kahhat, Junbeum Kim, Ming Xu, Braden Allenby, Eric Williams, Peng Zhang (2008), “Exploring e-waste management systems in the United States (review)”, Resources, Conservation and Recycling (52) 955-964 27 Sushant B Wath, Atul N Vaidya, P.S Dutt, Tapan Chakrabarti (2010), “A roadmap for development of sustainable E-waste management system in India”, Science of the Total Environment (409) 19-32 28 Sushant B Wath, P.S Dutt, T Chakrabarti (2011), “E-waste scenario in India, its management and implication”, Environ Monit Assess (172) 249-262 29 Vinh Hung Ha, Jae-chun Lee, Jinki Jeong, Huynh Trung Hai, Manis K.Jha (2010), “Thiosulfate leaching of gold from waste mobile phones”, Journal of Hazardous Materials (178) 1115-1119 30 Yacan Wang, Yihong Ru, Albert Veenstra, Ruijiang Wang, Ye Wang (2010), “Recent developments in waste electrical and electronics equipment legislation in China”, Int J Adv Manuf Technol (47) 437-448 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 50 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH PHỤ LỤC P.1 Phƣơng pháp định lƣợng vàng Phƣơng pháp định lƣợng vàng đƣợc sử dụng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Phƣơng pháp đƣợc dùng để phân tích chất nhiều đối tƣợng phân tích khác nhau, đặc biệt với chất có nồng độ bé mẫu phân tích P.1.1 Nguyên tắc [19] Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dựa vào khả trao đổi chọn lọc xạ cộng hƣởng nguyên tử trạng thái tự Đối với nguyên tố vạch cộng hƣởng thƣờng vạch quang phổ nhạy phổ phát xạ ngun tử ngun tử Các ngun tử tự đƣợc tạo tác dụng nguồn nhiệt biến chất từ trạng thái tập hợp thành trạng thái nguyên tử, gọi trình ngun tử hóa Có thể ngun tử hóa mẫu lửa, lị graphit hóa lạnh, nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp nguyên tử hóa mẫu lửa Trong điều kiện nhiệt độ không cao (1500-3000oC) đa số nguyên tử đƣợc tạo thành trạng thái Bấy ta hƣớng vào luồng nguyên tử miền xạ điện từ có tần số tần số cộng hƣởng, nguyên tử tự hấp thụ xạ cộng hƣởng làm giảm cƣờng độ miền xạ điện từ Các nguyên tử nhƣ phân tử hấp thụ xạ điện từ tuân định luật Bouguer: A  lg I I t  KbC (P.1) đó: A: mật độ quang; I0, It: cƣờng độ ánh sáng trƣớc sau bị nguyên tử hấp thụ; K: hệ số phụ thuộc bƣớc sóng ; Viện Khoa học Cơng nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 51 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH b: độ dày lớp nguyên tử; C: nồng độ nguyên tử chất nguyên cứu lớp Đo độ hấp thụ (A) xác định đƣợc nồng độ (C) Ở ta tiến hành xác định C phƣơng pháp xây dựng đƣờng chuẩn P.1.2 Dựng đƣờng chuẩn xác định vàng Chuẩn bị bình định mức 200 ml để pha dãy dung dịch chuẩn vàng có nồng độ 2,5-20 mg/l Mẫu Thể tích dung dịch chuẩn vàng 1000 mg/l, ml 0,5 1,5 Định mức đến vạch dung dịch HCl 0,1M Lắc bình định mức đo độ hấp thụ quang dãy dung dịch chuẩn bƣớc sóng = 242,8 nm Từ độ hấp thu quang đo đƣợc dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ vàng Kết thể bảng P.1 hình P.1 Bảng P.1 Số liệu dựng đường 0.3 chuẩn (P.1) xác định nồng độ 0.25 y = 0.0116x + 0.0055 vàng R = 0.9985 TT Nồng độ Độ hấp thu C (mg/l) ABS 0.2 0.15 quang A 0.1 2,5 0,031 0.05 0,063 0 7,5 0,096 10 0,124 15 0,182 20 0,235 10 15 20 25 Nồng độ vàng, mg/l Hình P.1 Đường chuẩn (1) xác định nồng độ vàng Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 52 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Từ dung dịch chuẩn vàng có nồng độ 20 mg/l, chuẩn bị bình định mức 100 ml để pha thành dãy dung dịch chuẩn có nồng độ 0,5-2 mg/l Mẫu Thể tích dung dịch chuẩn vàng 20 mg/l, ml 2,5 7,5 10 Định mức đến vạch dung dịch HCl 0,1M Lắc bình định mức đo độ hấp thụ quang dãy dung dịch chuẩn bƣớc sóng = 242,8 nm Từ độ hấp thu quang đo đƣợc dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ vàng Kết thể bảng P.2 hình P.2 Bảng P.2 Số liệu dựng 0.03 đường chuẩn (2) xác định nồng độ vàng C (mg/l) Độ hấp thu quang 0.02 ABS TT Nồng độ y = 0.0126x - 0.001 R2 = 0.9985 0.025 0.015 0.01 A 0.005 0,5 0,005 0,012 1,5 0,018 0,024 0 0.5 1.5 2.5 Nồng độ vàng, mg/l Hình P.2 Đường chuẩn (2) xác định nồng độ vàng P.2 Phƣơng pháp đo pH pH đƣợc tiến hành đo máy đo pH Trƣớc đo pH dung dịch cần chuẩn lại máy đo pH dung dịch chuẩn pH 10 P.3 Cơng thức tính tốn hiệu suất, dung lƣợng trao đổi Hiệu suất trao đổi ion () đƣợc tính theo cơng thức (P.2) [20]: Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 53 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH  (C C C )  100% (P.2) Lƣợng vàng bị trao đổi tính đơn vị khối lƣợng nhựa q (mg vàng/g nhựa) thời điểm đƣợc tính theo cơng thức (P.3) [20]: q (C C ) V m (mg/g) (P.3) đó: C0: nồng độ dung dịch trƣớc trao đổi ion, mg/l C: nồng độ dung dịch sau trao đổi ion, mg/l V: thể tích dung dịch, L m: khối lƣợng nhựa khơ, g P.4 Số liệu kết nghiên cứu Bảng P.3 Ảnh hưởng tỷ lệ R:L đến trình trao đổi ion Loại nhựa Dung lƣợng trao đổi q, meq/l Lƣợng nhựa, mg Tỷ lệ R:L, g/L Cvàng, mg/L Hiệu suất trao đổi, % 0 24,710 100 2,0 18,960 23,270 0,088 9,62 200 4,0 15,760 36,220 0,136 9,6 300,4 6,008 12,020 51,356 0,193 9,58 409,4 8,188 10,040 59,369 0,223 9,61 595,6 11,912 5,856 76,301 0,287 9,63 790,4 15,808 3,548 85,641 0,322 9,59 1100,7 22,014 2,630 89,357 0,336 9,6 pH 9,6 Dowex 21K Cl Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 54 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH 1571,5 31,430 1,780 92,796 0,349 9,62 2004,8 40,096 0,570 97,693 0,368 9,6 2522,9 50,458 0,164 99,336 0,374 9,58 0 24,400 100,2 2,004 19,510 20,041 0,074 9,63 201,9 4,038 15,170 37,828 0,141 9,59 294,5 5,890 11,670 52,172 0,194 9,6 402,7 8,054 9,201 62,291 0,231 9,58 595,6 11,912 5,009 79,471 0,295 9,62 797,3 15,946 3,879 84,102 0,313 9,6 1098,8 21,976 2,280 90,656 0,337 9,58 1515,4 30,308 0,801 96,717 0,359 9,61 2007,5 40,150 0,443 98,184 0,365 9,63 2515 50,300 0,245 98,996 0,368 9,59 0 24,710 103,9 2,078 20,390 17,483 0,066 9,62 204,2 4,084 17,650 28,571 0,108 9,6 312,5 6,250 14,080 43,019 0,162 9,6 413 8,260 11,240 54,512 0,205 9,58 604,2 12,084 7,040 71,510 0,269 9,61 795,8 15,916 4,174 83,108 0,313 9,63 1101 22,020 2,361 90,445 0,340 9,59 1511,4 30,228 1,827 92,606 0,348 9,61 2005,6 40,112 0,190 99,231 0,373 9,63 2517,6 50,352 0,588 97,620 0,367 9,59 9,61 Dowex 22 Cl Dowex Marathon MSA 9,6 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 55 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Bảng P.4 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc tới hiệu suất trao đổi ion Dowex 21K Cl Dowex 22 Cl Hiệu suất Thời gian, Cvàng, mg/l phút Thời gian, trao đổi phút ion, % Hiệu suất trao đổi Cvàng, mg/l ion, % 21,49 0 21,49 2,03 7,356 65,77 2,07 11,19 47,93 4,03 2,973 86,17 4,13 5,923 72,44 7,03 0,614 97,14 7,08 3,002 86,03 10,02 0,457 97,87 10,03 1,699 92,09 15,03 0,052 99,76 15,05 0,563 97,38 20,03 0,0545 99,75 20,05 0,469 97,82 60 0,0548 99,75 60 0,423 98,03 Dowex Marathon MSA Thời gian, phút Cvàng, mg/l Hiệu suất trao đổi ion, % 22,49 2,033 5,448 75,78 4,017 1,432 93,63 7,017 0,55 97,55 10,017 0,395 98,24 15,017 0,321 98,57 20,017 0,31 98,62 60 0,298 98,67 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 56 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Bảng P.5 Ảnh hưởng pH dung dịch hòa tách tới hiệu suất trao đổi nhựa 21K Cl pH Lƣợng nhựa, mg Tỷ lệ R:L, g/L 9,5 Dung lƣợng trao đổi q, meq/l 24,710 100 18,960 23,270 0,088 200 15,760 36,220 0,136 300,4 6,008 12,020 51,356 0,193 409,4 8,188 10,040 59,369 0,223 595,6 11,912 5,856 76,301 0,287 790,4 15,808 3,548 85,641 0,322 1100,7 22,014 2,630 89,357 0,336 1571,5 31,430 1,780 92,796 0,349 2004,8 40,096 0,570 97,693 0,368 2500,4 50,008 0,520 97,896 0,368 10,5 C vàng, mg/L Hiệu suất trao đổi, % 23,570 103,1 2,062 15,300 35,087 0,126 205,1 4,102 9,946 57,802 0,207 305,2 6,104 6,724 71,472 0,257 400,8 8,016 4,766 79,779 0,286 602,4 12,048 2,357 90,000 0,323 807,0 16,140 1,605 93,190 0,334 1102,7 22,054 0,832 96,470 0,346 1509,6 30,192 0,631 97,323 0,349 2017 40,34 0,413 98,248 0,353 2500,5 50,01 0,398 98,311 0,353 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 57 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH 2,064 4,094 23,420 15,690 10,430 33,006 55,465 0,118 0,198 302,8 403,8 6,056 8,076 6,925 4,589 70,431 80,406 0,251 0,287 604,5 808,1 12,090 16,162 2,510 1,333 89,283 94,308 0,318 0,336 1106,9 1506,2 22,138 30,124 0,936 0,547 96,003 97,664 0,342 0,348 2016,1 2500,3 40,322 50,006 0,425 0,412 98,185 98,241 0,350 0,350 11,5 103,2 204,7 Bảng P.6 Sự thay đổi pH dung dịch theo thời gian trao đổi với nhựa Dowex 21K Cl Thời gian, phút pH Thời gian, pH phút Thời gian, pH phút 10,5 4,017 10,5 15,017 10,49 0,75 10,5 10,48 20,033 10,48 2,033 10,5 10,017 10,49 30,017 10,5 Bảng P.7 Khảo sát loại hóa chất hồn ngun nồng độ hóa chất hồn ngun (tỷ lệ R:L=40 g/l) Nồng độ Dung lƣợng trao đổi, mg/g NaOH C, mg/l NaCl Hiệu suất, % 23,05 0M C, mg/l Hiệu suất, % 23,05 1M 0,548 0,527 2,3 0,834 3,6 2M 0,548 1,095 4,75 6,912 30 3M 0,548 1,144 9,51 41,3 4M 0,548 9,6 41,65 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 58 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Bảng P.8 Trao đổi ion cột BV/h DD BV/h 20BV/h 30 BV/h chảy qua C, cột, mg/l C/Co C, mg/l C/Co C, mg/l C/Co C, mg/l C/Co BV 0,00 36,38 36,74 36,92 36,92 1,00 0 0 0,00 0,004 0,0001 5,00 0 0 0,32 0,01 0,56 0,02 10,00 0 0,05 3,24 0,09 2,60 0,07 20,00 0,09 0,11 6,35 0,17 10,55 0,29 30,00 0,43 0,01 0,25 0,01 15,78 0,43 19,09 0,52 40,00 1,19 0,03 1,33 0,04 21,76 0,59 21,96 0,59 50,00 2,63 0,07 2,83 0,08 23,07 0,62 27,08 0,73 60,00 3,38 0,09 4,53 0,12 24,67 0,67 27,98 0,76 70,00 6,33 0,17 6,89 0,19 25,62 0,69 28,80 0,78 80,00 9,09 0,25 10,32 0,28 26,88 0,73 29,20 0,79 90,00 12,69 0,35 14,03 0,38 29,60 0,80 32,76 0,89 100,00 15,45 0,42 16,89 0,46 29,89 0,81 33,92 0,92 110,00 16,49 0,45 18,19 0,50 30,00 0,81 34,95 0,95 115,00 22,89 0,63 26,58 0,72 33,26 0,90 36,12 0,98 120,00 24,98 0,69 29,39 0,80 36,88 1,00 130,00 26,90 0,74 32,95 0,90 135,00 28,91 0,79 36,03 0,98 140,00 31,40 0,86 43,58 150,00 32,88 0,90 49,31 155,00 36,12 0,99 50,94 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 59 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Bảng P.9 Kết hồn ngun Thể tích dung dịch NaCl 3M chảy qua C vàng, mg/l cột, BV Hiệu Thể tích suất dung dịch hồn NaCl 3M ngun, chảy qua % cột, BV C vàng, mg/l Hiệu suất hoàn nguyên, % 0 16 26,16 93,8 0,25 56,475 3,5 18 18,72 95,0 0,5 184,95 15,1 20 13,14 95,8 200,55 27,6 30 8,19 96,3 1,5 215,25 41,0 40 5,175 96,6 172,8 51,8 50 3,435 96,9 2,5 163,2 62,0 60 2,61 97,0 124,515 69,8 70 3,12 97,2 104,73 76,3 80 2,235 97,3 78,54 81,2 90 2,64 97,5 55,275 84,7 100 2,19 97,6 10 48,27 87,7 110 0,72 97,7 12 39,6 90,2 14 31,965 92,2 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 60 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Bảng P.10 Kết tái sinh Thể tích dung dịch hịa tách chảy qua cột nhựa tái sinh C, mg/L C/Co 0,00000 31,78 0,012 0,000378 1,231 0,038735 10 1,711 0,053839 20 8,29 0,260856 30 16,5 0,519194 40 20,56 0,646948 50 22,5 0,707992 60 23,65 0,744179 70 24,87 0,782568 80 26,02 0,818754 90 29,05 0,914097 100 30,68 0,965387 110 31,73 0,998427 Viện Khoa học Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội 61 ... Hà Nội Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Việc nghiên cứu thu hồi vàng từ chất thải điện tử... 19 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH Bảng I.11 Ưu nhược điểm phương pháp thu hồi vàng từ dung. .. 22 Nghiên cứu thu hồi vàng từ dung dịch hòa tách vàng mạch điện thoại di động thải phương pháp trao đổi ion – Nguyễn Thị Thủy – 10BQLMT-KH CHƢƠNG II THỰC NGHIỆM THU HỒI VÀNG TỪ DUNG DỊCH HÒA TÁCH