废旧印刷线路板铜生物浸提及CuFe2O4光催化性能研究

来源 :烟台大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ianying
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着科学技术水平的提高和人类对高品质物质生活的追求,电子电器设备的使用寿命逐渐降低。其中废旧印刷线路板(Waste Printed Circuit Boards,简称WPCBs)作为电子电器设备的核心组成部分,其废弃量也在逐年增加。相比于传统的处置工艺,生物浸出法处理WPCBs因其绿色环保、操作简单、环境友好等特点,越来越受到国内外诸多学者的重视。本文使用氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans简称A.t)、氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans简称A.f)和嗜铁勾端螺旋菌(Leptospirillum ferriphilum简称L.f)三种菌混合体系,采用了直接浸出方法回收WPCBs中的Cu,并对浸出条件进行优化;为了解决直接浸出周期长、效率低等问题,提出一种焙烧预处理耦合间接生物浸出技术手段,从而有效提高整体工艺的回收效率;利用共沉淀-水热法将含Cu生物浸出液制备成具有高光催化性、易回收的光催化材料。实验结论如下:(1)WPCBs金属种类复杂多样且含量较高,Cu含量最高,占比22.51%,且主要以单质Cu存在,其赋存形态为:酸溶态15.4%、氧化物结合态76.7%、硫化物及有机结合态3.3%、残渣态4.6%。WPCBs热重分析表明,随温度升高其质量急剧下降,600℃时,质量损失约39%,Cu的残渣态全部去除。(2)三种菌株混合体系较单菌体系生长繁殖速率更快,培养七天,混合菌体系的菌种浓度达到3.4×10~8个/m L,p H值下降至0.8,Fe3+浓度为1936.7 mg/L,能够达到生物浸提要求。混合菌体系直接浸出的最优条件为:固液比1%、初始p H值0.8、温度35℃、摇床转速135 rpm,11天Cu被100%浸出,验证了混合菌体系能够有效的回收WPCBs的Cu。最优条件下,直接浸出、间接浸出、H2SO4+Fe3+浸出、H2SO4浸出四种浸出体系浸出11天,Cu的浸出率分别为100.0%、48.2%、44.6%、18.1%。表明Cu的浸出机理并非只是简单的H+和Fe3+的作用,微生物也起到了至关重要的作用。(3)焙烧预处理WPCBs能够有效地提高Cu的富集程度和改变Cu的赋存形态,且随焙烧温度的升高,Cu的富集程度愈发显著。XRD和XPS表明:在400℃时Cu O明显增多,但Cu未完全氧化;600℃和800℃时无单质Cu,表明Cu已完全氧化;800℃下明显出现烧结现象,且导致Cu O分解形成了Cu2O,不利于生物浸出。焙烧渣的物化分析表明600℃为最优的焙烧预处理温度。通过响应面法设计生物间接浸出焙烧渣实验,得到的最优条件为:固液比4.37%、初始p H值0.83、温度30.19℃、摇床转速141.79 rpm,1天后WPCBs中Cu可以100%浸出,证实了焙烧预处理耦合生物间接浸出能够有效的缩短浸出周期,提高浸出效率。(4)以氨水为沉淀剂,采用共沉淀-水热法将含Cu浸出液直接制备成Cu Fe2O4(简称B-CFO)。对比与同样方法制备的纯化学Cu Fe2O4(简称C-CFO),两种材料均能在可见光下被激发,B-CFO的光响应范围较窄,相对于C-CFO不易被激发;但B-CFO的光生电子空穴对的复合速率更慢,·O2-和·OH的信号峰要明显强于C-CFO,这导致其材料的光催化性能更高。可见光下,180 min,B-CFO和C-CFO对亚甲基蓝的降解率分别为93.1%、82.8%。且两种材料都具有较高的循环光降解活性,在第5次循环降解对比中,B-CFO和C-CFO的降解率仍能达到84.6%和77.5%。
其他文献
航空发动机是飞机的“心脏”。随着飞行包线的不断扩展,对它的控制性能也提出了更高的要求。由于航空发动机的工作情况复杂,所以本文研究了一类带有外部干扰的涡扇航空发动机最优控制问题,主要内容概括如下:1、基于航空发动机的控制系统,我们考虑外部干扰,研究目标函数为极小极大(Min-Max)型的鲁棒模型预测控制(RMPC)问题。航空发动机的控制系统复杂,为了更好地表达“输入—状态—输出”之间的关系,本文以状
学位
环境水体的重金属污染备受关注,重金属在破坏生态环境的同时,也会随着食物链进入人体,从而引发中毒、败血症和急性炎症等疾病,严重危害人体健康。本论文基于电化学分析技术,结合微流控纸芯片技术,设计出纸芯片工作电极,该电极采用方波溶出伏安法可用于检测环境水体中的Cd2+和Pb2+;与分子印迹技术相联用,设计出可旋转式电化学微流控纸基电极,采用差分脉冲伏安法可用于检测人体炎症蛋白白细胞介素-6(Interl
学位
半无限规划问题是指决策变量维数有限而约束函数个数无限的优化问题,在经济均衡、优化控制、Chebyshev逼近理论、鲁棒优化模糊集等方面有着广泛的应用。近年来,学者提出了非精确原始对偶算法求解半无限规划问题。上述算法中,由于约束函数个数无限,拉格朗日乘子与约束函数的内积难以计算。学者采用基于均匀随机抽样的Monte Carlo积分方法进行估计。但是,为保证算法的收敛性,所需样本数量依赖于指标集的维数
学位
有限域网络是有限域上由多个智能体组成的一种网络控制系统,适用于内存、通信和计算能力受限的智能体网络环境。网络同步性是对网络一致性的推广,研究同步性问题为处理内存、通信和计算能力受限的网络提供了一个新的理论思路。在实际网络应用中,切换拓扑是重要的网络特征,通信时滞是影响系统稳定性的关键因素之一,因此切换拓扑和时滞影响下有限域网络的同步性研究具有重要的理论价值和实际意义。本文的目的是以图论和矩阵论为理
学位
随着工业化和城市化的快速发展,放射性废水以及含重金属离子的工业废水不达标或无序排放,对水体环境造成严重污染,与绿水青山就是金山银山的理念背道而驰。金属有机框架材料(MOFs)是一种由有机配体和无机金属离子或者金属簇连接构筑的多孔材料,因其孔隙率高且孔径可调节、高比面积等优点,使其在气体吸附分离、污染物的去除等方面表现出卓越的性能。通过选用柔性吡啶配体和羧酸类配体制备的功能化MOFs材料,能够有效消
学位
因具有优异的光物理性能,镉系量子点(Cadmium-based quantum dots,Cd-QDs)在发光二极管、太阳能电池和喷墨印刷等消费产品中的应用日益增长,并且在传感检测、药物靶向和体内成像等生物医学领域具有极大的应用潜力。Cd-QDs将不可避免地进入到环境当中,并对环境与人体健康产生潜在危害。目前,Cd-QDs的环境行为与毒性效应研究引起了学者们的广泛关注。但金属阳离子和天然有机质(N
学位
无人机具有成本低、灵活性好和隐蔽性强等优点,目前已被广泛应用到各领域,但是仅依靠无人机难以有效完成复杂环境中的一系列任务。为了提升实际作战效能,采用一种母机(即大型运载平台)投递无人机的作战方式,这种方式不仅可以有效地减少成本、降低风险,还能够显著提高任务完成效率。基于实际作战需求,母机投递模式下的无人机群任务规划问题成为当前热点研究问题,它主要包括了两个核心内容,任务分配和航迹规划。因此本文以母
学位
农药在作物高产、防治病虫害方面发挥了至关重要的作用。然而由于物理和化学性质、高毒性以及偶发的在环境中的高耐受性,农药可能会造成更为深远的环境和健康问题。在河流、土壤以及其他环境介质中广泛检测到μg·L-1水平的农药,而本体和一些衍生化合物被认为具有生殖毒性。因此,开发有效的修复方法或新材料,以去除水环境中的农药残留是有必要的。近年来的研究表明,使用低成本吸附剂进行快速水体净化是研究热点,也是主要的
学位
带互补约束优化问题(MPCC)是一类重要的优化问题,在工程设计、经济均衡、交通运输等多个领域有重要应用.由于其互补约束条件的存在,目前常用的一些优化理论和算法都不能直接用来求解该类问题.到现在为止,已有许多解决MPCC的方法,如罚函数法,光滑化方法等等.这些方法都在通过处理互补约束结构,将问题近似为非线性规划问题.不同于上述方法,在本文中,利用互补约束集合具有半代数性质这一特点研究MPCC问题.本
学位
多属性决策也称有限方案多目标决策,主要用来处理带有多种属性的有限方案的排序与择优等问题,在诸多领域有着广泛的应用背景,是现代决策科学的重要组成部分.对多属性决策方法进行系统化地研究并有效应用在实际问题中,可以使许多复杂的问题简单化.在现实生活中,由于人们对模糊事物理解的局限性以及实际问题中不确定因素的增加,多属性决策在理论研究与方法应用上都有待更进一步的创新和完善.除此之外,决策问题中各个属性的权
学位