電子廢棄物中金的生物浸出

張 梅

（青島海灣精細化工有限公司，山東 青島 266600）

電子廢棄物(Waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE)指廢棄的或根據(jù)國家法律被要求丟棄的電子電器設備及其所有成分、部件及一些工業(yè)電器、電力設備變壓器以及電線電纜等。

廢棄印刷線路板中存在大量有毒有害物質(zhì)，例如鉛、汞、鉻、鎘、溴化阻燃劑等，在一般焚燒或填埋處理過程中，會對人體和自然生物產(chǎn)生毒害作用[1]。另外，電子廢棄物中存在著非常豐富的資源，其中80%～90%的物質(zhì)是可以回收再利用的。線路板Au-Ni-Cu聯(lián)接元件中含有豐富的金，該聯(lián)接元件中金的質(zhì)量分數(shù)為0.55%，金的品位甚至高于天然金礦的品位[2]。

因此，對電子廢棄物進行合理的處置并加以利用，既可以節(jié)約大量能源和資源，又可以減少污染，具有顯著的經(jīng)濟與環(huán)境效益。

1 生物浸金技術(shù)的發(fā)展

微生物不能降解金屬，但是微生物可以吸附和轉(zhuǎn)化金屬。近年來，以凈化有毒金屬污染或回收有經(jīng)濟價值重金屬為目的的生物處理技術(shù)日益成熟。生物浸出又稱微生物浸出或細菌浸出，它是借助某些微生物的作用將有價金屬以離子形式溶解到浸出液中加以回收，或?qū)⒌V物中有害元素溶解并除去的方法。

自1958年美國用細菌浸出銅和1966年加拿大用細菌浸出鈾的研究和工業(yè)應用成功之后，先后有20多個國家開展了用微生物提取礦石中有價金屬和減少廢水中有害金屬的研究。

2 微生物浸出電子廢棄物中的金

將微生物應用于回收線路板中的金屬研究卻是從20世紀80年代才開始。吳思芬利用黑曲霉新陳代謝產(chǎn)生的有機酸（LAN）浸取廢棄印刷線路板粉末中的銅，當粒徑＜0.2mm的廢棄印刷線路板粉末與LAN以50g/L的濃度混合后，當加入量為100mL時，在30℃、150rpm/min的空氣搖床中浸取12周，銅的浸取率達到90%。

2.1 硫桿菌屬

硫桿菌屬主要包括氧化亞鐵硫桿菌，氧化亞鐵鉤端螺旋菌和氧化硫硫桿菌等。

浸提電子廢棄物中金屬的機制：硫桿菌屬主要通過Fe3+氧化、H2SO4酸溶等作用使Cu、Zn、Ni等較活潑的金屬浸出。硫桿菌屬浸提電子廢棄物中金屬的作用方式分為間接作用和直接作用。

2.2 氰細菌

氰細菌主要有細菌：紫色色桿菌、熒光假單胞桿菌和綠膿桿菌；真菌：仙環(huán)硬柄小皮傘和杏鮑菇平菇等。

氰細菌是通過代謝產(chǎn)生的CN-的螯合作用使與其形成配合物的金屬浸出。如Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Ag、Au等，都可以直接與CN-反應而被浸提到溶液中，金的回收：

4Au+8CN-→4Au(CN)2-+4e(3)

O2+2H2O+4e→4OH-(4)

4Au+8CN-+O2+2H2O→4Au(CN)2-+4OH-(5)

氰化物被廣泛應用于金、銀的濕法冶煉，也用于黃金開采。氰細菌作為一種天然的產(chǎn)氰細菌，過去一直備受人們的關(guān)注。金在氰化物溶液中由紫色色桿菌產(chǎn)生的穩(wěn)定電位從-400增加到-200mv，然而在無菌氰化物溶液中，當氰化物濃度從0～1.5mmol/l增加時，電位值不變，當溶解氧濃度0～2.5mmol/l增加時，電位值增大。

這項實驗不僅能說明紫色色桿菌能浸取出金，同時也說明，溶氧濃度是影響金浸出的主要因素。Yen-Peng Ting等人用紫色色桿菌和熒光假單胞桿菌研究了電子廢棄物中金的生物浸出，結(jié)果表明，這兩種細菌都能夠浸出金，這兩種細菌對于金的回收率分別為26%和29%。

同時第一次證實了熒光假單胞桿菌也能夠用于浸出電子廢棄物中的金。Chi等用紫色色桿菌浸取含金0.025%和銅34.5%的電子廢棄物，將線路板粉碎成1mm×1mm的小塊，加入到浸取液中的密度為10g/L時，金和銅的提取率分別為13%和37%。可以看出，人類對氰細菌的研究正處于發(fā)展階段，研究合適的細菌及浸金條件具有廣闊的發(fā)展和應用前景。

氰細菌產(chǎn)生的CN-與電子廢棄物中的金反應，生成Au(CN)2-絡離子。然后從浸金溶液中回收金絡合物，主要方法有：活性炭吸附法、生物吸附法、離子交換樹脂吸附法、溶劑萃取法、置換法等等。

目前離子交換樹脂法因吸附速度快，載金量高，解析和再生，可在常溫下進行，可抗有機物中毒等優(yōu)點而大量使用。

硫桿菌屬與氰細菌浸金情況分析：

（1）在經(jīng)濟成本方面，因為前者不與金反應，因此，還要用到硫脲、氰化物等化學物再將金浸取出來，試劑成本明顯高于后者。

（2）在環(huán)境污染方面，前者因為要用到大量的化學試劑浸金，所以比氰化浸金嚴重污染環(huán)境。

（3）在腐蝕性方面，硫桿菌屬生存條件為強酸性，pH一般要求在3以下，這能嚴重腐蝕金屬儀器，而氰細菌在堿性條件下生存，腐蝕性大大減小。

（4）在提金率方面，前者較后者高。

綜上所述，雖然使用氰細菌在多方面優(yōu)于硫桿菌屬，但是從目前的研究來看，因為浸出過程受多種因素限制，大多數(shù)金的浸取率仍較低，因此，探究更高提取率的實驗條件更為重要。

3 結(jié)論及展望

目前全球廢棄的線路板數(shù)量越來越大，廢棄線路板作為二次資源應當加以回收利用。貴金屬金、銀、鈀、鉑等因為具有優(yōu)良的導電特性、柔韌性和高強度性，是電子元器件、金屬化電極、集成線路上的主要材料。因此，研究如何使廢棄線路板得到資源化和無害化處理，對促進人類可持續(xù)發(fā)展和保證人類所需生產(chǎn)和生活資源的永續(xù)利用具有十分重要的意義。

因此，進一步研究電子廢棄物的合理化利用，微量貴金屬的高效富集和提取，為二次資源的高效循環(huán)利用和無害化回收提供理論指導和技術(shù)支持；微生物浸提電子廢棄物中金作用的機制與規(guī)律；培養(yǎng)馴化更加高效且適應電子廢棄物中的金的微生物，這對促進我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有深刻而長遠的意義。