專利名稱：一種利用微生物資源化回收廢棄pdp玻璃上有價金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回收廢棄PDP玻璃上有價金屬的方法，特別涉及利用微生物資源化回 收廢棄PDP玻璃上有價金屬的方法。
背景技術(shù)：
等離子電視機(jī)是目前中國市場上僅次于液晶電視機(jī)銷售量的主流產(chǎn)品，隨著人們 生活水平的提高，其使用量將越來越高。等離子電視機(jī)是靠著等離子顯示屏(Plasma Display Panel,以下簡稱PDP)進(jìn)行 圖像顯示，是繼液晶屏之后的一種新穎直視式圖像顯示器件，它是在兩張超薄的玻璃板之 間注入混合氣體，并施加電壓利用熒光粉發(fā)光成像的設(shè)備。平板顯示時代的來臨，對國內(nèi)彩 電企業(yè)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。當(dāng)前，全球各國相繼列出了實現(xiàn)電視節(jié)目數(shù)字化，關(guān)閉模擬電視 的進(jìn)程表，PDP電視作為數(shù)字顯示終端設(shè)備的最佳選擇之一，即將迎來巨大的市場機(jī)會。從市場角度看，隨著數(shù)字家庭概念的深入人心，大屏幕電視必然成為消費者的首 選，全球40英寸以上的大屏幕電視市場，PDP電視占據(jù)絕對優(yōu)勢，占到67%的市場，而國內(nèi) 市場由于液晶電視先于PDP電視發(fā)展，液晶的銷量反而好于等離子，但PDP困境僅僅發(fā)生在 中國，在歐美等發(fā)達(dá)國家PDP電視是市場主流。全球著名市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Display Search調(diào) 查顯示，2006年一季度等離子(PDP)電視全球出貨量與去年同期相比增長了 87%，達(dá)170 萬臺。數(shù)據(jù)還顯示，等離子在40英寸至44英寸電視領(lǐng)域仍處于主導(dǎo)地位，并且在50英寸 至54英寸電視領(lǐng)域所占的份額正逐步上升。目前，隨著各個廠家的積極推廣，在我國等離 子電視的使用量越來越高，尤其是在大屏幕顯示方面，PDP電視機(jī)具有LCD所無法比擬的顯 示效果和價格優(yōu)勢，結(jié)合PDP工廠的建設(shè)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LCD工廠，因而等離子電視機(jī)市場占 有率將越來越高。但任何電子產(chǎn)品總有其相應(yīng)的使用壽命，市場擁有率越高，最終需要報廢 的量逐年增加。廢棄PDP主要有兩個來源一是廢棄等離子電視機(jī)使用壽命結(jié)束報廢時產(chǎn)生的廢 棄PDP ；二是在生產(chǎn)PDP過程中產(chǎn)生的PDP廢品。在我國主要是長虹集團(tuán)生產(chǎn)的PDP，其次 即為日韓相應(yīng)廠家在中國的PDP生產(chǎn)基地，因各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)技術(shù)水平的不同，其產(chǎn)生PDP 廢品量各不相同，但生產(chǎn)廠家產(chǎn)生的PDP廢品是廢棄PDP主要的來源之一，急需有效的技術(shù) 進(jìn)行處理。而等離子電視顯示屏(PDP)由前板和后板玻璃組成，前、后板玻璃中均含有多種 金屬，以Ag、Mg、Zn等金屬含量較高，其次以Ni、Mn、Cr等金屬含量次之，這部分金屬主要用 作電極涂在PDP玻璃的表面，是等離子電視顯示屏實現(xiàn)功能的核心組成部分。因而，廢棄 PDP玻璃屬于危險廢棄物，如直接排放，將對環(huán)境帶來無法預(yù)料的長期危害。而在金屬這一 不可再生資源越來越稀缺的時代，盡可能對廢棄PDP玻璃中金屬進(jìn)行資源化，將是解決金 屬資源稀缺、環(huán)境不被污染的完美結(jié)合。但因等離子電視是市場上的新產(chǎn)品，產(chǎn)生的報廢等離子電視量還比較低，對回收廢棄PDP玻璃中金屬的關(guān)注主要來自PDP生產(chǎn)廠家，但還沒有效的方法回收廢棄PDP玻璃 上的金屬。因此，廢棄PDP玻璃上金屬的資源化技術(shù)還有待研究開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對目前大量廢棄等離子電視屏(PDP)玻璃處 理所存在的問題，而提供一種技術(shù)可操作性強(qiáng)、成本低廉、環(huán)境友好的利用微生物資源化廢 棄PDP玻璃上金屬的方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種利用微生物資源化廢棄PDP玻璃上金屬的方法，其包括如下步驟①粉碎步驟將廢棄PDP的玻璃進(jìn)行粉碎，粉碎至顆粒物小于5mm ；②菌種馴化步驟第一步馴化將主要含氧化亞鐵硫桿菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)、氧化 亞鐵微螺菌(L印tospirillum ferrooxidans)(下文涉及的菌種或菌液均是指兩者的混合 菌液)為主的菌液Iml接種于含銀的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基組成為(每1000ml中加入的試劑 量)(NH4)2S04，3g/L，K2HPO4 0. 5g/L，MgSO4 · 7Η20 :0· 5g/L，KCl :0· 5g/L，Ca(NO3)2 :0· Olg/ L，硫酸亞鐵20 40g，pH值為1. 5 2. 5，培養(yǎng)基中銀的濃度為0. 5 5g/L ；培養(yǎng)條件為 常溫28 35°C，培養(yǎng)時間3 5天；第二步馴化使用第一步馴化后的菌種浸出含Ag金屬片，繼續(xù)馴化菌種耐受較高 濃度Ag和浸取Ag的能力，添加含Ag金屬片的量從0. 5g/L逐漸增加到5g/L ；第三步馴化將經(jīng)過第二步馴化后的菌種，接種Iml菌液于額外添加了 Ni、Zn的上 述培養(yǎng)基中進(jìn)行第三步馴化，培養(yǎng)基中Ni、Zn濃度均為10g/L，培養(yǎng)條件為常溫28 35°C， 培養(yǎng)時間3 5天；馴化后的菌種備用；③預(yù)培養(yǎng)步驟將馴化后的菌種按培養(yǎng)液體積的10%接種量接入全塑的發(fā)酵罐中進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，培 養(yǎng)液的組成為(每 1000ml 中加入的試劑量)(NH4) 2S04，3g/L，K2HPO4 0. 5g/L,MgSO4 ·7Η20 0. 5g/L，KCl :0. 5g/L，Ca(NO3)2 :0· 01g/L，硫酸亞鐵20 40g, pH 值為 1. 5 2. 5，培養(yǎng)條 件為常溫28 35°C ；預(yù)培養(yǎng)結(jié)束時控制菌液中菌種密度為IO7 IO9個/ml ；④浸出步驟選用高強(qiáng)度、耐磨耐刮的PP材料制成的圓柱形桶作為浸出槽，在圓柱形桶的底部 留有排放出渣口，在離圓柱形桶的底部高20cm處設(shè)有浸出液轉(zhuǎn)移口，圓柱形桶的頂部裝有 與調(diào)速器相連的攪拌電機(jī)，攪拌桿由不銹鋼攪拌桿，表面涂上環(huán)氧樹脂；將培養(yǎng)液加入圓柱 形桶中，按質(zhì)量比1 10投入粉碎的廢棄PDP玻璃顆粒，邊投料邊攪拌，進(jìn)行攪拌時，視投 入廢棄PDP玻璃顆粒的大小不同，調(diào)節(jié)攪拌速度控制在80-240rpm/min ；然后按培養(yǎng)液體積 10%接種上述預(yù)培養(yǎng)好的菌液接入圓柱形桶中，在28-35°C浸出6-15天；⑤處理步驟從圓柱形桶中移出含浸出渣的浸出液進(jìn)行過濾，得濾液和浸出渣，對濾液進(jìn)行 萃取-反萃取-還原置換獲得高純的Ag、Ni、Zn;具體處理方法為對濾液采用l-4mol/ L石油硫醚在有機(jī)相水相為1 1-1 3條件下萃取Ag，萃取后負(fù)載Ag的有機(jī)相用l-2mol/L(NH4)2SO4溶液反萃，反萃后溶液用NaBH4溶液還原可得銀粉，NaBH4 Ag質(zhì)量比 為0. 5-1 1 ；萃取銀后的浸出液采用P204萃取劑萃取Zn，P204萃取劑的質(zhì)量為Zn質(zhì)量 的10-30%，萃取后負(fù)載Zn的有機(jī)相用l-3mol/L的硫酸溶液反萃，反萃液在400_700A/m2 電流密度條件下電解可得到金屬鋅片；萃取Ag和Zn后的浸出液用環(huán)烷酸萃取Ni，環(huán)烷酸 質(zhì)量為萃取Ag和Zn后的浸出液質(zhì)量的20-40%，萃取后負(fù)載Ni的有機(jī)相用l-3mol/L的 硫酸溶液反萃，反萃液在200-300A/m2電流密度條件下電解可得到金屬鎳；萃取劑經(jīng)過反萃 后，回到萃取工序中重復(fù)使用；部分萃余液泵回到圓柱形桶中，反復(fù)使用或者部分萃余液用 于沖洗經(jīng)過浸出渣，淋洗掉廢棄PDP玻璃表面殘留的微量金屬，淋洗液再泵回圓柱形桶中， 繼續(xù)用于浸出廢棄PDP玻璃；萃余液及淋洗液泵回圓柱形桶中繼續(xù)反復(fù)使用時，每次按回 流液體體積的-10%接種菌液。本發(fā)明的氧化亞鐵硫桿菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)、氧化亞鐵微螺菌 (Leptospirillum ferrooxidans)等菌種是從中國某金屬礦區(qū)堆積廢銅礦石(伴生有銀) 渣底部的泥水混合物樣品中分離、馴化獲得。本發(fā)明采用環(huán)境友好、無二次污染的微生物技術(shù)回收廢棄PDP玻璃上Ag、Ni、Zn 等多種金屬，能解決廢棄PDP玻璃上多種有價金屬的資源化問題，且操作簡單，運行成本低 廉，具有推廣應(yīng)用價值。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明處理步驟的工藝流程圖。圖3為本發(fā)明實施例3中Ag、Zn的浸出量與浸出時間之間的關(guān)系示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的 實施例范圍內(nèi)。實施例1利用微生物資源化廢棄PDP玻璃上金屬的方法，其包括如下步驟1、粉碎步驟廢棄PDP前板玻璃先經(jīng)過錘式破碎機(jī)粉碎，破碎后樣品過篩，粒級均控制小于 5mm。廢棄PDP前板玻璃粉碎后顆粒中金屬含量見表1。表1廢棄PDP前板玻璃粉碎后樣品中金屬含量
權(quán)利要求
一種利用微生物資源化廢棄PDP玻璃上金屬的方法，其特征在于，包括如下步驟①粉碎步驟將廢棄PDP的玻璃進(jìn)行粉碎，粉碎至顆粒物小于5mm；②菌種馴化步驟第一步馴化將主要含氧化亞鐵硫桿菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)、氧化亞鐵微螺菌(Leptospirillum ferrooxidans)為主的菌種菌液1ml接種于含銀的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基組成為(每1000ml中加入的試劑量)(NH4)2SO4，3g/L，K2HPO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，KCl0.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，硫酸亞鐵20～40g，pH值為1.5～2.5，培養(yǎng)基中銀的最高濃度為5g/L；培養(yǎng)條件為常溫28～35℃，培養(yǎng)時間3～5天；第二步馴化使用第一步馴化后的菌種浸出含Ag金屬片，繼續(xù)馴化菌種耐受較高濃度Ag和浸取Ag的能力，添加含Ag金屬片的量從0.5g/L逐漸增加到5g/L；；第三步馴化將經(jīng)過第二步馴化后的含菌液1ml接種于額外添加了Ni、Zn的上述培養(yǎng)基中進(jìn)行第三步馴化，培養(yǎng)基中Ni、Zn濃度均為10g/L，培養(yǎng)條件為常溫28～35℃，培養(yǎng)時間3～5天；馴化后的菌種備用；③預(yù)培養(yǎng)步驟將馴化后的含菌溶液按10％的量接入全塑的發(fā)酵罐中進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，培養(yǎng)液的組成為(每1000ml中加入的試劑量)(NH4)2SO4，3g/L，K2HPO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，KCl0.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，硫酸亞鐵20～40g，pH值為1.5～2.5，培養(yǎng)條件為常溫28～35℃；預(yù)培養(yǎng)結(jié)束時控制菌液中菌種密度為107～109個/ml；④浸出步驟選用高強(qiáng)度、耐磨耐刮的PP材料制成的圓柱形桶作為浸出槽，在圓柱形桶的底部留有排放出渣口，在離圓柱形桶的底部高20cm處設(shè)有浸出液轉(zhuǎn)移口，圓柱形桶的頂部裝有與調(diào)速器相連的攪拌電機(jī)，攪拌桿由不銹鋼攪拌桿，表面涂上環(huán)氧樹脂；將培養(yǎng)液加入圓柱形桶中，按質(zhì)量比1∶10投入粉碎的廢棄PDP玻璃顆粒，邊投料邊攪拌，進(jìn)行攪拌時，視投入廢棄PDP玻璃顆粒的大小不同，調(diào)節(jié)攪拌速度控制在80 240rpm/min；然后按培養(yǎng)液體積10％接種上述預(yù)培養(yǎng)好的菌液接入圓柱形桶中，在28 35℃浸出6 15天；⑤處理步驟從圓柱形桶中移出含浸出渣的浸出液進(jìn)行過濾，得濾液和浸出渣，對濾液進(jìn)行萃取 反萃取 還原置換獲得高純的Ag、Ni、Zn；具體處理方法為對濾液采用1 4mol/L石油硫醚在有機(jī)相∶水相為1∶1 1∶3條件下萃取Ag，萃取后負(fù)載Ag的有機(jī)相用1 2mol/L(NH4)2SO4溶液反萃，反萃后溶液用NaBH4溶液還原可得銀粉，NaBH4∶Ag質(zhì)量比為0.5 1∶1；萃取銀后的浸出液采用P204萃取劑萃取Zn，P204萃取劑的質(zhì)量為Zn質(zhì)量的10 30％，萃取后負(fù)載Zn的有機(jī)相用1 3mol/L的硫酸溶液反萃，反萃液在400 700A/m2電流密度條件下電解可得到金屬鋅片；萃取Ag和Zn后的浸出液用環(huán)烷酸萃取Ni，環(huán)烷酸質(zhì)量為萃取Ag和Zn后的浸出液質(zhì)量的20 40％，萃取后負(fù)載Ni的有機(jī)相用1 3mol/L的硫酸溶液反萃，反萃液在200 300A/m2電流密度條件下電解可得到金屬鎳；萃取劑經(jīng)過反萃后，回到萃取工序中重復(fù)使用；部分萃余液泵回到圓柱形桶中，反復(fù)使用或者部分萃余液用于沖洗經(jīng)過浸出渣，淋洗掉廢棄PDP玻璃表面殘留的微量金屬，淋洗液再泵回圓柱形桶中，繼續(xù)用于浸出廢棄PDP玻璃；萃余液及淋洗液泵回圓柱形桶中繼續(xù)反復(fù)使用時，每次按回流液體體積的1％ 10％接種菌液。
2.如權(quán)利要求1所述的利用微生物資源化廢棄PDP玻璃上金屬的方法，其特征在于， 氧化亞鐵硫桿菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)、氧化亞鐵微螺菌(I^ptospirillum ferrooxidans)菌種是從中國某金屬礦區(qū)堆積廢銅礦石(伴生有銀)渣底部的泥水混合物 樣品中分離、純化獲得。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種利用微生物資源化廢棄PDP玻璃上金屬的方法，其包括粉碎步驟、馴化步驟、預(yù)培養(yǎng)步驟、浸出步驟和處理步驟；其利用氧化亞鐵硫桿菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)、氧化亞鐵微螺菌(Leptospirillum ferrooxidans)等菌種對廢棄PDP的玻璃顆粒物進(jìn)行浸出，以回收廢棄PDP玻璃上Ag、Zn、Ni等金屬。本發(fā)明采用環(huán)境友好、無二次污染的微生物技術(shù)回收廢棄PDP玻璃上多種金屬，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，能解決廢棄PDP玻璃上多種有價金屬的資源化問題，且操作簡單，運行成本低廉，具有推廣應(yīng)用價值。
文檔編號C22B3/18GK101982551SQ20101056103
公開日2011年3月2日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者吳雯杰, 周媛, 張承龍, 徐金球, 王景偉, 白建峰 申請人:上海第二工業(yè)大學(xué)