[发明专利]超临界水处理废弃印刷线路板合成纳米银的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及废弃线路板中的贵金属合成纳米功能材料，属于环境保护与资 源综合利用技术领域的固体废弃物资源化利用新技术，尤其适合于电子电器废 料的高附加值资源化利用。

背景技术

印刷线路板(printed circuit boards，PCBs)是电子产品的重要组成部 分。资料显示，目前全世界年产各类线路板总计约2.6亿m²。近年来，我国印 刷线路板制造业以平均每年14.4％的增长率高速发展，已经成为世界上第二大 印刷线路板生产国，年产量0.6074亿m²。另一方面，随着电子产品更新换代周 期的缩短，加上生产、加工过程产生的不良电路板及边角料，必然导致大量废 弃印刷线路板的产生。因此，如何处理急剧增加的废弃印刷线路板是包括中国 在内的信息和电子行业发展大国所面临的共同课题。从材料组成来看，PCB中不 仅含有铅、镉、汞、六价铬等重金属，还含有氯代或溴代阻燃剂等有害物质， 这就意味着：废弃PCB如果随意堆放或填埋，所含的重金属便会进入土壤、渗 入地下水；如果燃烧，PCB上所含卤族元素的阻燃剂会产生致癌物质。废弃PCB 的不当处理将严重影响人类赖以生存的大气、土壤和地下水。另一方面，PCB中 还含有价值不菲的贵金属、稀有金属以及具有很高热值的聚合物高分子材料等， 对上述材料进行回收利用，将具有很高的经济价值。因此，废弃PCB的资源化 已成为当前急需解决的问题。

超临界水热合成是制备纳米材料的一种新方法，有着广阔的发展前景。在 超临界水中，无机盐的溶解度会随着温度的升高而迅速减小，这就使得它们在 极短的时间内就达到很高的过饱和度，导致很高的成核速率，从而可以获得粒 径很小的纳微米级颗粒。纳米银粒子在表面增强拉曼光谱、表面增强共振散射 光谱、分子生物学、超分子体系等领域占有极为重要的地位，是基础理论研究 的重要材料之一。纳米银粉具有很高的表面活性及催化性能，而被广泛应用于 催化剂以及超低温制冷机稀释剂。同时，由于其特殊的物理和化学性质，在免 疫分析、传感器研制、分子电子学等方面也得到了广泛的应用。此外，在化纤 中加入少量的纳米银粉，可以改善化纤制品的某些性能，并使其具有很强的杀 菌能力。

在随意收集的印刷线路板中，银的含量一般为每吨1公斤左右。本发明以 这些银的高附加值资源化利用为目的，首先通过超临界水处理分解线路板中的 有机组分，富集金属元素，然后将银选择分离，制成微米级前驱体，再进一步 实施超临界水热处理合成纳米银颗粒。

发明内容

以废弃印刷线路板为原料，采用超临界水处理分解有机物聚合体富集金属 元素，然后将银选择性分离，进一步实施超临界水热处理合成银纳米颗粒。具 体工艺包括三个部分：(1)超临界水氧化预处理部分；(2)微米级银前驱体合 成部分；(3)超临界水热处理合成银纳米颗粒部分。在超临界水预处理过程中 将线路板中的高分子聚合体分解实现金属元素的富集，所得残渣用硝酸造液， 使银和贱金属进入溶液，而其它贵金属则富集在残渣中可进一步提取冶炼；所 得溶液中加入NaCl使银沉淀，分离后往沉淀物中加入NaCO₃粉末，混匀后煅烧 制得微米级银前驱体；对银前驱体在一定条件下实施超临界水热处理，合成纳 米级银颗粒。工艺中银的回收率、产品纳米银颗粒的尺寸和活性等各种反应条 件的影响，尤其受超临界水处理条件的影响很大。下面结合说明书附图及实施 方案进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1超临界水处理废弃印刷线路板合成纳米银颗粒工艺流程图。

图2纳米银颗粒的透射电镜图片。图中各字母分别代表：(a)微米级银前 驱体图片；(b)纳米银颗粒图片。

具体实施方式

(1)如图1所示，将废弃线路板上的电子元器件拆除，然后将线路板剪切 粉碎至1mm以下。取一定量粉末加入316合金超临界水反应釜中，随后按比例 加入水，废弃印刷线路板粉末与水的比例是1∶20，然后按悬浊液体积的2％加 入纯度为30wt.％的H₂O₂，再加入少量NaOH以捕捉反应过程中产生的溴。密封 后，在反应温度为713K、压强为25MPa的条件下超临界处理1小时，此时可 降解有机组分可以全部分解为CO₂和H₂O。自然冷却后取出，抽滤分离，收集残 渣。