Los investigadores de KIST han desarrollado un adsorbente a base de fibra capaz de recuperar oro de los desechos electrónicos con una eficiencia superior al 99,9%. Crédito: Issues.fr.com
Un adsorbente fibroso recupera selectivamente oro de alta pureza de los desechos. Reduce significativamente el costo y el tiempo del proceso de recuperación y permite que los materiales se produzcan en masa y se reciclen repetidamente.
Corea depende de las importaciones para la mayoría de sus recursos metálicos y en los últimos años, debido al agotamiento de los recursos y al aumento de los precios de las materias primas, han surgido “recursos circulares” que reciclan chatarra.
En respuesta, SK hynix ha establecido un plan a medio y largo plazo para aumentar el porcentaje de cobre, oro, etc. recuperado y reutilizado de los desechos generados en el proceso de fabricación de semiconductores a más del 30% para 2030, y Samsung Electronics está implementando un programa de recolección de teléfonos celulares usados en cooperación con E-circulación Governance, una empresa sin fines de lucro. Se espera que el mercado mundial de la economía circular se duplique con creces, de alrededor de 338 mil millones de dólares en 2022 a alrededor de 712 mil millones de dólares en 2026.
Figura 1. Preparación y características fisicoquímicas de fibras de poliacrilonitrilo aminado (PANF). Ilustraciones representativas de PANF (a) antes y después de la reacción de acoplamiento de varias moléculas de alquilamina. Los diferentes colores de PANF y fibras poliméricas cargadas de aminas (ALPF) representan diferentes grupos funcionales de nitrilo y alquilaminas. (b) Espectros FT-IR de PANF antes y después de la reacción de acoplamiento de diferentes alquilaminas usando dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA) y poli (etilenimina) ramificada (bPEI). (c) Patrones XRD de PANF y PANF aminados. ( d ) Curvas tensión-deformación de PANF y PANF aminados. (e) Capacidad máxima de adsorción (qm) de PANF aminados para iones Au (III). La concentración inicial (Ci) y el valor de pH de la solución de Au fueron 1000 mg/L y 1, respectivamente. Crédito: Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología.
En este contexto, un equipo dirigido por el Dr. Jae-Woo Choi del Centro de Investigación del Ciclo de los Recursos Hídricos del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) anunció que ha desarrollado una tecnología capaz de recuperar selectivamente oro de alta pureza a partir de fuentes eléctricas y tecnológicas. fuentes. Residuos electrónicos que contienen diversos metales utilizando materiales textiles.
Los adsorbentes para la recuperación de metales suelen tener forma granular para aumentar la eficiencia de la adsorción en función de una superficie específica alta, pero son difíciles de controlar bajo el agua, lo que da como resultado bajas tasas de recuperación e incluso contaminación ambiental secundaria. Por otro lado, los materiales fibrosos son fáciles de controlar bajo el agua y pueden adoptar diversas formas durante el proceso de tejido, lo que les confiere un gran potencial para aplicaciones industriales. Sin embargo, debido a su fino espesor y baja resistencia, se rompen fácilmente cuando se aplica recuperación de oro al respaldo.
Figura 2. Rendimiento de recuperación de Au de ALPF. ( a ) Efecto del pH en la solución de Au sobre el rendimiento de recuperación de Au de ALPF. Las dosis de Ci, t y adsorbente fueron 100 mg/L, 24 h y 0,5 g/L, respectivamente. Imágenes FESEM de la superficie de ALPF después de la recuperación de Au a pH de (b) 3, (c) 6, (d) 9 y (e) 12, que muestran las partículas de Au(0) en la superficie de ALPF. La barra de escala es de 1 μm. (f) ) 1, (i) 10, (j) 100, (k) 500 y (l) 1000 mg/L durante 24 h con agitación a 200 rpm. El pH se ajustó a 1. La barra de escala es de 20 µm. (mq) Mapeo FESEM-EDS de distribuciones de elementos químicos para ALPF después de la recuperación de Au a 1000 mg/L Ci: (m) superposición, (n) carbono, (o) nitrógeno, (p) oxígeno y (q) oro. La barra de escala es de 20 μm. (r) Eficiencia de recuperación de ALPF para la recuperación de Au en un rango de Ci bajo de 0,1 a 100 mg/l. (s) Resultado de la prueba de isoterma de adsorción del adsorbente ALPF. Los datos obtenidos experimentalmente fueron ajustados por tres ecuaciones isotérmicas representativas de los modelos Langmuir, Freundlich y Sips.
Técnicas mejoradas de recuperación de oro.
KIST Los investigadores inmovilizaron químicamente moléculas alcalinas en la superficie de fibras de poliacrilonitrilo (PANF) para mejorar tanto el rendimiento de la recuperación de oro molecular como la estabilidad estructural. La fibra polimérica que contiene amina tiene una superficie significativamente mayor, lo que puede mejorar el rendimiento de adsorción de iones de oro (Au) en residuos hasta 2,5 veces (de 576 mg/g a 1.462 mg/g) en comparación con el modelo desarrollado anteriormente. por el equipo. Material granular de adsorción de oro.
El adsorbente fibroso desarrollado no solo mostró una eficiencia de recuperación de oro de más del 99,9 % en soluciones obtenidas mediante lixiviación de CPU reales, sino que también logró una eficiencia de recuperación de oro cercana al 100 % en un amplio rango de pH de 1 a 4, que incluye la mayoría de los desechos líquidos. . . Es particularmente destacable que sólo se pueden recuperar iones de oro con una pureza elevada de más del 99,9%, incluso en presencia de otros 14 iones metálicos coexistentes en la solución. Además, la tasa de recuperación de oro se mantuvo en un 91 % incluso después de 10 usos, lo que demuestra una excelente reutilización.
Figura 3. Aplicabilidad del adsorbente ALPF para procesos de recuperación de oro. (a) Selectividad de adsorción de ALPF para Au(III) en presencia de iones metálicos coexistentes, incluidos Cu(II), Pb(II), Cd(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), Fe(II), Al(III), Cr(III), Zn(II), Na(I), K(I), Mg(II) y Ca(II). El Ci de Au(III) se fijó en 10 mg/L, y el de otros iones metálicos se fijó en 10, 100 y 1000 mg/L. El pH de la solución se ajustó a 1. (b) Pureza de Au (0) recuperada por ALPF. El recuadro muestra una imagen de microscopio óptico del Au(0) recuperado. (c) Prueba repetitiva de adsorción/desorción de Au(III) utilizando adsorbente ALPF. El Ci de Au(III) se fijó en 10 mg/L. El proceso de adsorción se llevó a cabo durante 24 h. El pH de la solución se ajustó a 1. El proceso de desorción se llevó a cabo durante 24 h usando una solución ácida de 0,5 tiourea en HCl 1,0 M. ( d ) Espectros HRXPS desconvolucionados de ALPF para N 1, que muestran el cambio químico de los grupos amina del adsorbente ALPF durante ciclos repetitivos de adsorción-desorción. (e) Fotografía de fieltros hechos de PANF (arriba) y ALPF (abajo), que indican que el adsorbente fibroso se puede procesar hasta darle la forma deseada. La barra de escala es de 2 cm. (f) Efecto de las formas de los adsorbentes sobre la caída de presión en una columna llena de adsorbentes. Cada caída de presión en la columna llena con los adsorbentes se midió en función del caudal volumétrico. Crédito: Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología
Conclusión y perspectivas de futuro
“Al permitir una recuperación eficiente y respetuosa con el medio ambiente de los recursos metálicos, el adsorbente similar a la fibra desarrollado por KIST puede reducir la dependencia de Corea de las importaciones de recursos y prepararse para el riesgo del aumento de los precios de las materias primas”, dijo el Dr. Jae-Woo Choi. “Planeamos ampliar el alcance de investigaciones futuras para recuperar selectivamente varios metales objetivo además del oro”, dijo el Dr. Youngkyun Jung. »
