[发明专利]废弃印刷电路板中金属铜的回收装置与回收方法

权利要求书

1.一种废弃印刷电路板中金属铜的回收装置，其特征在于，包括微生物燃料电池、废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器及Fe²⁺生物氧化反应器；

微生物燃料电池为双室微生物燃料电池，包括阳极室、阴极室、阳极电极、阴极电极及分隔膜；以惰性导电材料为阳极电极、惰性导电材料为阴极电极及双极膜为分隔材料，双室微生物燃料电池的阳极电极和阴极电极之间通过导线和电阻连接；

微生物燃料电池阴极室通过连接管及液体输送泵与Fe²⁺生物氧化反应器连通；Fe²⁺生物氧化反应器通过连接管及液体输送泵与废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器连通；废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器通过连接管及液体输送泵与微生物燃料电池阴极室连通；

微生物燃料电池阳极室连通一个排液管，排液管通过连接管及液体输送泵连通至微生物燃料电池阴极室和Fe²⁺生物氧化反应器之间的连接管；微生物燃料电池阳极室通过连接管与Fe²⁺生物氧化反应器连接；Fe²⁺生物氧化反应器通过连接管和液体输送泵连接一个铁氧化细菌培养液储存罐。

2.一种废弃印刷电路板中金属铜的回收方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）制备微生物燃料电池，连接好装置：

微生物燃料电池为双室微生物燃料电池，包括阳极室、阴极室、阳极电极、阴极电极及分隔膜；以惰性导电材料为阳极电极、惰性导电材料或铜材料或钛材料为阴极电极、双极膜为分隔材料，双室微生物燃料电池的阳极电极和阴极电极之间通过导线和电阻连接；

微生物燃料电池阴极室通过连接管及液体输送泵与Fe²⁺生物氧化反应器连通；Fe²⁺生物氧化反应器通过连接管及液体输送泵与废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器连通；废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器通过连接管及液体输送泵与微生物燃料电池阴极室连通；

微生物燃料电池阳极室连通一个排液管，排液管通过连接管及液体输送泵连通至微生物燃料电池阴极室和Fe²⁺生物氧化反应器之间的连接管；微生物燃料电池阳极室通过连接管与Fe²⁺生物氧化反应器连接；Fe²⁺生物氧化反应器通过连接管和液体输送泵连接一个铁氧化细菌培养液储存罐；

2）微生物燃料电池阳极电化学活性微生物的富集：

以醋酸钠溶液或废弃生物质为微生物培养液，且以污水、厌氧环境中的沉积物或污水处理厂的厌氧消化污泥或活性污泥为接种物，培养液氮气脱氧后加到微生物燃料电池阳极室中，同时阳极室充氮气使阳极室保持厌氧环境；阴极室溶液为pH=7.0的磷酸盐缓冲液，并不断通空气，使阴极室溶液中氧的含量达到饱和；观察外电阻两端的输出电压随时间的变化；同时根据电压变化定期更换MFC中的培养液，直到微生物燃料电池的最大输出电压稳定，此时该微生物燃料电池可以用来将溶液中Cu²⁺还原为单质铜；

3）氧化剂Fe³⁺的生成

在Fe²⁺生物氧化反应器中加入铁氧化细菌和铁氧化细菌培养液，并不断通空气，利用铁氧化细菌将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；

4）将废弃印刷电路板中金属铜转化为Cu²⁺ ：

将废弃印刷电路板破碎后加入到废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器中，然后将Fe²⁺生物氧化反应器中含Fe³⁺的溶液输入到废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器，溶液中的Fe³⁺将金属铜氧化生成Cu²⁺，同时Fe³⁺被还原为Fe²⁺；

5）Cu²⁺还原为金属铜，实现金属铜回收：

微生物燃料电池最大输出电压稳定后，将微生物燃料电池阴极室磷酸盐缓冲液换为废弃印刷电路板中金属铜浸出反应器中含Cu²⁺的溶液，运行一定时间后取出阴极，即可获得单质铜。

3.如权利要求2所述的废弃印刷电路板中金属铜的回收方法，其特征在于：各种可生物降解的生物质都可以作为微生物燃料电池阳极微生物的代谢底物，包括醋酸盐、葡萄糖、淀粉、生活污水、食品加工废水、淀粉加工废水及啤酒废水。

4.如权利要求3所述的废弃印刷电路板中金属铜的回收方法，其特征在于：多个微生物燃料电池单元可以并联或串联操作。