一种利用微生物浸提废阴极射线管荧光粉稀土的方法
【专利摘要】一种利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、预处理：将荧光粉烘干至恒重，经研磨仪磨成细粉待用；b、微生物选取与培养：选用真菌或细菌为浸提微生物，培养基选择液体蔗糖培养基和牛肉膏蛋白胨培养基分别培养真菌和细菌；c、浸提处理：将磨细的荧光粉加入到有菌种的培养基中，放入振动培养箱中培养一段时间后，过滤，弃渣，收集菌体，菌体消解，即获得含有稀土元素的浸提液。本方法不仅可以实现此废弃荧光粉的无害化处理，同时，还可以实现稀土资源的回收。
【专利说明】
一种利用微生物浸提废阴极射线管荧光粉稀土的方法
技术领域
[0001]本发明属于危险废物处理与综合利用领域，特别涉及一种利用微生物湿法浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土元素的方法。
【背景技术】
[0002]CRT荧光粉是在阴极射线管屏玻璃的内表面上按照一定结构涂有稀土荧光粉。我国是阴极射线管(CRT)显示器生产使用大国，CRT产量占全球总产量的60%左右。据统计，我国约有4亿台CRT电视机，近2000万台计算机。随着电子产品更新速度的加快，新型显示器替代传统的CRT显示器，导致越来越多的CRT显示器被淘汰。据估计，每年电视和计算机的淘汰数量均超过500万台，并且其数量以每年25%至30%的增长率不断增加。
[0003]废弃CRT中荧光粉含有稀土元素(主要是钇(Y)和铕(Eu))及锌、铅等重金属，如果处置不当进入环境后，对环境存在极大的威胁。稀土金属进入环境中，稀土重金属通常具有急性或慢性毒性，进入土壤或水体会对其中的动植物造成很大危害，稀土元素的环境毒理问题已受到广泛关注。另一方面，荧光粉中含有Y和Eu是宝贵的稀土资源，如果能将稀土金属从各种含稀土废料中分离出来，对我国环境的保护，稀土资源的循环再利用，具有重要的现实意义。
[0004]目前关于废CRT荧光粉稀土资源的回收处理方法主要采用酸浸，然后再萃取分离等方法，将稀土金属钇和铕从废弃荧光粉中分离回收。由于不同荧光粉中稀土的赋存状态不同，且非稀土成分也不同；虽然对荧光粉中稀土回收的研究取得了一定成果，但往往存在工艺复杂、稀土回收率低、成本高、经济效益低等问题，废弃荧光粉中稀土组分的含量往往较低，在回收稀土的过程中需要使用酸等试剂除去大量的杂质，可能会引起更大程度上的二次污染。因此，如何绿色、低成本的处理回收废CRT荧光粉中稀土元素的研究，已成为业内技术攻关的热点。
【发明内容】
[0005]本发明是提供一种利用微生物浸提回收废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。该方法基于微生物湿法冶金的理论，利用微生物生长或生长过程中所分泌的大分子有机物质对荧光粉中含稀土的物质进行溶解，对离子态稀土元素吸收(吸附)或螯合等作用，达到分离回收稀土元素的目的，该方法具有绿色、低成本、二次染污少的优势。
[0006]本发明的内容是:利用微生物浸提回收废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法，包括下列步骤:
[0007]a、前处理:将废弃荧光粉混匀、在烘干至恒重，经研磨仪磨成细粉。
[0008]b、微生物选取与培养:选用真菌和细菌为浸提微生物;培养基选择液体蔗糖培养基和牛肉膏蛋白胨培养基分别培养真菌和细菌。
[0009]C、浸提处理:将磨细的焚光粉加入到有菌种的培养基中，放入振动培养箱中培养一段时间后，过滤，弃渣，收集菌体，获取含钇、铕的浸提液。
[0010]本发明所述微生物选取芽孢杆菌、黑曲霉、青霉。
[0011]本发明步骤c浸提处理方法优选将菌种加入培养基中I?3d，然后再加入磨细的荧光粉。
[0012]本发明的内容中，步骤c浸提处理具体方法如下:将磨细后的废弃荧光粉加入到灭菌好的液体培养基中，同时接入微生物，菌种接入量为培养基体积的0.5%?5% ;废弃荧光粉的加入量为质量比为I %?20%培养基的量，在温度为20?40°C、转速为100?180r/min振动培养7?30d;取出培养瓶经过2?5min超声振荡，静置到上清液变得澄清为止，取出上层菌体物，抽取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液，得到含钇、铕的溶解液。
[0013]本发明步骤c浸提处理优选方案如下:将微生物接入到灭菌好的液体培养基中，菌种接入量为培养基体积的0.5%?5%;在温度为20?40°(:、转速为100?18(^/1^11振动培养I?3d，然后再加入磨细后的废弃荧光粉，加入量为质量比为I %?20%培养基的量，在温度为20-40°C、转速为100_180r/min振动培养7-30d;取出培养瓶经过2?5min超声振荡，静置到上清液变得澄清为止，取出上层菌体物，抽取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液，得到含钇、铕的溶解液。
[0014]本发明利用微生物浸提回收废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法，还进一步包括以下步骤:将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105°C烘干，然后在500°C灼烧5h，得到的飞灰用10%稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液。
[0015]本发明的内容中:所述废弃荧光粉的主要组分和质量百分比组成为(以氧化物计):Υ2038% ?30%、Zn0 20 % ?45 %、Eu203 1 % ?2%、A1203 6% ?8%、S 15%?20%、Si2O3 3%?5%，其余为K2O、Na2O、PbO、MgO、Co3OhFe2O3等。
[0016]与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果:
[0017](I)本发明从原料废弃荧光粉出发，经微生物的浸提作用，实现稀土元素的溶出，分离并浓缩富集，得到浓度较高的含稀土元素溶液为进一步的纯化提供了有得条件，通过浸提后的残渣重金属的含量大降低，不仅可以实现此废弃荧光粉的无害化处理，同时，还可以实现稀土资源的回收。
[0018](2)采用本发明，变废为宝，利于污染控制、环境保护，利于资源的综合利用，制备工艺简单，实用性强。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:一种利用微生物浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。本实施例中，废弃荧光粉来自于废阴极射线管，先将荧光粉在80°C烘干24h至恒重，经研磨仪磨成200目细粉。以黑曲霉为浸提菌株，培养基为庶糖液体培养基，培养基经灭菌处理后接入准备好的黑曲霉菌液5mL(总计约750个菌丝球)于装有250mL庶糖培养基的500mL三角瓶中，同时加入灭菌好的荧光粉1.25g。在温度为30°C、转速为170r/min振动培养7d。取出三角瓶经过2min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体，取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液230mL;将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105 °C烘干，然后在500 °C灼烧5h，得到的飞灰用10%稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液;电感耦合等离子体光谱仪分析溶液和反应前样品(固体采用HN03/HC104/HF法消解)中钇、铕等元素;结果表明约70%的钇、88%的铕进入溶液。
[0020]实施例2:—种利用微生物浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。本实施例中，废弃荧光粉来自于废阴极射线管，先将荧光粉在80°C烘干24h至恒重，经研磨仪磨成200目细粉。以黑曲霉为浸提菌株，培养基为庶糖液体培养基，培养基经灭菌处理后接入准备好的黑曲霉菌液5mL(总计约750个菌丝球)于装有250mL庶糖培养基的500mL三角瓶中，同时加入灭菌好的荧光粉3.75g。在温度为30°C、转速为170r/min振动培养7d。取出三角瓶经过2min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体，取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液225mL;将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105 °C烘干，然后在500 °C灼烧5h，得到的飞灰用10%稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液;用电感耦合等离子体光谱仪分析溶液和反应前样品(固体采用HN03/HC104/HF法消解)中钇、铕等元素;结果表明约80%的钇、85%的铕进入溶液。
[0021]实施例3:—种利用微生物浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。本实施例中，废弃荧光粉来自于废阴极射线管，先将荧光粉在80°C烘干24h至恒重，经研磨仪磨成200目细粉。以黑曲霉为浸提菌株，培养基为庶糖液体培养基，培养基经灭菌处理后接入准备好的黑曲霉菌液5mL(总计约750个菌丝球)于装有250mL庶糖培养基的500mL三角瓶中，在温度为30°C、转速为170r/min振动培养;待黑曲霉生长3d后，加入灭菌好的荧光粉1.25g。在温度为30°C、转速为170r/min振动培养7d。取出三角瓶经过2min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体，取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液224mL;将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105°C烘干，然后在500°C灼烧5h，得到的飞灰用10%稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液;用电感耦合等离子体光谱仪分析溶液和反应前样品(固体采用HN03/HC104/HF法消解)中钇、铕等元素;结果表明约85 %的钇、90 %的铕进入溶液。
[0022]实施例4:一种利用微生物浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。本实施例中，废弃荧光粉来自于废阴极射线管，先将荧光粉在80°C烘干24h至恒重，经研磨仪磨成200目细粉。以黑曲霉为浸提菌株，培养基为庶糖液体培养基，培养基经灭菌处理后接入准备好的黑曲霉菌液5mL(总计约750个菌丝球)于装有250mL庶糖培养基的500mL三角瓶中，在温度为30°C、转速为170r/min振动培养;待黑曲霉生长3d后，加入灭菌好的荧光粉3.75g。在温度为30°C、转速为170r/min振动培养7d。取出三角瓶经过2min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体，取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液22 ImL;将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105°C烘干，然后在500°C灼烧5h，得到的飞灰用10%稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液；用电感耦合等离子体光谱仪溶液和反应前样品(固体采用HN03/HC104/HF法消解)中钇、铕等元素;结果表明约88 %的钇、92 %的铕进入溶液。
[0023]实施例5:—种利用微生物浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。本实施例中，废弃荧光粉来自于废阴极射线管，先将荧光粉在80°C烘干24h至恒重，经研磨仪磨成200目细粉。以青霉为浸提菌株，培养基为庶糖液体培养基，培养基经灭菌处理后接入准备好的青菌液5mL(总计约750个菌丝球)于装有250mL庶糖培养基的500mL三角瓶中，同时加入灭菌好的荧光粉1.25g。在温度为30°C、转速为170r/min振动培养7d。取出三角瓶经过2min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体，取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液240mL;将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105 °C烘干，然后在500 0C灼烧5h，得到的飞灰用10 %稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液；电感耦合等离子体光谱仪分析溶液和反应前样品(固体采用HN03/HC104/HF法消解)中钇、铕等元素;结果表明约68%的钇、81 %的铕进入溶液。
[0024]实施例6:—种利用微生物浸提废阴极射线管(CRT)荧光粉稀土的方法。本实施例中，废弃荧光粉来自于废阴极射线管，先将荧光粉在80°C烘干24h至恒重，经研磨仪磨成200目细粉。以芽孢杆菌为浸提菌株，培养基为牛肉膏蛋白胨液体培养基，培养基经灭菌处理后接入准备好的芽孢杆菌液5mL(菌液中细菌个数大于lOVmL)于装有250mL培养基的500mL三角瓶中，同时加入灭菌好的荧光粉1.25g。在温度为37°C、转速为170r/min振动培养7d。取出三角瓶静置待液体澄清，取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液235mL;将滤膜上的菌体物质放入马弗炉中105 °C烘干，然后在500 °C灼烧5h，得到的飞灰用10 %稀硝酸溶解，得到含钇、铕的溶解液；电感耦合等离子体光谱仪分析溶液和反应前样品(固体采用HN03/HC104/HF法消解)中钇、铕等元素;结果表明约68%的钇、81 %的铕进入溶液。
[0025]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特征在于，包括以下步骤: a、预处理:将荧光粉烘干至恒重，经研磨仪磨成细粉待用； b、微生物选取与培养:选用真菌或细菌为浸提微生物，培养基选择液体蔗糖培养基和牛肉膏蛋白胨培养基分别培养真菌和细菌； C、浸提处理:将磨细的焚光粉加入到有菌种的培养基中，放入振动培养箱中培养一段时间后，过滤，弃渣，收集菌体，菌体消解，即获得含有稀土元素的浸提液。2.根据权利要求1所述的利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特性在于:所述微生物选取芽孢杆菌、黑曲霉、青霉。3.根据权利要求1所述的利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特性在于:所述步骤c浸提处理方法也可先将菌种加入培养基中I?3d，然后再加入磨细的荧光粉。4.根据权利要求1所述的利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特性在于，所述步骤c浸提处理具体方法如下:将磨细后的废弃荧光粉加入到灭菌好的液体培养基中，同时接入微生物，菌种接入量为培养基体积的0.5%?5% ;废弃荧光粉的加入量为质量比为I %?20%培养基的量，在温度为20?40°C、转速为100?180r/min振动培养7?30d;取出培养瓶经过2?5min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体物，抽取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液，得到含稀土元素的溶解液。5.根据权利要求3所述的利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特性在于，所述步骤c浸提处理具体方法如下:将微生物接入到灭菌好的液体培养基中，菌种接入量为培养基体积的0.5%?5% ;在温度为20?40°C、转速为100?180r/min振动培养I?3d，然后再加入磨细后的废弃荧光粉，加入量为质量比为1%?20%培养基的量，在温度为20-40°C、转速为100_180r/min振动培养7-30d;取出培养瓶经过2?5min超声振荡，静置待液体澄清，取出上层菌体物，抽取上清液通过0.22μπι滤膜过滤，收集过滤液，得到含稀土元素的溶解液。6.权利要求1-5所述的利用微生物浸提回收废阴极射线管荧光粉稀土的方法，其特征在于，还进一步包括以下步骤:将滤膜上的固体物质连同上层菌体放入马弗炉中105°C烘干，然后在500°C灼烧5h，得到的飞灰用10%稀硝酸溶解，得到含稀土元素的溶解液。
【文档编号】C22B3/18GK105838878SQ201610421514
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】谌书, 杨东升, 严丽娜, 刘益珍, 王彬, 陈梦君, 刘璟
【申请人】西南科技大学