一种用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法

：本发明属于废旧线路板和废弃分子筛资源化处理，尤其是涉及一种用废旧线路板非金属粉和废弃分子筛制备具有高选择性的磁性石墨碳吸附材料的方法。

背景技术

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背景技术：

1、电子产品的快速更新换代产生了大量的废旧线路板。据估计，每年电子垃圾的产量为4200万吨左右，给环境保护和资源回收带来巨大挑战。废旧线路板和电子元件中含有金属和非金属，是宝贵的二次资源，回收其中的有价金属和贵重金属具有可观的经济效益。然而，非金属组分中含有溴化阻燃剂，因溴化阻燃剂存在释放风险导致非金属组分不可直接作为填料或建材回用。大量的非金属组分给环境保护和人类健康造成巨大风险。

2、热解技术可以能把高分子有机物降解为小分子物质，并且可以有效去除非金属组分中的溴，可作为废旧线路板非金属的处理技术。然而，热解产物成分复杂，难以分离和纯化，再利用难度大。据报道，热解产物中含有超过30中的有机物，且多数为致癌物质如苯酚、双酚a、苯酚衍生物、长链烷烃、苯等，是一种典型的危险废物。传统的分离纯化热解产物的方法有气化法、溶剂法、膜分离法、加氢法等，但存在费用高、效率低、二次污染等缺点。因此，急需一种高效、环保的热解产物的再利用方法。

3、现有技术对废旧线路板的再利用已有研究，例如中国专利cn104707557a采用亚临界水交替升降温和naoh活化技术，将废旧线路板非金属粉末活化制备得到一种高附加值的适用于重金属废水处理的高效吸附材料，使得废旧线路板非金属粉末获得了高附加值利用。中国专利cn106166473a提供了一种利用废线路板中非金属分离物制备吸附剂的方法，首先将废电路板非金属分离物破碎成粉末，再经过氢氧化钾溶液浸泡处理，然后进行活化，最后清洗风干，得到活化非金属吸附剂。中国专利cn101428790a一种以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法，包括从废印刷线路板中分离非金属物、废印刷线路板非金属分离物的纯化、树脂干馏、粉碎、成型、碳化、弱活化、气相沉积，还包括性能指标测试。所制备的碳分子筛灰分低、密度高、微孔孔容大、对n2和o2的吸附量大等优点，制备得到的碳分子筛可用于富集空气中的氮气。

4、但现有技术仅对废旧线路板进行的处理不能做到无污染，得到的吸附材料吸附能力也低，不具有磁性，有必要研发一种将废旧线路板和废弃分子筛的高效、环保的再利用方法。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种用废旧线路板非金属粉和废弃分子筛制备具有高选择性的磁性石墨碳吸附材料的方法，将废旧线路板进行二级破碎和涡电流分选，分离得到非金属粉；将非金属粉与负载纳米铁的分子筛进行共热解制备磁性石墨碳吸附材料。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，包括以下具体步骤：

3、(1)将废旧线路板进行破碎，然后通过涡电流分选得到非金属粉；

4、(2)将废弃分子筛破碎至一定粒径，然后使其负载纳米磁性材料，得到磁性分子筛；

5、(3)将非金属粉、脱溴剂和磁性分子筛进行共热解制备磁性石墨碳吸附材料。

6、所述步骤(1)中破碎方法为锤式和剪切破碎组合的二级破碎，或多级破碎以及各种破碎机的任意组合；破碎至粒径小于2.0mm。

7、所述步骤(2)中的废弃分子筛为13x分子筛、zms分子筛和4a型分子筛中的至少一种，其粒径破碎至1毫米以下。

8、所述步骤(2)中的纳米磁性材料为纳米铁、纳米四氧化三铁、纳米钴和纳米镍中的至少一种；负载方法为吸附法：将0.05～0.10g上述粒径为50～100nm的磁性材料分散于100ml去离子水中，超声震荡使其分散均匀，然后加入6.00g废弃分子筛并充分搅拌，使废弃分子筛充分吸附纳米磁性材料，得到磁性分子筛。

9、所述步骤(3)中的脱溴剂为固体氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙和碳酸钙中的至少一种。

10、所述步骤(3)中的共热解条件为：非金属粉与磁性分子筛质量比为1.0:(0.5～1.0)，脱溴剂用量与非金属粉质量比为(0.2～1.0):1.0，氩气流量为15～30ml/min，共热解温度为750～1050℃，共热解时间为15～30min。

11、本发明的研发思路：根据废旧线路板热解产物的组成特点，其具有作为原料制备碳材料的潜力。此外，热解过程可以为碳材料制备提供能源，可以进一步降低材料合成的成本。而碳材料，如石墨、石墨烯、碳纤维和碳纳米管等，因具有较好的选择性、较大的比表面积、较好的导电性，在污染物去除、新能源材料、储能物质等方面具有广阔的应用前景。以热解产物为原料制备碳材料具有明显的环境和经济价值。

12、本发明以废旧线路板非金属粉和废弃分子筛这两种固体废物作为原料，制备具有磁响应性、吸附速率快的磁性石墨碳吸附材料。首先将废旧线路板进行破碎，实现金属与非金属组分的解离，再通过涡电流分选装置分离得到非金属粉；废弃分子筛吸附磁性纳米材料得到磁性分子筛；然后将非金属粉、脱溴剂和磁性分子筛按照一定比例混合，并置于750～1050℃下共热解。非金属粉热解产生的热解油和热解气，其可作为制备磁性石墨碳吸附材料的碳源；热解油和热解气与脱溴剂接触时，其中的含溴组分如溴化氢等被脱溴剂去除，形成无溴热解油和热解气；无溴热解油和热解气被磁性分子筛吸附，并以磁性纳米材料为生长点形成石墨碳材料，最终制得磁性石墨碳吸附材料。

13、本发明将两种典型的固体废物转化为具有高附加值的磁性吸附材料，解决了固废安全处置问题的同时，实现了固废资源化和以废治废。

14、本发明与现有技术相比，具有如下优点：

15、(1)本发明具有充分利用市场上的废旧线路板和废弃分子筛制备具有高选择性的磁性石墨碳吸附材料，与常规制备石墨碳的方法相比，具有成本低廉、操作简单等优点。

16、(2)由于原位利用了废旧线路板和废弃分子筛的组分，实现了废物的再利用和环境保护。

17、(3)制备的磁性石墨碳吸附材料与商业上活性炭和分子筛相比，具有较好的磁响应性、较高的选择性，在有机废水处理方面具有广阔的应用前景和经济效益。

技术特征：

1.一种用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中破碎方法为锤式和剪切破碎组合的二级破碎，或多级破碎以及各种破碎机的任意组合；破碎至粒径小于2.0mm。

3.根据权利要求1所述用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，所述步骤(2)中的废弃分子筛为13x分子筛、zms分子筛和4a型分子筛中的至少一种，其粒径破碎至1毫米以下。

4.根据权利要求1所述用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，所述步骤(2)中的纳米磁性材料为纳米铁、纳米四氧化三铁、纳米钴和纳米镍中的至少一种。

5.根据权利要求1所述用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，所述步骤(2)负载方法为吸附法：将0.05～0.10g上述粒径为50～100nm的磁性材料分散于100ml去离子水中，超声震荡使其分散均匀，然后加入6.00g废弃分子筛并充分搅拌，使废弃分子筛充分吸附纳米磁性材料，得到磁性分子筛。

6.根据权利要求1所述用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，所述步骤(3)中的脱溴剂为固体氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙和碳酸钙中的至少一种。

7.根据权利要求1所述用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，所述步骤(3)中的共热解条件为：非金属粉与磁性分子筛质量比为1.0:(0.5～1.0)，脱溴剂用量与非金属粉质量比为(0.2～1.0):1.0，氩气流量为15～30ml/min。

8.利用权利要求1-7任一项所述方法制备的磁性石墨碳吸附材料。

9.权利要求8所述磁性石墨碳吸附材料在处理有机废水中的应用，其特征在于，能去除苯酚，去除率达98％。

技术总结
本发明属于废旧线路板和废弃分子筛资源化处理技术领域，具体涉及一种用废旧线路板和废弃分子筛制备磁性石墨碳吸附材料的方法，首先将废旧线路板进行破碎，通过涡电流分选得到非金属粉；用废弃分子筛吸附磁性纳米材料得到磁性分子筛；然后将非金属粉、脱溴剂和磁性分子筛进行共热解，共热解温度为750～1050℃，制备得到磁性石墨碳吸附材料；本发明具有充分利用市场上的废旧线路板和废弃分子筛制备具有高选择性的磁性石墨碳吸附材料，成本低廉、操作简单，具有较好的磁响应性、较高的选择性，在有机废水处理方面具有广阔的应用前景和经济效益。

技术研发人员：王嘉慧,牛玉生,高瑞通
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1