Với sự tăng tốc của việc cập nhật các sản phẩm điện tử, số lượng bảng mạch in (PCB), thành phần chính của rác thải điện tử, cũng đang gia tăng. Tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải PCB cũng đã thu hút sự quan tâm của các quốc gia. Trong chất thải PCB, các kim loại nặng như chì, thủy ngân và crom hóa trị sáu, cũng như các hóa chất độc hại như biphenyl polybromated (PBB) và polybromated diphenyl ete (PBDE), được sử dụng làm thành phần chống cháy, được chứa trong môi trường tự nhiên . Nguồn nước ngầm và đất gây ô nhiễm rất lớn, tác hại lớn đến đời sống và sức khỏe thể chất và tinh thần của con người. Trên PCB thải có gần 20 loại kim loại màu và kim loại hiếm, có giá trị tái chế và giá trị kinh tế cao, đó là một mỏ thực sự đang chờ khai thác.

Cách vứt bỏ bảng mạch PCB đã qua sử dụng

1 Luật vật lý

Phương pháp vật lý là việc sử dụng các phương tiện cơ học và sự khác biệt về tính chất vật lý của PCB để đạt được khả năng tái chế.

1.1 Bị hỏng

Mục đích của việc nghiền là để tách kim loại trong bảng mạch thải ra khỏi chất hữu cơ càng nhiều càng tốt để nâng cao hiệu quả tách. Nghiên cứu phát hiện ra rằng khi kim loại bị phá vỡ ở 0.6mm, về cơ bản kim loại có thể đạt độ phân ly 100%, nhưng việc lựa chọn phương pháp nghiền và số lượng giai đoạn phụ thuộc vào quá trình tiếp theo.

1.2 Sắp xếp

Sự phân tách đạt được bằng cách sử dụng sự khác biệt về các tính chất vật lý như mật độ vật liệu, kích thước hạt, độ dẫn điện, tính từ thẩm và các đặc tính bề mặt. Hiện đang được sử dụng rộng rãi là công nghệ máy lắc gió, công nghệ tách tuyển nổi, công nghệ tách lốc xoáy, tách chìm nổi và công nghệ tách dòng xoáy.

2 Phương pháp xử lý công nghệ siêu tới hạn

Công nghệ chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn đề cập đến một phương pháp tinh chế sử dụng ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ đến khả năng hòa tan của chất lỏng siêu tới hạn để thực hiện chiết và tách mà không làm thay đổi thành phần hóa học. So với các phương pháp chiết truyền thống, quy trình chiết CO2 siêu tới hạn có ưu điểm là thân thiện với môi trường, phân tách thuận tiện, ít độc hại, ít hoặc không có cặn và có thể vận hành ở nhiệt độ phòng.

Các hướng nghiên cứu chính về việc sử dụng chất lỏng siêu tới hạn để xử lý chất thải PCB tập trung ở hai khía cạnh: Thứ nhất, do chất lỏng CO2 siêu tới hạn có khả năng tách nhựa và các thành phần chống cháy brom hóa trong bảng mạch in. Khi vật liệu liên kết nhựa trong bảng mạch in bị loại bỏ bởi chất lỏng CO2 siêu tới hạn, lớp lá đồng và lớp sợi thủy tinh trong bảng mạch in có thể dễ dàng tách rời, do đó mang lại khả năng tái chế hiệu quả vật liệu trong mạch in bảng . 2. Trực tiếp sử dụng chất lỏng siêu tới hạn để tách kim loại từ chất thải PCB. Wai và cộng sự. đã báo cáo việc chiết xuất Cd2 +, Cu2 +, Zn2 +, Pb2 +, Pd2 +, As3 +, Au3 +, Ga3 + và Ga3 + từ giấy lọc xenlulo mô phỏng hoặc cát sử dụng liti flo dietyldithiocacbamat (LiFDDC) làm chất tạo phức. Theo kết quả nghiên cứu Sb3 +, hiệu suất chiết đạt trên 90%.

Công nghệ xử lý siêu tới hạn còn có những khuyết tật lớn như: chiết xuất có tính chọn lọc cao, cần bổ sung thêm entrainer, gây hại cho môi trường; áp suất chiết tương đối cao đòi hỏi thiết bị cao; nhiệt độ cao được sử dụng trong quá trình chiết xuất và do đó tiêu thụ năng lượng cao.

3 Phương pháp hóa học

Công nghệ xử lý hóa học là một quá trình chiết xuất sử dụng tính ổn định hóa học của các thành phần khác nhau trong PCB.

3.1 Phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp nhiệt luyện chủ yếu là phương pháp tách chất hữu cơ và kim loại bằng phương pháp nhiệt độ cao. Nó chủ yếu bao gồm phương pháp đốt, phương pháp bẻ chân không, phương pháp vi sóng, v.v.

3.1.1 Phương pháp đốt

Phương pháp đốt là nghiền rác thải điện tử thành một kích thước hạt nhất định và gửi đến lò đốt chính để đốt, phân hủy các thành phần hữu cơ trong đó và tách khí ra khỏi chất rắn. Phần còn lại sau khi đốt là kim loại trần hoặc oxit và sợi thủy tinh của nó, có thể được thu hồi bằng các phương pháp vật lý và hóa học sau khi được nghiền nhỏ. Khí chứa các thành phần hữu cơ đi vào lò đốt thứ cấp để xử lý đốt và được thải ra ngoài. Nhược điểm của phương pháp này là tạo ra nhiều khí thải và chất độc hại.

3.1.2 Phương pháp bẻ khóa

Nhiệt phân còn được gọi là chưng cất khô trong công nghiệp. Đó là đốt nóng chất thải điện tử trong thùng chứa trong điều kiện cách ly không khí, kiểm soát nhiệt độ và áp suất, để các chất hữu cơ trong đó được phân hủy và chuyển hóa thành dầu khí, có thể được thu hồi sau khi ngưng tụ và thu gom. Không giống như đốt rác điện tử, quá trình nhiệt phân chân không được thực hiện trong điều kiện không có oxy nên có thể khử được quá trình sản sinh dioxin và furan, lượng khí thải sinh ra ít, ô nhiễm môi trường nhỏ.

3.1.3 Công nghệ chế biến vi sóng

Phương pháp tái chế vi sóng trước tiên là nghiền rác điện tử, sau đó sử dụng lò vi sóng làm nóng để phân hủy chất hữu cơ. Gia nhiệt đến khoảng 1400 ℃ làm tan chảy sợi thủy tinh và kim loại để tạo thành chất thủy tinh hóa. Sau khi chất này được làm lạnh, vàng, bạc và các kim loại khác được tách ra dưới dạng hạt, và chất thủy tinh còn lại có thể được tái chế để sử dụng làm vật liệu xây dựng. Phương pháp này khác biệt đáng kể so với các phương pháp gia nhiệt truyền thống và có những ưu điểm đáng kể như hiệu quả cao, nhanh chóng, thu hồi và sử dụng tài nguyên cao, đồng thời tiêu thụ năng lượng thấp.

3.2 Luyện kim thủy lực

Công nghệ luyện kim chủ yếu sử dụng đặc tính của kim loại có thể hòa tan trong dung dịch axit như axit nitric, axit sunfuric và nước cường toan để loại bỏ kim loại từ rác thải điện tử và thu hồi chúng từ pha lỏng. Nó hiện là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xử lý rác thải điện tử. So với luyện kim, luyện kim thủy lực có ưu điểm là thải khí thải ít hơn, dễ dàng xử lý cặn sau quá trình khai thác kim loại, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể, quy trình xử lý đơn giản.

4 Công nghệ sinh học

Công nghệ sinh học sử dụng sự hấp phụ của vi sinh vật trên bề mặt khoáng chất và quá trình oxy hóa của vi sinh vật để giải quyết vấn đề thu hồi kim loại. Hấp phụ của vi sinh vật có thể được chia thành hai loại: sử dụng các chất chuyển hóa của vi sinh vật để cố định các ion kim loại và sử dụng vi sinh để cố định trực tiếp các ion kim loại. Trước đây là sử dụng hydro sunfua do vi khuẩn tạo ra để cố định, khi bề mặt vi khuẩn hấp phụ các ion đạt đến độ bão hòa, nó có thể tạo thành các bông cặn và lắng xuống; loại thứ hai sử dụng tính chất oxy hóa của ion sắt để oxy hóa các kim loại khác trong hợp kim kim loại quý như vàng. Nó trở nên hòa tan và đi vào dung dịch, để lộ kim loại quý đó để tạo điều kiện thu hồi. Việc chiết xuất các kim loại quý như vàng bằng công nghệ sinh học có ưu điểm là quy trình đơn giản, giá thành rẻ, thao tác thuận tiện, nhưng thời gian rửa trôi lâu hơn, tỷ lệ rửa trôi thấp nên hiện nay chưa được đưa vào sử dụng thực tế.

Kết luận

Rác thải điện tử là một nguồn tài nguyên quý giá, việc tăng cường nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tái chế kim loại thành chất thải điện tử có ý nghĩa rất quan trọng trên cả góc độ kinh tế và môi trường. Do đặc tính phức tạp và đa dạng của chất thải điện tử, rất khó để thu hồi các kim loại trong đó chỉ với bất kỳ công nghệ nào. Xu hướng phát triển trong tương lai của công nghệ xử lý chất thải điện tử là: công nghiệp hóa các hình thức xử lý, tái chế tối đa tài nguyên, công nghệ xử lý khoa học. Tóm lại, nghiên cứu tái chế chất thải PCB không chỉ có tác dụng bảo vệ môi trường, ngăn ngừa ô nhiễm mà còn tạo điều kiện tái chế tài nguyên, tiết kiệm nhiều năng lượng, thúc đẩy sự phát triển bền vững của nền kinh tế và xã hội.