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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The treatment of electric and electronic waste (WEEE) is a problem which receives ever
more attention. An inadequate treatment results in harmful products ending up in the
environment.
This project intends to investigate the possibilities of an alternative route for recycling of
metals from printed circuit boards (PCBs) obtained from rejected computers. The process
is based on aqueous solutions composed of an etchant, either 0.2 M CuCl2.2H2O or 0.2 M
FeCl3.6H2O, and a quaternary ammonium salt (quat) such as choline chloride or
chlormequat. These solutions are reminiscent of deep eutectic solvents (DES) based on
quats. DES are quite similar to ionic liquids (ILs) and are used as well as alternative
solvents with a great diversity of physical properties, making them attractive for
replacement of hazardous, volatile solvents (e.g. VOCs).
A remarkable difference between genuine DES and ILs with the solutions used in this
project is the addition of rather large quantities of water. It is shown the presence of water
has a lot of advantages on the leaching of metals, while the properties typical for DES still
remain.
The oxidizing capacities of Cu(II) stem from the existence of a stable Cu(I) component in
quat based DES and thus the leaching stems from the activity of the Cu(II)/Cu(I) redox
couple. The advantage of Fe(III) in combination with DES is the fact that the Fe(III)/Fe(II)
redox couple becomes reversible, which is not true in pure water. This opens perspectives
for regeneration of the etching solution.
In this project the leaching of copper was studied as a function of gradual increasing water
content from 0 - 100w% with the same concentration of copper chloride or iron(III) chloride
at room temperature and 80ºC. The solutions were also tested on real PCBs. At room
temperature a maximum leaching effect for copper was obtained with 30w% choline
chloride with 0.2 M CuCl2.2H2O. The leaching effect is still stronger at 80°C, b ut of course
these solutions are more energy consuming. For aluminium, tin, zinc and lead, the
leaching was faster at 80ºC. Iron and nickel dissolved easily at room temperature. The
solutions were not able to dissolve gold, silver, rhodium and platinum.
O tratamento de resíduos electrónicos é um tema que requer cada vez mais, a nossa atenção, pois um tratamento não adequado leva a consequências prejudiciais para o meio ambiente. Este projecto tem como objectivo a investigação de novas alternativas de reciclagem de metais que constituem as placas de circuito impresso (PCIs) obtidas de computadores já não utilizáveis. O processo é baseado em soluções aquosas compostas por 0.2M CuCl2.2H2O ou 0.2M FeCl3.6H2O e um sal de amónio quaternário como o cloreto de colina. Estas soluções são designadas de solventes eutéticos e são baseados em sais quaternários. Os sais eutéticos são similares aos líquidos iónicos (LI´s) e são usados como solventes alternativos. A sua elevada diversidade de propriedades físicas torna-os atractivos para a substituição de solventes voláteis (ex. COV´s). Uma notável diferença entre solventes eutéticos e líquidos iónicos puros é a adição de determinadas quantidades de água. A presença de água tem inúmeras vantagens na dissolução de metais, mantendo-se ao mesmo tempo as propriedades dos solventes eutéticos. As capacidades oxidativas do Cu(II) provêm da existência de Cu(I) estável, presente em quaternários baseados em solventes eutéticos. Assim, a dissolução tem origem na actividade do par redox Cu(II)/Cu(I). A vantagem do Fe(II) combinado com solventes eutéticos é o facto de o par redox Fe(III)/Fe(II), tornar reversível mas não na presença de água. Isto abre perspectivas para a regeneração da solução lixiviante. Neste projecto foi estudada a dissolução do cobre em função do crescimento gradual do teor de água, desde 0-100w%, mantendo a mesma concentração de cloreto de cobre(II) e cloreto de ferro(III), à temperatura ambiente e 80ºC. As soluções foram também testadas em PCI´s. À temperatura ambiente a máxima lixiviação para o cobre foi obtida com 30w% de cloreto de colina e 0.2M CuCl2.2H2O. A dissolução do cobre foi mais eficaz a 80ºC, no entanto nestas condições há um maior gasto energético. Para o alumínio, estanho, zinco e chumbo verificou-se uma rápida dissolução a 80ºC. Ao contrário do ferro e níquel, a dissolução foi mais rápida à temperatura ambiente As soluções usadas não foram capazes de dissolver ouro, prata, ródio e platina
O tratamento de resíduos electrónicos é um tema que requer cada vez mais, a nossa atenção, pois um tratamento não adequado leva a consequências prejudiciais para o meio ambiente. Este projecto tem como objectivo a investigação de novas alternativas de reciclagem de metais que constituem as placas de circuito impresso (PCIs) obtidas de computadores já não utilizáveis. O processo é baseado em soluções aquosas compostas por 0.2M CuCl2.2H2O ou 0.2M FeCl3.6H2O e um sal de amónio quaternário como o cloreto de colina. Estas soluções são designadas de solventes eutéticos e são baseados em sais quaternários. Os sais eutéticos são similares aos líquidos iónicos (LI´s) e são usados como solventes alternativos. A sua elevada diversidade de propriedades físicas torna-os atractivos para a substituição de solventes voláteis (ex. COV´s). Uma notável diferença entre solventes eutéticos e líquidos iónicos puros é a adição de determinadas quantidades de água. A presença de água tem inúmeras vantagens na dissolução de metais, mantendo-se ao mesmo tempo as propriedades dos solventes eutéticos. As capacidades oxidativas do Cu(II) provêm da existência de Cu(I) estável, presente em quaternários baseados em solventes eutéticos. Assim, a dissolução tem origem na actividade do par redox Cu(II)/Cu(I). A vantagem do Fe(II) combinado com solventes eutéticos é o facto de o par redox Fe(III)/Fe(II), tornar reversível mas não na presença de água. Isto abre perspectivas para a regeneração da solução lixiviante. Neste projecto foi estudada a dissolução do cobre em função do crescimento gradual do teor de água, desde 0-100w%, mantendo a mesma concentração de cloreto de cobre(II) e cloreto de ferro(III), à temperatura ambiente e 80ºC. As soluções foram também testadas em PCI´s. À temperatura ambiente a máxima lixiviação para o cobre foi obtida com 30w% de cloreto de colina e 0.2M CuCl2.2H2O. A dissolução do cobre foi mais eficaz a 80ºC, no entanto nestas condições há um maior gasto energético. Para o alumínio, estanho, zinco e chumbo verificou-se uma rápida dissolução a 80ºC. Ao contrário do ferro e níquel, a dissolução foi mais rápida à temperatura ambiente As soluções usadas não foram capazes de dissolver ouro, prata, ródio e platina
Description
Keywords
Printed circuit board PCB Metal recycling Ionic liquids Deep eutectic solvents Leaching Placa de circuito impresso PCI Reciclagem de metais Líquidos iónicos Solventes eutéticos Lixiviação
Citation
Publisher
Instituto Politécnico do Porto. Instituto Superior de Engenharia do Porto