超临界流体技术从电子垃圾中提取贵金属

导读现代世界依赖于少数对我们的电子设备组件至关重要的贵金属和稀有金属。这些元素对于从手机和平板电脑到支撑医疗扫描仪和军事设施的电路等一

现代世界依赖于少数对我们的电子设备组件至关重要的贵金属和稀有金属。这些元素对于从手机和平板电脑到支撑医疗扫描仪和军事设施的电路等一切功能的运行都至关重要。当前技术的设计意味着它们不能被另一种金属替代,每个组件都依赖于构建它的组件中每个组件的非常特定的电子特性。

不幸的是,获取这些元素的来源不仅受到地质和政治的限制,而且最稀有的金属,通常是我们最依赖的金属,在地球上的数量也很有限。因此,每一个被丢弃或废弃的电子设备都代表着金属的浪费。如果有一种简单且环境可行的方法来提取这些金属,以便它们可以在下一批设备中重复使用,那么至少可以解决一些可访问性和浪费的问题。

在这一点上,我们必须转向前电子时代,并发现一种可以在现代拯救我们的科学现象——超临界。超临界是物质在被压缩的同时被加热并在物质中产生与正常条件下的物质非常不同的特性的物理特性。例如,如果我们将液态水加热到其沸点以上,则液体会转化为气体、蒸汽,然后蒸发到大气中。

但是,将液态水密封在高压容器中并将其加热到沸点以上,水蒸气就无法逸出。事实上,如果压力足够高,液体甚至不能经历从液体到气体的转变。它变成了超临界流体(SCF)。因此,SCF 是高于其沸点但仍保持液态的流体,它们是比气体具有更多热能的液体,但既不是真正的液体也不是真正的气体。首次使用 SCF 的 19 世纪科学家认识到,这些液体的特性使它们能够溶解通常不溶于液体的其他物质,无论是水还是有机溶剂。

如果水、有机溶剂,甚至二氧化碳暴露在温度和压力下,使其高于超临界点,它们都会形成 SCF。然而,关于 SCF 的重要一点是,如果释放压力,该物质将迅速转化为气体并从现在打开的压力容器中蒸发。这一特性导致了 SCF 的大量应用,它们可用于溶解看似难以处理的物质,然后可以将其与可能结合的任何其他物质分离,释放 SCF 压力,液体蒸发,分离的物质留下在后面。

来自伊朗的一个团队在《国际环境与废物管理杂志》上撰文,展示了如何使用 SCF 溶解电子元件中的金属,从而将这些金属与电路的塑料和其他材料分离。存在的不同金属可以溶解在不同的 SCF 中,因此可以被认为是对环境无害的方式有效地提取,而无需求助于有毒和腐蚀性溶剂和酸。此外,排放的 SCF 可以很容易地被附加设备捕获,因此现在完全不含任何溶解成分的流体本身可以重新使用。这将适用于水、有机溶剂或二氧化碳,用作从电子废物中提取金属的 SCF。

德黑兰大学的 Seyed Mohammad Fayaz、Mohammad Ali Abdoli、Majid Baghdadi 和 Abdolreza Karbassi 指出,在这种情况下,SCF 的主要目的可能只是从含有电子设备和组件的废物流中去除有害金属。然而,额外的好处显然是回收这些金属以在工业中重复使用的可能性。

在电子产品之前没有以任何方式进行过加工而只是倾倒或掩埋在垃圾填埋场的地方,这些地点现在可能代表了一个可以“开采”并使用 SCF 进行加工的丰富地层。有大量稀有金属和贵金属被锁在垃圾场,有朝一日这些金属可能会被挖掘出来,让非常依赖的电子产品制造商能够在无需跨越地缘政治障碍的情况下获得所需的金属。

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