一種利用微生物浸提廢陰極射線管熒光粉稀土的方法
【專利摘要】一種利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特征在于，包括以下步驟：a、預處理：將熒光粉烘干至恒重，經研磨儀磨成細粉待用；b、微生物選取與培養：選用真菌或細菌為浸提微生物，培養基選擇液體蔗糖培養基和牛肉膏蛋白胨培養基分別培養真菌和細菌；c、浸提處理：將磨細的熒光粉加入到有菌種的培養基中，放入振動培養箱中培養一段時間后，過濾，棄渣，收集菌體，菌體消解，即獲得含有稀土元素的浸提液。本方法不僅可以實現此廢棄熒光粉的無害化處理，同時，還可以實現稀土資源的回收。
【專利說明】
一種利用微生物浸提廢陰極射線管熒光粉稀土的方法
技術領域
[0001]本發明屬于危險廢物處理與綜合利用領域，特別涉及一種利用微生物濕法浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土元素的方法。
【背景技術】
[0002]CRT熒光粉是在陰極射線管屏玻璃的內表面上按照一定結構涂有稀土熒光粉。我國是陰極射線管(CRT)顯示器生產使用大國，CRT產量占全球總產量的60%左右。據統計，我國約有4億臺CRT電視機，近2000萬臺計算機。隨著電子產品更新速度的加快，新型顯示器替代傳統的CRT顯示器，導致越來越多的CRT顯示器被淘汰。據估計，每年電視和計算機的淘汰數量均超過500萬臺，并且其數量以每年25%至30%的增長率不斷增加。
[0003]廢棄CRT中熒光粉含有稀土元素(主要是釔(Y)和銪(Eu))及鋅、鉛等重金屬，如果處置不當進入環境后，對環境存在極大的威脅。稀土金屬進入環境中，稀土重金屬通常具有急性或慢性毒性，進入土壤或水體會對其中的動植物造成很大危害，稀土元素的環境毒理問題已受到廣泛關注。另一方面，熒光粉中含有Y和Eu是寶貴的稀土資源，如果能將稀土金屬從各種含稀土廢料中分離出來，對我國環境的保護，稀土資源的循環再利用，具有重要的現實意義。
[0004]目前關于廢CRT熒光粉稀土資源的回收處理方法主要采用酸浸，然后再萃取分離等方法，將稀土金屬釔和銪從廢棄熒光粉中分離回收。由于不同熒光粉中稀土的賦存狀態不同，且非稀土成分也不同；雖然對熒光粉中稀土回收的研究取得了一定成果，但往往存在工藝復雜、稀土回收率低、成本高、經濟效益低等問題，廢棄熒光粉中稀土組分的含量往往較低，在回收稀土的過程中需要使用酸等試劑除去大量的雜質，可能會引起更大程度上的二次污染。因此，如何綠色、低成本的處理回收廢CRT熒光粉中稀土元素的研究，已成為業內技術攻關的熱點。
【發明內容】
[0005]本發明是提供一種利用微生物浸提回收廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。該方法基于微生物濕法冶金的理論，利用微生物生長或生長過程中所分泌的大分子有機物質對熒光粉中含稀土的物質進行溶解，對離子態稀土元素吸收(吸附)或螯合等作用，達到分離回收稀土元素的目的，該方法具有綠色、低成本、二次染污少的優勢。
[0006]本發明的內容是:利用微生物浸提回收廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法，包括下列步驟:
[0007]a、前處理:將廢棄熒光粉混勻、在烘干至恒重，經研磨儀磨成細粉。
[0008]b、微生物選取與培養:選用真菌和細菌為浸提微生物;培養基選擇液體蔗糖培養基和牛肉膏蛋白胨培養基分別培養真菌和細菌。
[0009]C、浸提處理:將磨細的焚光粉加入到有菌種的培養基中，放入振動培養箱中培養一段時間后，過濾，棄渣，收集菌體，獲取含釔、銪的浸提液。
[0010]本發明所述微生物選取芽孢桿菌、黑曲霉、青霉。
[0011]本發明步驟c浸提處理方法優選將菌種加入培養基中I?3d，然后再加入磨細的熒光粉。
[0012]本發明的內容中，步驟c浸提處理具體方法如下:將磨細后的廢棄熒光粉加入到滅菌好的液體培養基中，同時接入微生物，菌種接入量為培養基體積的0.5%?5% ;廢棄熒光粉的加入量為質量比為I %?20%培養基的量，在溫度為20?40°C、轉速為100?180r/min振動培養7?30d;取出培養瓶經過2?5min超聲振蕩，靜置到上清液變得澄清為止，取出上層菌體物，抽取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液，得到含釔、銪的溶解液。
[0013]本發明步驟c浸提處理優選方案如下:將微生物接入到滅菌好的液體培養基中，菌種接入量為培養基體積的0.5%?5%;在溫度為20?40°(:、轉速為100?18(^/1^11振動培養I?3d，然后再加入磨細后的廢棄熒光粉，加入量為質量比為I %?20%培養基的量，在溫度為20-40°C、轉速為100_180r/min振動培養7-30d;取出培養瓶經過2?5min超聲振蕩，靜置到上清液變得澄清為止，取出上層菌體物，抽取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液，得到含釔、銪的溶解液。
[0014]本發明利用微生物浸提回收廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法，還進一步包括以下步驟:將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105°C烘干，然后在500°C灼燒5h，得到的飛灰用10%稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液。
[0015]本發明的內容中:所述廢棄熒光粉的主要組分和質量百分比組成為(以氧化物計):Υ2038% ?30%、Zn0 20 % ?45 %、Eu203 1 % ?2%、A1203 6% ?8%、S 15%?20%、Si2O3 3%?5%，其余為K2O、Na2O、PbO、MgO、Co3OhFe2O3等。
[0016]與現有技術相比，本發明具有下列特點和有益效果:
[0017](I)本發明從原料廢棄熒光粉出發，經微生物的浸提作用，實現稀土元素的溶出，分離并濃縮富集，得到濃度較高的含稀土元素溶液為進一步的純化提供了有得條件，通過浸提后的殘渣重金屬的含量大降低，不僅可以實現此廢棄熒光粉的無害化處理，同時，還可以實現稀土資源的回收。
[0018](2)采用本發明，變廢為寶，利于污染控制、環境保護，利于資源的綜合利用，制備工藝簡單，實用性強。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:一種利用微生物浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。本實施例中，廢棄熒光粉來自于廢陰極射線管，先將熒光粉在80°C烘干24h至恒重，經研磨儀磨成200目細粉。以黑曲霉為浸提菌株，培養基為庶糖液體培養基，培養基經滅菌處理后接入準備好的黑曲霉菌液5mL(總計約750個菌絲球)于裝有250mL庶糖培養基的500mL三角瓶中，同時加入滅菌好的熒光粉1.25g。在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養7d。取出三角瓶經過2min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體，取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液230mL;將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105 °C烘干，然后在500 °C灼燒5h，得到的飛灰用10%稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液;電感耦合等離子體光譜儀分析溶液和反應前樣品(固體采用HN03/HC104/HF法消解)中釔、銪等元素;結果表明約70%的釔、88%的銪進入溶液。
[0020]實施例2:—種利用微生物浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。本實施例中，廢棄熒光粉來自于廢陰極射線管，先將熒光粉在80°C烘干24h至恒重，經研磨儀磨成200目細粉。以黑曲霉為浸提菌株，培養基為庶糖液體培養基，培養基經滅菌處理后接入準備好的黑曲霉菌液5mL(總計約750個菌絲球)于裝有250mL庶糖培養基的500mL三角瓶中，同時加入滅菌好的熒光粉3.75g。在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養7d。取出三角瓶經過2min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體，取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液225mL;將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105 °C烘干，然后在500 °C灼燒5h，得到的飛灰用10%稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液;用電感耦合等離子體光譜儀分析溶液和反應前樣品(固體采用HN03/HC104/HF法消解)中釔、銪等元素;結果表明約80%的釔、85%的銪進入溶液。
[0021]實施例3:—種利用微生物浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。本實施例中，廢棄熒光粉來自于廢陰極射線管，先將熒光粉在80°C烘干24h至恒重，經研磨儀磨成200目細粉。以黑曲霉為浸提菌株，培養基為庶糖液體培養基，培養基經滅菌處理后接入準備好的黑曲霉菌液5mL(總計約750個菌絲球)于裝有250mL庶糖培養基的500mL三角瓶中，在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養;待黑曲霉生長3d后，加入滅菌好的熒光粉1.25g。在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養7d。取出三角瓶經過2min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體，取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液224mL;將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105°C烘干，然后在500°C灼燒5h，得到的飛灰用10%稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液;用電感耦合等離子體光譜儀分析溶液和反應前樣品(固體采用HN03/HC104/HF法消解)中釔、銪等元素;結果表明約85 %的釔、90 %的銪進入溶液。
[0022]實施例4:一種利用微生物浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。本實施例中，廢棄熒光粉來自于廢陰極射線管，先將熒光粉在80°C烘干24h至恒重，經研磨儀磨成200目細粉。以黑曲霉為浸提菌株，培養基為庶糖液體培養基，培養基經滅菌處理后接入準備好的黑曲霉菌液5mL(總計約750個菌絲球)于裝有250mL庶糖培養基的500mL三角瓶中，在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養;待黑曲霉生長3d后，加入滅菌好的熒光粉3.75g。在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養7d。取出三角瓶經過2min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體，取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液22 ImL;將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105°C烘干，然后在500°C灼燒5h，得到的飛灰用10%稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液；用電感耦合等離子體光譜儀溶液和反應前樣品(固體采用HN03/HC104/HF法消解)中釔、銪等元素;結果表明約88 %的釔、92 %的銪進入溶液。
[0023]實施例5:—種利用微生物浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。本實施例中，廢棄熒光粉來自于廢陰極射線管，先將熒光粉在80°C烘干24h至恒重，經研磨儀磨成200目細粉。以青霉為浸提菌株，培養基為庶糖液體培養基，培養基經滅菌處理后接入準備好的青菌液5mL(總計約750個菌絲球)于裝有250mL庶糖培養基的500mL三角瓶中，同時加入滅菌好的熒光粉1.25g。在溫度為30°C、轉速為170r/min振動培養7d。取出三角瓶經過2min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體，取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液240mL;將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105 °C烘干，然后在500 0C灼燒5h，得到的飛灰用10 %稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液；電感耦合等離子體光譜儀分析溶液和反應前樣品(固體采用HN03/HC104/HF法消解)中釔、銪等元素;結果表明約68%的釔、81 %的銪進入溶液。
[0024]實施例6:—種利用微生物浸提廢陰極射線管(CRT)熒光粉稀土的方法。本實施例中，廢棄熒光粉來自于廢陰極射線管，先將熒光粉在80°C烘干24h至恒重，經研磨儀磨成200目細粉。以芽孢桿菌為浸提菌株，培養基為牛肉膏蛋白胨液體培養基，培養基經滅菌處理后接入準備好的芽孢桿菌液5mL(菌液中細菌個數大于lOVmL)于裝有250mL培養基的500mL三角瓶中，同時加入滅菌好的熒光粉1.25g。在溫度為37°C、轉速為170r/min振動培養7d。取出三角瓶靜置待液體澄清，取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液235mL;將濾膜上的菌體物質放入馬弗爐中105 °C烘干，然后在500 °C灼燒5h，得到的飛灰用10 %稀硝酸溶解，得到含釔、銪的溶解液；電感耦合等離子體光譜儀分析溶液和反應前樣品(固體采用HN03/HC104/HF法消解)中釔、銪等元素;結果表明約68%的釔、81 %的銪進入溶液。
[0025]雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。
【主權項】
1.一種利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特征在于，包括以下步驟: a、預處理:將熒光粉烘干至恒重，經研磨儀磨成細粉待用； b、微生物選取與培養:選用真菌或細菌為浸提微生物，培養基選擇液體蔗糖培養基和牛肉膏蛋白胨培養基分別培養真菌和細菌； C、浸提處理:將磨細的焚光粉加入到有菌種的培養基中，放入振動培養箱中培養一段時間后，過濾，棄渣，收集菌體，菌體消解，即獲得含有稀土元素的浸提液。2.根據權利要求1所述的利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特性在于:所述微生物選取芽孢桿菌、黑曲霉、青霉。3.根據權利要求1所述的利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特性在于:所述步驟c浸提處理方法也可先將菌種加入培養基中I?3d，然后再加入磨細的熒光粉。4.根據權利要求1所述的利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特性在于，所述步驟c浸提處理具體方法如下:將磨細后的廢棄熒光粉加入到滅菌好的液體培養基中，同時接入微生物，菌種接入量為培養基體積的0.5%?5% ;廢棄熒光粉的加入量為質量比為I %?20%培養基的量，在溫度為20?40°C、轉速為100?180r/min振動培養7?30d;取出培養瓶經過2?5min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體物，抽取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液，得到含稀土元素的溶解液。5.根據權利要求3所述的利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特性在于，所述步驟c浸提處理具體方法如下:將微生物接入到滅菌好的液體培養基中，菌種接入量為培養基體積的0.5%?5% ;在溫度為20?40°C、轉速為100?180r/min振動培養I?3d，然后再加入磨細后的廢棄熒光粉，加入量為質量比為1%?20%培養基的量，在溫度為20-40°C、轉速為100_180r/min振動培養7-30d;取出培養瓶經過2?5min超聲振蕩，靜置待液體澄清，取出上層菌體物，抽取上清液通過0.22μπι濾膜過濾，收集過濾液，得到含稀土元素的溶解液。6.權利要求1-5所述的利用微生物浸提回收廢陰極射線管熒光粉稀土的方法，其特征在于，還進一步包括以下步驟:將濾膜上的固體物質連同上層菌體放入馬弗爐中105°C烘干，然后在500°C灼燒5h，得到的飛灰用10%稀硝酸溶解，得到含稀土元素的溶解液。
【文檔編號】C22B3/18GK105838878SQ201610421514
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】諶書, 楊東升, 嚴麗娜, 劉益珍, 王彬, 陳夢君, 劉璟
【申請人】西南科技大學