Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Technological development and intensive marketing support the growth of demand for electrical and electronic equipment (EEE), which have as a primary component printed circuit boards (PCBs). These devices have become obsolete in a shorter period of time, then residual PCBs become a problem, requiring recycling. The PCBs are composed of ceramic, polymers and metals, especially copper, metal present in the highest percentage. In addition they contain toxic substances such as brominated flame retardants and heavy metals. So the PCBs represent a problem and an opportunity at the same time, they require proper treatment and they are composed for materials with economic value. Therefore the aim of this study was to evaluate the application of supercritical CO2 and co-solvents in the recovery of copper and polymers from mobile phone PCBs, for the development of a more efficient and environmentally friendly recycling process. The study involved the mechanical processing of PCBs separated from discarded mobile phones; the characterization of PCBs; copper recovery using the CO2 supercritical leaching and H2O2 and H2SO4 as cosolvents, this method was conducted comparatively with leaching at atmospheric pressure using H2O2 and H2SO4 as leaching agents; Electrowinning of copper supercritical leached; and recovering the polymer fraction contained in the PCBs, using ethanol as cosolvent. The results indicated that mechanical processing in two milling, carried out in a hammer mill and knives mill were important for the reduction of PCBs to particle diameter less than 2 mm. From the leaching with aqua regia, it was determined that the PCBs containing 34.83 wt% copper. The characterization steps have demonstrated that PCBs are composed of 64.02% of metal, 20.51% of ceramics and 15.47% of polymers. The results showed that the supercritical leaching is 9 times faster than the atmospheric leaching. About 90% of copper was extracted from PCBs in 20 min of supercritical leaching, employing a solid:liquid ratio of 1:20, 20% (v/v) H2O2 and H2SO4 (2.5M). From the electrowinning, performed in a current density of 250 A / m², the copper metal form was recovered with 95.97% purity, reaching a current efficiency of 99%. It was extracted 69.53% of the polymers present in the PCBs using supercritical CO2 and ethanol co-solvent at 170 ° C and 7.5 MPa. Therefore the application of supercritical CO2 and co-solvents is a promising method and efficient to PCBs recycling. / O desenvolvimento tecnológico e marketing intenso propiciam o crescimento da demanda por equipamentos elétricos e eletrônicos (EEE), os quais apresentam como componente primário as placas de circuito impresso (PCIs). Como esses equipamentos vêm se tornando obsoletos em um menor intervalo de tempo, as PCIs residuais tornam-se um problema, necessitando de reciclagem. As PCIs são compostas por cerâmicos, polímeros e metais, com destaque para o cobre, metal presente em maior percentual, além de conterem substâncias tóxicas como os retardantes de chama bromados e os metais pesados. De modo que as PCIs representam um problema e uma oportunidade ao mesmo tempo, pois requerem tratamento adequado e são compostas por materiais com valor econômico agregado. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de CO2 supercrítico na presença de cosolventes para a recuperação do cobre e na remoção dos polímeros de PCIs de celulares, visando o desenvolvimento de um processo de reciclagem mais eficiente e ambientalmente aceitável. O estudo compreendeu o processamento mecânico das PCIs separadas manualmente de celulares descartados; a caracterização das PCIs; a recuperação do cobre a partir da lixiviação com CO2 supercrítico e H2O2 e H2SO4 como cosolventes, realizada de forma comparativa com a lixiviação à pressão atmosférica utilizando H2O2 e H2SO4 como agentes lixiviantes; a eletro-obtenção do cobre lixiviado supercriticamente; e a recuperação da fração polimérica contida nas PCIs, empregando etanol como cosolvente. Os resultados obtidos no processamento mecânico indicaram que as duas moagens, realizadas em moinho de martelos, seguido de facas, foram importantes para a redução das PCIs a partículas de diâmetro inferior a 2 mm. A partir das lixiviações com água régia, determinou-se que as PCIs contêm 34,83% em massa de cobre. As etapas de caracterização demonstraram que as PCIs são compostas por 64,02% de metais, 20,51% de cerâmicos e 15,47% de polímeros. Os resultados mostraram que a lixivação supercrítica é 9 vezes mais rápida do que a lixiviação à pressão atmosférica. Extraiu-se, em 20 minutos de lixiviação supercrítica, cerca de 90% do cobre contido nas PCIs, empregando uma razão sólido:líquido de 1:20, 20% (v/v) de H2O2 e H2SO4 (2,5M). A partir da eletro-obtenção, realizada em uma densidade de corrente de 250 A/m², recuperou-se o cobre na forma de depósito metálico com 95,97% de pureza, alcançando uma eficiência de corrente de 99%. Extraiu-se 69,53% dos polímeros presentes nas PCIs, a partir de CO2 supercrítico modificado com etanol, a 170°C e 7,5 MPa. Portanto a aplicação de CO2 supercrítico na presença de cosolventes é um método promissor e eficiente à reciclagem das PCIs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/7994 |
| Date | 06 March 2015 |
| Creators | Calgaro, Camila Ottonelli |
| Contributors | Bertuol, Daniel Assumpção, Bernardes, Andrea Moura, Dotto, Guilherme Luiz |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, UFSM, BR, Engenharia de Processos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300800000005, 400, 300, 300, 300, 300, 130d83bb-7201-4c9a-9e72-a89887e21404, b8968e0c-95e8-4f51-ac6e-aed431982725, 05b18f35-ad95-4797-8581-b1d63c092262, ce06dd92-4d22-48c9-8063-6c0dc6c33b8e |
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