镍铜的回收及其光热转换利用

• 作 者: 张迎春
• 出 处: 上海第二工业大学
• 发表日期: 2019年11期
• 关键词: 电子废弃物 纳米流体 覆铜板 三维石墨烯 复合碳材料

随着经济的飞速发展,电子产品向着智能化、微型化方向发展,更新速度也越来越快,因此产生的废弃的电器或电子设备（电子废弃物）的数量越来越多。伴随着矿产资源的逐渐减少、人类赖以生存的环境的日益恶化,电子废弃物的资源化处理以及对可再生能源的开发利用至关重要。而作为最清洁的可再生能源,太阳能的有效利用也是研究的热点。印刷线路板作为电子产品的基础部件,是以覆铜板为基础材料制备的,而覆铜板中富含铜资源,还含有可回收利用的其他金属、非金属材料和有毒有害物质,因此如何对覆铜板进行回收处理是目前的研究重点。本文主要以废旧覆铜板中的金属铜为研究对象,利用微生物法浸出铜离子,结晶法回收得到纯度较高的硫酸铜。然后采用水热法制备有机骨架化合物及其复合碳材料,并添加到水和乙二醇中制备纳米流体,探究三种复合碳材料（Cu-GC、Cu₂O/CuO-GPC和Ag-GC）的导热性能及光热转换性能。其次利用镍催化石墨化制备新型碳材料——三维石墨烯,并制备三维石墨烯/乙二醇纳米流体,探究其导热性能及光热转换性能。其主要内容和结果如下:（1）以离子交换树脂为碳源,通过离子交换、镍离子的催化以及碳化石墨化制备出三维石墨烯。具有自支撑结构的三维石墨烯可以防止纳米片聚集并提供更多的热传递通道。实验结果表明:三维石墨烯纳米流体具有显著的强化传热性能和光吸收特性。三维石墨烯纳米流体的热导率明显高于乙二醇,且纳米流体的热导率随着三维石墨烯质量分数的增加而增加,几乎呈线性关系。当质量分数从0.089%增加到0.091%,三维石墨烯/乙二醇纳米流体的导热系数增强率从3.78%线性变化到14.87%;随着纳米流体的质量浓度的提高,其光热转换效率也显著增强。三维石墨烯兼具高的导热系数和高的光热转换效率,这对在直接吸收式太阳能集热器应用中具有积极的意义。（2）利用水热合成法制备一种Cu-MOFs材料——Cu₃（BTC）₂,同时制备三种Cu-MOFs的复合材料,Cu-GC、Cu₂O/CuO-GPC和Ag-GC。将制备好的三种复合材料作为添加剂分散在水和乙二醇两种基液中,测试其热导率和光热转换效果并对比分析结果。实验结果表明:与基液热导率相比,三种复合材料纳米流体的热导率有所增强,但增强效果都比较小。三种复合材料能够增强基液对太阳光热的吸收和转换,与水体系相比,复合材料的添加对乙二醇体系温度上升幅度增强更加显著。对于三种复合材料而言,无论是水体系还是乙二醇体系,Ag-GC复合流体温度升高最快,瞬时光热转换效率最高;其次是Cu₂O/CuO-GPC;升高幅度相对最低的是Cu-GC。