Atık baskılı devre kartlarından hidrometalurjik yöntemle değerli metallerin (Ag, Pd, Ni) eldesi
Recovering precious metals (Ag, Pd, Ni) from waste printed circuit boards by hydrometallurgical method
Yazar: ZEYNEP GÜLÇİN SEÇKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DİDEM ÇORBACIOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Teknolojinin hızlı bir şekilde gelişmesi ile Dünyada en çok büyüyen atık akışlarından biri atık elektrik ve elektronik eşyalardır (AEEE). Bu nedenle AEEE'lerin içeriğinde yer alan atık baskılı devre kartlarından (ABDK) değerli metallerin yeşil kimya yöntemleri kullanılarak geri kazanımı çevresel ve ekonomik açıdan büyük önem taşımakla birlikte, değerli metallerin doğal kaynaklardan elde edilmesinin çevreye ve insan sağlığına verdiği zararlı etkilerin azaltılmasına katkıda bulanacaktır.     
Bu çalışmada iletişim sektöründen tedarik edilen atık baskılı devre kartlarının içeriğinde yer alan gümüş (Ag), paladyum (Pd) ve nikel (Ni) değerli metallerinin hidrometalurjik yöntemlerle geri kazanılması amaçlanmıştır. ABDK üzerindeki plastik, seramik, demir ve diğer komponentler manüel olarak tornovida, keski, pense, vb. aletlerle ayrıştırılarak uzaklaştırılmıştır. Anakart ve anakart komponentleri iki farklı numune şeklinde hazır hale getirilmiş, numuneler birincil ve ikincil kırma sonrasında öğütme ön işlemlerine tabi tutulmuştur. Anakart ve anakart komponent toz numunelerde HCl, H2SO4-H2O2 ve HNO3 ile liç işlemleri gerçekleştirilmiş, değerli metallerin çözünme veriminin en yüksek olduğu optimum koşullar ve asidik çözelti ortamları belirlenmiştir. Anakart numunede yapılan çalışmalarda; gümüş (Ag) 3M, 60 ºC, 3 sa. HCl ortamında %89,1, paladyum (Pd) 3M, 60 ºC, 1 sa. H2SO4-H2O2 ortamında %88,4, nikel (Ni) ise 3M, 45 ºC, 2 sa. HNO3 ortamında %92,1 liç verimi ile çözeltiye alınmıştır. Anakart komponent numunede ise; gümüş (Ag) 3M, 60 ºC, 2 sa. HCl ortamında %94,3, paladyum (Pd) 2M, 45 ºC, 3 sa. H2SO4-H2O2 ortamında %93,7 ve nikel (Ni) 2M, 45 ºC, 3 sa. HNO3 ortamında %80,1 liç verimi ile çözeltiye alınmıştır. Belirlenen liç sistemleri ile sıvı faza alınan gümüş (Ag), paladyum (Pd), nikel (Ni) değerli metalleri dört farklı iyonik sıvı 1-bütil-3-metilimidazolyum hekzaflorofosfat [Bmim][PF6], 1-bütil-3-metilimidazolyum bis(triflorometil)sülfonilimid [Bmim][Tf2N], 1-heksil-3-metilimidazolyum hekzaflorofosfat [Hmim][PF6], 1-heksil-3-metilimidazolyum bis(triflorometil)sülfonilimid [Hmim][Tf2N] ile oda şartlarında ekstrakte edilmiş ve farklı tipteki iyonik sıvılarda değerli metal ekstraksiyon seçimlilik özellikleri incelenmiştir. 
Anakart numunede ekstraksiyon verimleri; gümüş (Ag) [Hmim][Tf2N]' de %86,9, paladyum (Pd) [Bmim][PF6]' da %84,8, nikel (Ni) [Hmim][PF6]' da %90,1 olarak belirlenmiştir. Anakart komponent numunde ekstraksiyon verimleri ise; gümüş (Ag) [Hmim][Tf2N]' de %88,7, paladyum (Pd) [Bmim][PF6]' da %89,6, nikel (Ni) [Hmim][PF6]' da %84,6 olarak belirlenmiştir. Dört farklı iyonik sıvının asidik liç ortamında Ag, Pd ve Ni için verimli ekstraksiyon özelliği gösterdiği ortaya konularak, Ag, Pd ve Ni değerli metalleri için etkin bir geri kazanımı sistemi geliştirilmiştir.

Abstract:
With the rapid development of technology, one of the most growing waste streams in the world is waste electrical and electronic equipment (widely known as WEEE or e-waste). For this reason, the recovery of precious metals from waste printed circuit boards (WPCB) contained in WEEE using green chemistry methods is of great environmental and economic importance, and will contribute to reducing the harmful effects of obtaining precious metals from natural resources on the environment and human health. 
In this study, it was aimed to recover silver (Ag), palladium (Pd) and nickel (Ni) precious metals contained in waste printed circuit boards supplied from the communication sector by hydrometallurgical methods. Plastic, ceramic, iron and components on the WPCB removed manually with screwdrivers, chisels, pliers, etc. The motherboard and motherboard components were prepared as two different samples and the samples were subjected to pre-grinding processes after primary and secondary crushing. Leaching processes were carried out with HCl, H2SO4-H2O2 and HNO3 on motherboard and motherboard component powder samples, and the optimum conditions and acidic solution systems with the highest dissolution efficiency of precious metals were determined. 
In the studies carried out on the motherboard sample; leaching efficiency of Ag was 89.6% in 3M HCl at 60 ºC for 3 hours, leaching efficiency of Pd was 88,4% in 3M H2SO4-H2O2 at 60 ºC, for 1 hours, leaching efficiency of Ni was 92,1% in 3M HNO3 at 45 ºC, for 2 hours have been obtained. For motherboard component sample; leaching efficiency of Ag was 94,3% in 3M HCl at 60 ºC for 2 hours, leaching efficiency of Pd was %93,7 in 2 M H2SO4-H2O2 at 45 ºC for 3 hours, and leaching efficiency of Ni was 80,1% in 2 M HNO3 at 45 ºC for 3 hours. Precious metals Ag, Pd and Ni taken in to the liquid phase with the specified leaching systems were extracted with four different ionic liquids. The ionic liquids which were used 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([Bmim][PF6]), 1-Butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethyl)sulfonylimide ([Bmim][Tf2N]), 1-Hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([Hmim][PF6]), 1-Hexyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethyl)sulfonylimide ([Hmim][Tf2N]) in the solvent extraction processes. Precious metal extraction selectivity properties in different types of ionic liquids were examined at room conditions. For motherboard sample, extraction efficiencies were determined 86,9% for Ag in [Hmim][Tf2N], 84,8% for palladium in [Bmim][PF6], and 90,1% for Ni in [Hmim][PF6]. For motherboard component sample, extraction efficiency of Ag was 88,7% in [Hmim][Tf2N], extraction efficiency of palladium was 89,6% in [Bmim][PF6], and extraction efficiency of Ni was 84,6% in [Hmim][PF6]. It has been demonstrated that four different ionic liquids show efficient extraction properties for Ag, Pd, Ni in acidic leaching systems, and an effective recovery system for precious metals Ag, Pd, Ni has been developed.