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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-04032022-093505
Documento
Autor
Nome completo
Yara Marinato Vieira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Andrade, Lidiane Maria de (Presidente)
Pavoski, Giovani
Toma, Henrique Eisi
Título em português
Recuperação da prata proveniente de placas de circuito impresso (PCIs) de celulares obsoletos utilizando processo hidrometalúrgico e aplicação em síntese de nanopartículas de prata.
Palavras-chave em português
Hidrometalurgia
Nanopartículas
Placas de circuito impresso
Prata
Resumo em português
As placas de circuito impresso (PCIs), principal componente dos equipamentos eletroeletrônicos (EEEs), apresentam composição variada. No geral, elas são constituídas por materiais cerâmicos, poliméricos e elementos metálicos, sendo que alguns deles possuem valor econômico, como, por exemplo, cobre, prata, ouro, níquel e paládio. Por outro lado,existem elementos que são prejudiciais ao meio ambiente e à saúde, como chumbo, mercúrio e cádmio. Em relação à prata, além de possuir um alto valor econômico também pode ser reinserida na cadeia produtiva na forma de outros produtos, como por exemplo, nanopartículas. A prata presente nas PCIs pode ser recuperada através da combinação de processamento físico e hidrometalúrgico. Nesse trabalho foi estudada a composição de PCIs provenientes de celulares obsoletos por meio de processamento físico (cominuição e separação magnética) e caracterização química (ICP-OES). A fração magnética, a qual apresentou maior teor de prata, correspondente a 0,23% das PCIs, foi utilizada para o processamento hidrometalúrgico em duas etapas, sendo a primeira a lixiviação em meio ácido sulfúrico (H2SO4) e uma segunda lixiviação em ácido sulfúrico em meio oxidante (H2O2). Após a lixiviação, a prata foi recuperada na forma de AgCl através do processo de precipitação seletiva, sendo avaliado o uso de dois agentes precipitantes o cloreto de sódio, NaCl e ácido clorídrico, HCl. O sólido obtido após a etapa de purificação pode ser usado como precursor na síntese de nanopartículas de prata (AgNPs) as quais apresentam potencial de aplicação em diversos setores da indústria. Para a síntese de AgNPs foram utilizados a glicose como agente redutor e dois agentes estabilizantes: o citrato de sódio e a polivinilpirrolidona (PVP). As AgNPs foram caracterizadas através das seguintes técnicas instrumentais: espectrofotometria na região do UV-vis, difratometria de raiosX (DRX), espalhamento de luz dinâmico (DSL), microscopia hiperespectral de campo escuro (MHCE) e microscopia eletrônica de varredura com emissão por campo (MEV/FEG). Na síntese de AgNPs utilizando o citrato de sódio como agente estabilizante, os melhores resultados foram obtidos a partir da relação molar de 1:2 para Ag:Glicose e da relação molar de 1:5 para Ag:Citrato de sódio, adotando uma temperatura de 60 °C, resultando em AgNPs com duas faixas de diâmetros de 47 e 2 nm. A síntese de AgNPs utilizando o PVP como agente estabilizante, as melhores condições foram obtidas utilizando uma relação molar Ag:Glicose de 1:2, sob temperatura de 60 °C e uma relação mássica Ag:PVP de 1:4,45, sendo formadas AgNPs com duas faixas de diâmetros de 65 e 5 nm. As propriedades ópticas e morfológicas indicaram AgNPs polidispersas predominantemente com formato esférico. As propriedades antibacterianas das AgNPs foram avaliadas frente a bactéria E. coli., e os resultados sugerem que AgNPs são fortes agentes inibidores para bactérias Gram-negativas
Título em inglês
Recovery of silver from printed circuit boards (PCIs) from obsolete cell phones using hydrometallurgical process and application in synthesis of silver nanoparticles.
Palavras-chave em inglês
Hydrometallurgy
Printed circuit boards
Silver nanoparticles
Resumo em inglês
Printed circuit boards (PCBs) are the main component in practically all electronic equipment (EEE), and have a varied composition, but, in general, it consists of ceramic, polymeric materials and metallic elements, where some of them have a high economic value, such as copper, silver, gold, nickel and palladium, as well as elements that are harmful to the environment and health, such as lead, mercury and cadmium. Regarding silver, in addition to having a high economic value, it can also be reinserted into the production chain in the form of another product such as nanoparticles. Silver is present in the PCBs and can be recovered through the combination of physical and hydrometallurgical processing. In this work, the composition of PCBs from obsolete smartphones was studied through physical processing (comminution and magnetic separation) and chemical characterization (ICP-OES). The magnetic fraction, which had the highest silver content, corresponding to 0.23% of the PCBs, was recovery from hydrometallurgical processing, which involved two stages, the first leaching in sulfuric acid medium and second leaching in sulfuric acid in oxidizing medium (addition of hydrogen peroxide - H2O2). After the leaching, the silver was recovered as AgCl through a selective precipitation process applying to precipitating agents sodium chloride, NaCl and hydrochloric acid, HCl. The solid obtained after the purification stage can be used as a precursor in the synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) which have potential for application in several sectors of the industry. In the AgNPs synthesis, with glucose as reducing agent and was used two stabilizers: sodium citrate and polyvinylpyrrolidone (PVP). AgNPs were characterized by the following instrumental techniques: UV-vis spectrophotometric, X-ray diffraction (XRD), dynamic light scattering (DLS), dark field hyperspectral microscopy (DFHM) and Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (SEM/FEG). Synthesis of AgNPs using sodium citrate as stabilizing agent, the best results were obtained from the molar ratio of 1:2 for Ag:Glucose and the molar ratio of 1:5 for Ag: Sodium citrate, temperature of 60 °C, resulting in AgNPs with two diameter ranges of 47 and 2 nm. In the synthesis of AgNPs using PVP as stabilizing agent, the best conditions were obtained using a molar ratio Ag:Glucose of 1:2, under a temperature of 60 °C and a mass ratio Ag:PVP of 1: 4,45, AgNPs are formed with two diameters of 65 and 5 nm. The optical and morphological properties indicated polydispersed AgNPs predominantly spherical in shape. The antibacterial properties of AgNPs were evaluated against E. coli. bacteria, and the results suggest that AgNPs are strong inhibitory agents for Gram-negative bacteria.
 
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Data de Publicação
2022-03-10
 
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