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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Mariana Alves de Carvalho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Espinosa, Denise Crocce Romano (Presidente)
Moraes, Viviane Tavares de
Veit, Hugo Marcelo
Título em português
Estudo da síntese de nanopartículas de prata para aplicação na reciclagem de placas de memória de computadores obsoletos.
Palavras-chave em português
Hidrometalurgia
Nanopartículas
Placas (Reciclagem)
REEE
Resumo em português
O uso de equipamentos eletroeletrônicos (EEE) tem se tornado tão inerente aos hábitos cotidianos que a demanda por novas tecnologias aumentou, impulsionando o desenvolvimento tecnológico. Assim, houve um aumento em sua rotatividade pela redução do tempo de vida útil, com a chamada obsolescência programada. Esta combinação resulta no aumento da geração de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos, os chamados REEE, devido ao descarte após seu ciclo de vida. Os REEE apresentam composição heterogênea em termos de materiais, e podem representar um problema ambiental se forem descartados na natureza, entrando em contato com o solo e corpos hídricos. As placas de circuito impresso (PCIs) estão presentes na maioria dos REEE e apresentam uma ampla gama de metais em sua composição, o que justifica a motivação por aliar interesses ambiental e econômico com sua reciclagem. A prata está presente nas soldas das PCIs lead free e pode ser recuperada por meio da combinação de processamento físico e hidrometalúrgico. Após a purificação, o metal pode ser utilizado como precursor na síntese de nanopartículas de prata, que apresentam potencial para aplicação em diversos setores da indústria, justificando seu valor agregado. Neste trabalho, foi estudada e composição de placas de memória de computadores obsoletos por meio de um processamento físico de cominuição e quarteamento, seguido da caracterização física e química por meio de análise granulométrica, análise em estereoscópio, digestão em água régia e ácido nítrico, ensaio de perda ao fogo e análise em MEV/EDS e ICP-OES. Da fração metálica, 0,045% corresponde à prata, cuja recuperação foi estudada. Para isto, foi realizada uma lixiviação ácida em meio oxidante com H2SO4 2M como agente lixiviante e em 95°C em duas relações sólido-líquido (1:10 e 1:20) e tempos (8 e 12h), de forma que foi possível alcançar 97,3% de extração da prata com relação sólido-líquido de 1:10 em 12h. Paralelamente, o estudo da síntese de nanopartículas de prata pelo método de Turkevich utilizando dois precursores, AgNO3 e AgCl, foi conduzido, variando as proporções molares entre o precursor e o redutor em 1:0,25, 1:1, 1:1,3673, 1:2, 1:3, 1:4 e 1:5, para avaliar as características das nanopartículas e sua estabilidade ao longo do tempo. Na síntese com AgNO3 como precursor sugere-se que as melhores condições combinadas foram referentes à proporção de 1:2. Na síntese com AgCl como precursor, embora nas melhores condições estudadas (proporção molar de 1:5) o resultado em termos de estabilidade, dispersividade e diâmetro médio tenham sido melhores se comparados aos ensaios utilizando AgNO3 como precursor, houve a precipitação de prata micrométrica que era indesejada.
Título em inglês
Study of the synthesis of silver manoparticles for application in the recycling of obsolete computer memory boards.
Palavras-chave em inglês
Hydrometallurgy
Printed circuit boards
Silver nanoparticles
WEEE
Resumo em inglês
The use of electrical and electronic equipments (EEE) has become so inherent in daily habits that the demand for new technologies increased, boosting technological development. Thus, there was an arising on EEE's turnover because of the reduction of the useful time, with the so-called planned obsolescence. This combination results on the increase of the generation of waste electrical and electronic equipments (WEEE) due to discard after the life cycle. WEEEs have heterogeneous composition and may represent an environmental issue if discarded on environment, coming into contact with soil and water bodies. Printed Circuit Boards (PCBs) are present in most WEEE and present a lot of metals in their composition, which justifies the motivation on combine environmental and economic interests with recycling. Silver is present on the weld of lead free PCBs and can be recovered through the combination of physical and hydrometallurgical processing. After the recovery, the metal can be used as precursor on the synthesis of silver nanoparticles, which present potential of application in many industry fields. In this work, the composition of memory boards from obsolete computers was studied through physical processing of comminution and quartering, followed by physical and chemical characterization through granulometric analysis, stereoscope analysis, aqua regia and nitric acid digestion, fire loss test and SEM/EDS and ICP-OES analysis. Of the metallic fraction, 0.045% corresponds to silver, whose recovery was studied. For the recovery, it was performed an acid leaching in oxidant media with H2SO4 2M as leaching agent in 95°C and using two solid-liquid ratios (1:10 and 1:20) and times (8 and 12h), and it was possible to reach 97.3% of silver extraction in 12h for solid-liquid ratio of 1:20. In parallel, it was performed the study of the synthesis of silver nanoparticles by Turkevich method using two precursors, AgNO3 e AgCl, with the variation of molar ratios of the precursor and the reductant in 1:0,25, 1:1, 1:1,3673, 1:2, 1:3, 1:4 e 1:5, aiming the evaluation of nanoparticles characteristics and stability through the time. In the synthesis with AgNO3 as precursor, the combined results suggest the proportion of 1:2 as the best synthesis condition. In the synthesis with AgCl as precursor, even in the best studied conditions (molar ratio 1:5) the results in terms of stability, dispersity and medium diameter was best then obtained using AgNO3 as precursor in same conditions, there was undesirable micrometric silver precipitation.
 
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Data de Publicação
2019-09-18
 
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