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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2023.tde-23022024-073537
Document
Author
Full name
Thamiris Auxiliadora Gonçalves Martins
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Espinosa, Denise Crocce Romano (President)
Izidoro, Juliana de Carvalho
Junca, Eduardo
Santos, Jonnatan Julival dos
Tenório, Jorge Alberto Soares
Title in Portuguese
Síntese de nanopartículas de cobre a partir da reciclagem de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos.
Keywords in Portuguese
Circuito impresso
Cobre
Hidrometalurgia
Nanopartículas
Placas
Reciclagem
REEE
Abstract in Portuguese
Devido ao crescente número de usuários de equipamentos eletroeletrônicos, a quantidade de resíduos e equipamentos obsoletos que são descartados aumenta a cada ano, causando perdas econômicas, poluição ambiental e problemas sociais. As placas de circuito impresso, que compõem parte destes resíduos, possuem em sua composição elementos que podem ser reaproveitados economicamente, como cobre, prata, ouro e níquel, além de metais que são prejudiciais ao meio ambiente e à saúde, como chumbo, mercúrio e cádmio. A fim de agregar valor ao processo de reciclagem de metais dessa sucata, a síntese de nanopartículas mostra-se promissora por permitir a reinserção desses materiais na fabricação de novos produtos. Nesse contexto, este trabalho utilizou placas mãe de computadores obsoletos como material secundário para a obtenção de cobre para a produção de nanopartículas desse metal. Inicialmente, estudos exploratórios e de síntese foram conduzidos com o uso de uma solução de sulfato de cobre como precursora, em que foram definidos o tempo, temperatura, pH e concentração de reagentes para a produção de nanopartículas. No processo hidrometalúrgico que foi realizado para extração do cobre da sucata, foram executadas etapas de processamento físico, quantificação do cobre, lixiviação e estudos de purificação do licor resultante. Os testes de purificação foram realizados por meio do uso de resinas de troca iônica e extração por solvente, utilizando uma solução de sulfatos, contendo os principais metais que foram lixiviados. Uma rota de purificação com o uso de extração por solventes foi definida e aplicada no licor de lixiviação. Os parâmetros de síntese que haviam sido definidos foram aplicados ao licor antes e após o processo de purificação, resultando na produção de nanopartículas de cobre. A partir da metodologia aplicada, verificou-se que o resíduo apresentou 40,43% em massa de metais, com 26% de Cu. Após a etapa de lixiviação, 98% do cobre foi extraído em uma solução multielementar (Cu, Ni, Zn, Sn, Fe e Ag). A extração por solvente foi aplicada no licor e 95% do cobre do extraído da sucata foi obtido em um licor purificado com menos de 1% de contaminantes presentes. A partir desse licor purificado, nanopartículas contendo óxidos e hidróxidos de cobre e cobre metálico foram produzidas, com um tamanho médio de 84nm.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Copper nanoparticles
Hydrometallurgy
Printed circuit boards
Recycling
WEEE
Abstract in English
Due to the growing number of users of electronic equipment, the amount of waste and obsolete equipment that is discarded increases every year. This can cause economic losses, environmental pollution, and social problems. Printed circuit boards, which make up part of this waste, contain elements that can be economically reused, such as copper, silver, gold, and nickel, as well as metals that are harmful to the environment and health, such as lead, mercury, and cadmium. To add economic value to the process of recycling metals from this scrap, the synthesis of nanoparticles shows promise because it can allow the reinsertion of these materials in the manufacture of new products. In this context, this work used obsolete computer motherboards as a secondary material to obtain copper for the production of nanoparticles of this metal. Initially, exploratory studies were conducted using a copper sulfate solution as a precursor to define the time, temperature, pH, and concentration of reagents for the production of nanoparticles. In the hydrometallurgical process, physical processing steps, copper quantification, leaching, and purification studies of the resulting liquor were carried out. Purification tests were carried out using ion exchange resins and solvent extraction, using a sulfate solution, containing the main metals that were leached. A purification route using solvent extraction was defined and applied to the leach liquor. The synthesis parameters, which had been defined, were applied to the liquor before and after the purification process, producing copper nanoparticles. Based on the methodology applied, it was found that the residue contained 40.43% of metals by mass, with 26% of Cu. After the leaching step, 98% of the copper was extracted in a multi-element solution (Cu, Ni, Zn, Sn, Fe, and Ag). Solvent extraction was applied to the liquor and 95% of the copper extracted from the scrap was obtained in a purified liquor with less than 1% contaminants. From this purified liquor, nanoparticles containing copper and metallic copper oxides and hydroxides were produced, with an average size of 84nm.
 
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Publishing Date
2024-02-26
 
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