بخشی از مقاله
چکیده
زبالههای حاصل از تجهیزات الکترونیکی سریعترین جریان تولید زباله است عمر کوتاه تجهیزات کامپیوتری از یک طرف و تنوعطلبی مردم به استفاده از تجهیزات الکترونیکی جدید سبب شده است که رفتهرفته بحث زبالههای الکترونیکی به مشکل بزرگ دنیا تبدیل شود؛ در میان این تجهیزات الکترونیکی تلفن های هوشمند، تلویزیون های LCD1 ، کامپیوترهای لپ تاپ، تبلت ها و دوربین های دیجیتال بیشترین تقاضا را دارند که همه آنها دارای صفحه نمایش کریستال مایع - LCD - و صفحه نمایش LCD دارای انواع فلزات همراه به طور عمده ایندیم است.
از آن جایی که برای بازیابی فلزها از صفحههای کریستال مایع به روش فروشویی زیستی تحقیقی صورت نگرفته است، انجام این مطالعه از منظر اقتصادی و زیست محیطی حائز اهمیت است.
در این تحقیق از سویه اسیدیتیوباسیلوس فرواکسیدانس استفاده شده است و فرآیند به صورت متوالی به منظور خوسازی سویه مورد نظر از چگالی توده 1گرم برلیتر شروع شده و در نهایت به 5 گرم بر لیتر رسید. در این چگالی توده با تلقیح 2 درصد میزان بازیابی فلز ایندیم به 100 درصد شد. pH نمونه با توجه به رشد باکتری رفته رفته کاهش یافته تا به 1,3 میرسدو از طرفی Eh محیط نیز افزایش یافته و در نهایت به 530 میلیولت رسید. تعداد باکتری که در نهایت برای این چگالی توده جامد قابل شمارش بود 107 ×5خواهد بود.
-1مقدمه و هدف
فلزات از دیرباز نقش مهمی در پیشرفت جوامع ایفا کردهاند و در طول تاریخ با توسعه صنعت و بهبود استانداردهای زندگی ارتباط داشتهاند. امروزه نیز بهدلیل صنعتی شدن سریع جوامع، تقاضا برای فلزات رو به افزایش است اما در مقابل، ذخایر سنگ معدن با عیار بالا در حال کاهش می باشد؛ بنابراین نیاز به کشف منابع جایگزین دیگری برای فلزات وجود دارد.
از طرفی دیگر صنعتیشدن سریع، پسماندهای صنعتی مختلفی را به وجود آورده که حاوی عناصر سمی و فلزات سنگین هستند. دفع نامناسب این پسماندها باعث آلودگیهای زیستمحیطی فراوانی میشود. در حال حاضر به دلیل حجم بالای تولید، پسماندهای صنعتی یکی از معضلات اصلی در جهان محسوب میشوند. بازیافت این پسماندها علاوه بر اهمیت اقتصادی آنها در جلوگیری از کاهش منابع طبیعی، باعث کاهش اثرات زیست محیطی نیز می-شود. از جمله این پسماندها میتوان به صفحههای کریستال مایع مستعمل اشاره کرد.
تاکنون تحقیقی در زمینه فروشویی زیستی به منظور بازیابی فلزات از صفحههای کریستال مایع مستعمل انجام نشده است. از این رو تحقیق و مطالعه در این زمینه جایگاه ویژهای دارد. در این پژوهش علاوه بر بررسی کارایی فروشویی زیستی در استخراج فلزات از صفحههای کریستال مایع مستعمل ، تعیین فاکتورهای مؤثر بر راندمان بازیابی فلزات به کمک اسیدیتوباسیلوس فروکسیدانس از قبیل اندازه مایه تلقیح، pH اولیه و چگالی توده نیز مورد مطالعه و بررسی قرار میگیرد.
انتظار میرود تا سال 2015، 25 میلیون متر مربعLCD واردجریان زباله اروپا خواهد شد. مشکل، بازیافت جریان زباله این صفحات است که به صورت فزآیندهای در حال افزایش است که با توجه به جنبههای اقتصادی و زیست محیطی دارای اهمیت است. بنابراین توسعه فرآیندهای بازیافت جهت بازیابی قطعههای با ارزش و مضر از زباله که مخرب محیط زیست بوده و پایداری آنها صدمههای جبران ناپذیری بر جای میگذارد نیز اهمیت پیدا میکند
لذا ضرورت اجرای این تحقیق از دو جنبه، یکی از دیدگاه زیست محیطی و دوم از نظرارزش و کاربرد فلزهای موجود در این پسماند، حائز اهمیت است. صفحه نمایش کریستال مایع محتوی مواد سمی مانند کبالت، سرب، نیکل، روی و غیره که برای بدن مضر هستند. بهطور مثال، ورود سرب باعث جلوگیری از تولید مادهای به نام هم در بدن شده و باعث کمخونی میشود
انهدام صفحه نمایش کریستال مایع همراه با پسماندهای جامد شهری باعث آغشته شدن پسماندهای دفع شده در محل دفن زباله به فلزهای سنگین میشود که در نتیجه شیرابه خروجی از محلهای دفن زباله، مملو از فلزهای سنگین بوده که باعث آلودگی محیطزیست میشود .[4] در واقع فلزهای سنگین این توانایی را دارند که به تدریج در خاک، آبهای زیرزمینی یا آبهای سطحی حل شوند .
منابع اصلی تولید ایندیم اولیه در جنوب امریکا، کانادا، چین، کره جنوبی و ژاپن یافت می شود. در حالی که کانادا بزرگترین منابع ایندیم دنیا را در اختیار دارد، در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده ایندیم جهان کشور چین است. حدودا 60-50 درصد از ایندیم جهان را تولید میکند. از جهت مصرف تا بهحال بزرگترین مصرف کننده ایندیم ژاپن است، مصرف60 درصد از عرضه جهان در این کشور صورت میگیرد.
-2مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق
تحقیقاتی که از دیدگاه شیمیایی به بازیابی ایندیم از LCDپرداختهاند بیشتر بروی استخراج ITO متمرکز بوده است. اگر به LCDبه عنوان یک معدن ثانویه نگاه شود به ازای هرکیلوگیرم از آن یک گرم ایندیم حاصل می شود، اما در مورد معادن اولیه به ازای یک تا دو تن یک گرم ایندیم استخراج می شود. ایندیم جز فلزات کمیاب به حساب میآِید ودلیل آن این است که تنها در پوسته زمین یافت می شود و منابع آن محدود است و بازیابی دوباره آن اهمیت می یابد. یک روش برای بازیابی ایندیم از طریق تبخیر کلر است که در آن هیدروکلراید تولید شده در اثر تجزیه حرارتی پلی وینیل کلراید - PVC - بدست میآید.
روش دیگری حذف فیلترهای پلاریزه شده توسط شوک حرارتی در کوره دردمای 220 سانتیگراد اتفاق می افتد کریستال مایع در حمام فراصوت2 با شسته شدن توسط اسید از ایندیم جدا میشود
برای استخراج ایندیم میتوان از سولفوریک اسید و هیدروکلریدریک اسید به عنوان فاز آبی و تری بوتیل فسفات حل شده در کروزین - - kerosene به عنوان حلال استفاده کرد. در سال 2009 نیز پروژه ای برای استخراج ایندیم بهوسیله سیال فوق بحرانی CO2 با بازده بالای 95 درصد انجام شده است
بر خلاف تحقیقات گستردهای که برای بازیابی ایندیم از روشهای شیمیایی صورت گرفته است تعداد محدودی با استفاده از روشهای زیستی صورت گرفته است. اولین گزارش در مورد استفاده از روشهای زیستی سازگار با محیط زیست برای بازیابی ایندیم از محلولهای آبی با استفاده از روش جذب زیستی3 در سال - 2011تاکاشی و همکاران - 4 ارایه شده است. در این مقاله از شوانلا آلگای5 که در شرایط دمای اتاق و محدودهی pH بین 2,4 تا 3,6 رشد میکند استفاده شده است
