Grzegorz Wronski Urzad Marszalkowski stypendium

Grzegorz Wroński
[email protected]
Uniwersytet Marii Curie – Skłodowskiej
Wydział Chemii
Tytuł Pracy Doktorskiej:
Badania nad ekstrakcyjnym i jonowymiennym procesem
wydzielania Ga(III) i In(III) z roztworów polijonowych.
Gal i ind to tzw. „metale elektroniczne”, stosowane są głównie w zaawansowanych
technologiach przemysłu elektronicznego. Zarówno gal jak i ind to pierwiastki bardzo
rozproszone w przyrodzie. Szacuje się, Ŝe ich zasoby naturalne przy obecnym
zapotrzebowaniu wystarczą na 20-30 lat, dotyczy to szczególnie zasobów galu.
W
ostatnich
latach
wzrasta
zainteresowanie
zarówno
galem
jak
i indem, związane ściśle z rosnącym zapotrzebowaniem przemysłu na te pierwiastki. W
związku ze wzrostem zapotrzebowania jak i utrzymującymi się wysokimi cenami tych
pierwiastków uzasadnione jest poszukiwanie układów ekstrakcyjnych lub jonowymiennych,
które pozwoliłyby na selektywny i w miarę ekonomiczny odzysk tych pierwiastków.
Jeszcze kilka lat temu na świecie wzbudzał bardzo duŜe zainteresowanie temat
związany z niebieskim laserem opracowanym między innymi w Zakładzie Wysokich Ciśnień
PAN w Warszawie. NaleŜy pamiętać, Ŝe niebieski laser jak i wiele innych urządzeń
elektronicznych opartych jest na azotku galu. Tylko ok. 10% diod zawierających GaN lub
GaAs wytwarzanych podczas cyklu produkcyjnego nadaje się do zastosowania podczas
produkcji urządzeń elektronicznych, reszta juŜ podczas produkcji staje się odpadem ze
względu na niespełnienie ostrych norm przemysłu elektronicznego. Obecnie urządzenia
oparte na arsenku galu, azotku galu oraz ciekłokrystaliczne monitory zawierające związki
indu trafiają często na wysypiska nie przystosowane do gromadzenia odpadów tego typu.
W badaniach przeprowadzonych w ramach pracy doktorskiej podjęto próbę
wykonania nowych sorbentów polimerowych, opartych na handlowych Amberlitach XAD
impregnowanych kwasem D2EHPA oraz innymi ciekłymi ekstrahentami selektywnymi w
stosunku do jonów In(III) i Ga(III). Określono powierzchnie właściwe sorbentów, pojemności
sorpcyjne oraz mechanizmy sorpcji jonów Ga(III) i In(III). Badania te prowadzono
początkowo z modelowych układów chlorkowo – azotanowych. Dla układów modelowych
uzyskano wysokie % wydzielania (%E) Ga(III) i In(III). Jako aspekt praktyczny pracy układy
te zastosowano do wydzielania w/w jonów metali z roztworów otrzymanych podczas
hydrometalurgicznego roztwarzania płytek obwodów drukowanych pochodzących z
telefonów komórkowych.
Jakie korzyści przyniesie praca doktorska?
W regionie Lubelszczyzny pojawia się coraz więcej firm, które zajmują się zbiórką złomu
elektrycznego i elektronicznego. Generalnie firmy te jak do tej pory zajmują się przede
wszystkim segregacją i demontaŜem sprzętu elektrycznego i elektronicznego, po czym
poszczególne frakcje są sprzedawane głównie do zakładów znajdujących się poza granicami
Polski. W związku z zapowiedziami płynącymi z Unii Europejskiej, dotyczącymi
przeznaczania coraz większych nakładów finansowych na utylizację sprzętu elektronicznego
zasadne wydaje się poszukiwanie sposobów odzysku metali z e-złomu. Jak wiadomo
recykling przynosi wymierne korzyści ekonomiczne. NaleŜą do nich: ograniczenie ilości
składowanych odpadów, oszczędzanie rzadkich zasobów naturalnych, zmniejszanie
nakładów energii oraz emisji zanieczyszczeń podczas procesu odzysku w porównaniu z
wydobywaniem w kopalniach. Jak wykazano podczas przeprowadzonych badań, opłacalny
ekonomicznie jest odzysk metali szlachetnych (Au, Pd, Pt). Przy okazji odzysku metali
szlachetnych moŜna odzyskiwać takŜe inne pierwiastki, szczególnie waŜny jest odzysk tzw.
metali specjalnych takich jak: Ga i In. W literaturze moŜna znaleźć doniesienia dotyczące
odzysku metali z telewizorów, odtwarzaczy CD, odtwarzaczy MP3 jednak brak publikacji na
temat odzysku metali cennych z telefonów komórkowych. Jak do tej pory większość ludzi
odkłada zuŜyte telefony komórkowe do szuflady. Za kilka lat ilość zuŜytych telefonów
komórkowych tak znacząco wzrośnie, Ŝe zacznie to stanowić powaŜny problem. Jeśli firmy
zajmujące się utylizacją sprzętu elektronicznego będą miały moŜliwość łatwego dostępu do
technologii odzysku metali z e-złomu a jednocześnie zostaną do tego zachęcone funduszami
z Unii Europejskiej, to zapewne skorzystają z takiej szansy. W pracy doktorskiej zajęto się
głównie poszukiwaniem nowych układów ekstrakcyjnych i jonowymiennych dotyczących
selektywnego wydzielania jonów galu(III) i indu(III). Uzyskane układy zastosowano do
wydzielania jonów galu(III) z polijonowego roztworu uzyskanego z hydrometalurgicznego
roztwarzania płytek obwodów drukowanych z telefonów komórkowych. Najcenniejszym
składnikiem takiego roztworu są metale szlachetne. Stwierdzono, iŜ naleŜy je zawsze
wydzielać na początku procesu ze względu na to, Ŝe późniejsze wydzielanie powoduje
znaczne straty ich zawartości. Przy okazji wydzielania pierwiastków szlachetnych zasadne
wydaje się wykorzystanie prostych zabiegów w celu wydzielenia metali specjalnych, na które
przemysł elektroniczny wykazuje bardzo duŜe zapotrzebowanie, a ich zasoby naturalne są
szacowane na kilkadziesiąt lat.
W chwili obecnej prowadzone są rozmowy z jedną z wiodących na Lubelszczyźnie firm
zajmujących się zagospodarowywaniem i recyklingiem odpadów elektrycznych i
elektronicznych, firmą „Polska Korporacja Recyklingu”, która jest zainteresowana
badaniami dotyczącymi odzysku metali z telefonów komórkowych.