[發明專利]從廢舊LED器件中回收納米二氧化鈦和金屬的方法和應用

在審

• 申請號: 202211128829.0
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115537561A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 詹路;許振明;張永亮
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B15/00;C22B23/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C01G23/047
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務所 31319
• 代理人: 夏思秋

本發明公開了一種從廢舊LED電子器件中回收納米二氧化鈦以及金屬支架鐵銅鎳的方法，將廢舊砷化鎵LED經過水熱?氨水?氧化體系處理，可氧化去除廢舊LED中的有機樹脂，從而回收剩余LED中的無機物部分。其中，無機物部分主要為LED的金屬支架鐵銅鎳以及二氧化鈦。隨后采用篩網，根據二氧化鈦與金屬支架的尺寸差異，將二者分開。然后采用過濾回收納米二氧化鈦。最后將兩者分別放入烘箱中烘干，最終得到純度高于97％的納米二氧化鈦與無雜質的LED的金屬支架鐵銅鎳。本發明還公開了所述方法在從廢舊LED電子器件中回收納米二氧化鈦以及金屬支架鐵銅鎳的應用。

技術領域

本發明屬于電子廢棄物中納米級無機填料以及金屬的回收、再利用、資源化技術領域，具體涉及一種從廢舊LED中回收納米二氧化鈦和金屬的方法和應用。

背景技術

LED也稱為發光二極管，是將電能轉化為光能的一種常見的電子元件。由于其節能、長壽命、無汞的特性，其使用在過去十年中急劇上升。LED廣泛應用于顯示屏、液晶顯示器、手機背光源和普通照明。更重要的是，出于節能等原因，許多國家和地區正在實施立法，逐步淘汰白熾燈，推廣使用LED燈，這意味著未來LED的使用量必然會快速增長。廢舊LED主要由白色樹脂、透明環氧樹脂、金屬支架、金屬引線和芯片組成。它含有金銀等貴金屬和鎵銦等戰略金屬，主要集中在芯片和金屬引線中。同時，作為一種新型電子垃圾，LED在歐盟、加拿大、美國等部分地區被列為危險垃圾。由此可知，LED具有資源化的一面的同時，也有潛在環境污染的風險。因此，有必要以綠色無害的方式處理LED廢物。

目前已有一些關于從LED中回收金屬的研究。可以參考的一些廢棄LED回收的方法，如機械分離、真空冶金分離、火法冶金、濕法冶金以及生物浸出等方法。在上述方法中，除了火法冶金外，其余方法都不能提供分解廢棄LED中有機樹脂的綠色環保的解決方案。火法冶金在處理有機樹脂過程中，也存在形成二惡英和釋放毒素的風險。以往對廢棄LED回收利用的研究主要集中在金屬的回收利用，而忽略了有機封裝材料等有害物質的去除。非金屬無機物的回收也同時被忽略了，比如樹脂中的無機填料。

在LED封裝材料中占很大比例的填充物TiO₂在之前的回收過程中被忽略了。TiO₂因其高導熱性(約11.7W/m-K)、低熱膨脹系數(8.6ppm/℃)、高電阻率、無毒特性而被廣泛用作聚合物復合材料中的填充材料。TiO₂的加入可以提高聚合物材料的機械性能和熱穩定性，例如拉伸、彎曲和介電強度。LED封裝材料中的TiO₂不僅可以提高樹脂的導熱性，還可以提高反射效果，增強LED光的輸出。因此，在回收廢舊LED中，金屬回收的同時，占很大比例的填充物二氧化鈦填料也應受到足夠的重視。

發明內容

本發明的目的在于解決由于廢棄LED不當處理造成的資源浪費和環境污染問題，提出了一種高效、綠色的回收LED中納米二氧化鈦和金屬的方法和應用。實現了廢舊LED中有機樹脂的無害化處理，納米二氧化鈦和金屬的資源化回收。

水熱法在密閉反應容器中以水為溶劑，是一種綠色、無毒、無污染的方法。水熱法用于創造更清潔、更安全、更環保的化學工藝。它可以支持離子、極性非離子和自由基反應。更重要的是，單個水分子可以作為反應物或催化劑參與反應。本發明創新提出一種經過一定條件的水熱-氨水-氧化體系處理從廢舊LED中回收得到純度高于97％的納米二氧化鈦與無雜質的LED的金屬支架鐵銅鎳的方法。本發明通過水熱-氨水-氧化體系水解-氧化去除廢舊LED中的有機樹脂，從而剩余LED中的無機物部分。無機物部分主要為LED的金屬支架鐵銅鎳以及二氧化鈦。隨后采用篩網，根據二氧化鈦與金屬支架的尺寸差異，將二者分開。然后采用過濾回收納米二氧化鈦。將金屬支架鐵銅鎳以及二氧化鈦分別放入烘箱中烘干，最終得到高純度的納米二氧化鈦與無雜質的LED的金屬支架鐵銅鎳。

實現本發明目的的具體技術方案是：