Show simple item record

dc.contributor.authorGarcia, José Augusto
dc.date.accessioned2022-01-26T12:20:26Z
dc.date.available2022-01-26T12:20:26Z
dc.date.issued2021-12-03
dc.identifier.citationGARCIA, José Augusto. Monitoramento de um processo de lixiviação de cobre em placas de circuito impresso por meio da análise direta de sólidos e uso de Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). 2021. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15504.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15504
dc.description.abstractThis PhD thesis was developed at CTI Renato Archer, Campinas-SP and was based on a hydrometallurgical process, on an industrial scale, applied to the recovery of metals in discarded printed circuit boards (PCBs). The objectives of this work were the optimization and monitoring of a specific step of the hydrometallurgical process, that is, the leaching step of Cu present in PCBs. In the first stage of the studies, a fractional factorial design of experiments (25-1) was carried out, resulting in 16 experiments with the objective of evaluating and optimizing the copper leaching process. The variables studied were: i) concentration of NH4OH (mol.L-1); ii) concentration of (NH4)2SO4 (mol.L-1); iii) flow of O2 (L.h-1); iv) leaching time (h); v) solid/liquid ratio (kg.L-1). In the factorial design of experiments responses, the concepts of mass balance were used and the conversion factors of solid state metals to a solution (Xm) were calculated. In this way, the Xm of Cu and Au present in the ‘discarded PCBs were calculated, in addition, because it is an optimization of an industrial scale process, another answer evaluated was the operational cost of the process for Cu extraction (OCPCu). With the use of chemometric tools, it is concluded, therefore, that the proposed chemical system can present a Cu extraction with approximately 89% efficiency, high selectivity and an acceptable operating cost if the following process parameters are obeyed: i) [NH4OH] = 6,5 mol.L-1; ii) [(NH4)2SO4] = 2,0 mol.L-1; iii) flow of O2 = 240 L.h-1; iv) leaching time = 3 horas; v) solid/liquid ratio = 0,1 kg.L-1. In another stage of the work, an alternative analytical method to control the copper leaching step in PCBs was evaluated, using LIBS. After analyzing the LIBS and properly processing the data obtained, contour graphs were generated with the intensity values of the Cu spectral signal, at 324,754 nm, for each sampling point (laser pulse), enabling the mapping of the surface of the sample analyzed based on the presence of Cu. It is concluded that the combination of LIBS with chemometric tools for the treatment of spectral data and the use of signal intensity maps to compare different Cu extraction conditions proved to be a fast and efficient method for the evaluation of the leaching process, with the advantage of requiring a relatively less complex sample preparation compared to determinations performed at ICP OESeng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAnálise diretapor
dc.subjectResíduos eletroeletrônicospor
dc.subjectDesign of experiments (DOE)eng
dc.subjectLaser-Induced Breakdown Spectroscopyeng
dc.titleMonitoramento de um processo de lixiviação de cobre em placas de circuito impresso por meio da análise direta de sólidos e uso de Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)por
dc.title.alternativeMonitoring a copper leaching process on printed circuit boards through direct analysis of solids and use of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)eng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Pereira Filho, Edenir Rodrigues
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3394181280355442por
dc.description.resumoEsta tese de doutorado foi desenvolvida no CTI Renato Archer (Campinas-SP), com a proposição de um processo hidrometalúrgico em escala industrial e aplicado para a lixiviação de metais em placas de circuito impresso (PCBs). Os objetivos foram a otimização e o monitoramento de uma etapa específica do processo hidrometalúrgico (lixiviação do Cu). Na primeira etapa dos estudos foi realizado um planejamento fatorial fracionário (25-1), resultando em 16 experimentos para avaliar e otimizar o processo de lixiviação do Cu. As variáveis estudadas foram: i) concentração de NH4OH (mol.L-1); ii) concentração de (NH4)2SO4 (mol.L-1); iii) fluxo de O2 (L.h-1); iv) tempo de lixiviação (h); v) relação sólido com líquido (kg.L-1). Para as respostas do planejamento foram utilizados os conceitos de balanço de massas e calculado os fatores de conversão dos metais Cu e Au do estado sólido para uma solução (Xm). Por se tratar da otimização de um processo em escala industrial, foi avaliado o custo operacional do processo para a extração do Cu (COPCu). Com a utilização das ferramentas quimiométricas concluiu-se, portanto, que o sistema químico proposto pode apresentar uma extração de Cu com aproximadamente 89% de eficiência, alta seletividade e um custo operacional aceitável se forem obedecidos os seguintes parâmetros do processo: i) [NH4OH] = 6,5 mol.L-1; ii) [(NH4)2SO4] = 2,0 mol.L-1; iii) fluxo de O2 = 240 L.h-1; iv) tempo de lixiviação = 3 horas; v) relação sólido com líquido = 0,1 kg.L-1. Em outra etapa do trabalho foi avaliado um método analítico alternativo para controlar a etapa de lixiviação do Cu em PCBs, empregando a técnica LIBS. Após a análise por LIBS e o tratamento adequado dos dados obtidos, foram gerados gráficos de contorno com os valores de intensidade do sinal espectral de Cu (324,754 nm), para cada ponto de amostragem, possibilitando o mapeamento da superfície da amostra analisada com base na presença de Cu. A combinação da LIBS com ferramentas quimiométricas para tratamento dos dados espectrais e a utilização de mapas de intensidade de sinal para comparar diferentes condições de extração de Cu mostrou rapidez e eficiência para a avaliação do processo de lixiviação, com a vantagem de requerer um preparo de amostra relativamente menos complexo quando comparado com as determinações realizadas no ICP OESpor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::METODOS OTICOS DE ANALISEpor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7138636023119781por


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil