Urban mining of precious metals from electronic waste (e-waste) has been gaining attention these days as profitable and eco-friendly business. Currently, urban mining is conducted by pyrometallurgy and hydrometallurgy techniques. As a more sustainable method than pyrometallurgy, many adsorbents have been developed to recover precious metals from e-waste leachate in hydrometallurgy processes. However, selective recovery of precious metals from e-waste solution is still challenging, since precious metals exist at very low concentrations compared to other common metals. In this study, 10 different covalent organic polymers (COPs) with chelate functionality were newly developed to selectively capture precious metals. Four of phenazine-linked porphyrin polymers and three of alkyl-linked porphyrin polymers exhibited remarkable selectivity toward precious metals, especially gold with fast adsorption and high capacities. Nitrile, amidoxime, and pyrazole-based polymers showed the control of metal adsorption properties by employing different functional groups. The developed polymers were investigated in the aspects of metal selectivity, capacity, chemisorption, reduction mechanism, adsorption kinetics, and desorption. Furthermore, the polymers could recover the gold effectively from actual e-waste eluate, confirming the practical applicability of the developed polymers.
도시 광산은 전자제품 폐기물에서 귀금속을 재생산하는 것을 의미하며 자원매장량이 적고 지역 편향적인 천연 광석을 대체할 수 있다는 점에서 점차 주목받고 있다. 현재 전자제품 폐기물에서 유가금속을 회수하는 기술로는 건식야금과 습식야금이 대표적이다. 건식야금보다 친환경적이고 설비 접근이 용이한 습식야금에 적용할 수 있는 귀금속 흡착제들이 많이 개발되어왔으나, 전자제품 폐기물의 다양한 금속에서 적은 농도로 존재하는 귀금속을 선택적으로 흡착하기는 어려웠다. 이 연구에서는 귀금속을 선택적으로 흡착하기 위해 킬레이트 기능성을 갖춘 총 10가지의 공유결합 유기 고분자 흡착제가 개발되었다. 페나진 연결 포르피린 고분자 4종과 알킬 연결 포르피린 고분자 흡착제 3종은 금 이온에 뛰어난 선택성을 보였으며, 금 이온을 빠르고 효율적으로 흡착하여 높은 흡착능을 보였다. 나이트릴, 아미독심, 파이라졸 기반의 고분자는 기능기에 따른 유가금속 흡착 성질의 변화를 보여주었다. 고분자는 견고한 구조로 제조되어 금속 선택성, 흡착능, 화학적 흡착과 환원 메커니즘, 흡착 속도 및 흡착된 금속의 회수의 측면에서 연구되었다. 또한 실제 전자제품 폐기물에 함유된 금속을 용해한 용액에 개발된 고분자를 적용했을 때 금을 선택적으로 회수할 수 있어 실제적 응용 가능성도 확인하였다.
