Lixiviación del Oro Contenido en Chatarra Electrónica Utilizando Carbenos Enmascarados

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías

División De Ciencias Básicas

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“Lixiviación del Oro Contenido en Chatarra Electrónica Utilizando Carbenos Enmascarados”

Tesis profesional que para obtener el grado de

Maestro en Ciencias en Química

Presenta

Q. Luis Alonso Sánchez Castro

Director de Tesis

Dr. Maximiliano Bárcena Soto

Codirector de Tesis

Dra. Sara Angélica Cortés Llamas

Guadalajara, Jalisco. Enero del 2023

Este trabajo ha sido realizado en el Laboratorio de Síntesis Orgánica del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, de la Universidad de Guadalajara, con el apoyo de la beca de posgrado CONACYT (número de becario 1028541).

1.        RESUMEN        10

2.        INTRODUCCIÓN        11

3.        ANTECEDENTES        12

4.        JUSTIFICACIÓN        28

5.        HIPÓTESIS        29

6.        OBJETIVO GENERAL        30

6.1.        OBJETIVOS PARTICULARES        30

7.        METODOLOGÍA        31

7.1.        Consideraciones generales        31

7.2.        Preparación del 1,3-dimetilimidazolio-2-carboxilato (1a)        31

7.3.        Lixiviación con oro en polvo        32

7.3.1.        Etapa 1 selección de condiciones para la lixiviación del oro.        32

7.3.2.        Etapa 2. Condiciones óptimas para lixiviación de oro        32

7.3.3.        Cuantificación de la lixiviación de Au        33

7.3.4.        Escalamiento de la reacción y aislamiento del compuesto.        34

7.4.        Recolección y selección del material de desecho electrónico        35

7.5.        Lixiviación en el material de desecho electrónico        37

8.        DISCUSIÓN Y RESULTADOS        38

8.1.        Etapa I: Estudio de la lixiviación con Au0 metálico utilizando MS-ESI+        40

8.2.        Etapa II: Análisis Taguchi        45

9.        CONCLUSIONES        53

10.        BIBLIOGRAFÍA        54

INDICE DE ESQUEMAS

Esquema 1. Precursores de NHC enmascarados reportados en la literatura.5        23

Esquema 2. Mecanismo propuesto por Holbrey et al. para la síntesis del 1,3-dimetilimidazolio-2-carboxilato (1a).21        24

Esquema 3.  Síntesis de carbenos de cobre(II) con ligantes NHC, a partir de carbenos enmascarados.22        24

Esquema 4. Transformación reversible de aductos NHC-CO2 en sales de [NHC(H)][HCO3] vía la generación de NHC.5        25

Esquema 5. Síntesis de complejos catiónicos Au(I)-bis(NHC) a partir de oro metálico.20        26

Esquema 6. Reacción de transmetalación en la síntesis de complejos catiónicos.        26

Esquema 7. Proceso de obtención de material de Desechos Electrónicos (DE).28        36

Esquema 8. Síntesis de 1,3-dimetilimidazolio-2-carboxilato.21        38

Esquema 9. Reacción general de lixiviación de Au0, utilizando Cu(I) como agente transmetalante.        41

Esquema 10. Reacción general de generación de complejo Au(I)-bis(NHC).        41

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Representación de complejos tipo NHC.        21

Figura 2. Complejos NHC-Au(I), neutro (i) y catiónico (ii).        21

Figura 3. Espectro UV de 1a (1.15 mM) disuelto en: ACN (Línea negra) y en ACN con agua al 1% (Línea roja).        39

Figura 4. MS- ESI+ de experimento de disolución de precursor 1a con la sal de cobre (I) y ACN. (9.67 mg (0.051 mmol) de CuI, 35.53 mg (0.25 mmol) 1a en 70 mL de ACN, 24 h a temperatura ambiente.        40

Figura 5. MS- ESI+ del complejo catiónico 2c, 5 mg de Au0 (0.025 mmol), 35.5 mg de 1a (0.25 mmol), 9.67 mg de CuI (0.051 mmol), después de 48 h.        44

Figura 6. Gráfica de efectos principales para medias.        49

INDICE DE TABLAS:

Tabla 1. Composición y valores intrínsecos de los metales contenidos en PCB.        13

Tabla 2. Comparación de diferentes reactivos de lixiviación de oro.10,14,15        14

Tabla 3. Potenciales de reducción para complejos de Au+ y Au3+ en presencia de diferentes ligantes.        18

Tabla 4. Constantes de estabilidad para complejos de Au+ y Au3+.        19

Tabla 5. Preparación de curva de calibración de oro        34

Tabla 6. Determinación de oro, plata y cobre de la fracción C de Desecho Electrónico, (DE).        36

Tabla 7.  Experimentos de lixiviación de Au0 en Etapa I.        43

Tabla 8. Efecto de la temperatura en el proceso de la lixiviación de Au0.        44

Tabla 9. Factores y variables de estudio utilizando la metodología Taguchi        47

Tabla 10. Diseño Taguchi para lixiviación de oro en polvo.        48

Tabla 11. Respuesta del valor medio.        50

Tabla 12. Valores máximos de los niveles por factor.        50

Tabla 13.  Optimización de proceso de lixiviación de oro en polvo variando el contenido de agua.        51

Tabla 14. Optimización de proceso de lixiviación de oro en polvo variando la fuente de cobre.        52

ÍNDICES DE APÉNDICES:

Apéndice A        57

Apéndice B        57

Apéndice C        58

Apéndice D        59

Apéndice E        60

Abreviaturas y símbolos

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