电子废弃物（e-waste）的累积不仅带来环境危害，还导致金、银、铜及稀土元素等有价金属的流失。传统湿法冶金浸出剂，包括氰化物、硫代硫酸盐和王水，虽具高效性，但毒性极高并产生大量二次废物。本综述考察了更绿色的替代方案——离子液体（Ionic Liquids, ILs）、超临界流体（Supercritical Fluids, SCFs）和深共晶溶剂（Deep Eutectic Solvents, DESs）——评估了其浸出效率、操作条件及环境表现。尽管这些方法具有可调性质、生物降解性和减排等优势，但在毒性控制、回收效率和商业可扩展性方面仍面临挑战。综述强调了知识空白，指出工艺优化的必要性，并讨论了工业应用所需的监管和基础设施考量。总体而言，本研究提供了比较评估，以支持开发可持续且具有经济可行性的电子废弃物回收技术。
1 引言
全球电子废弃物产量持续增长，预计将从2021年的5360万吨增至2030年的7470万吨。这类废弃物富含钯、铂、铜、银、金等高价值金属，年估值超过570亿美元。从垃圾中回收这些金属对于经济的可持续发展和减轻采矿及不当处置造成的环境损害至关重要。传统回收技术常对生态系统造成危害，凸显了对更生态友好策略的需求。湿法冶金（Hydrometallurgy）是从矿石和工业废料（包括电子废弃物）中提取金属的成熟技术，相比火法冶金（Pyrometallurgy），其能耗更低且能选择性回收高纯度金属。该过程通常包括三个主要步骤：浸出（将金属从固体基质中溶解）、净化（去除杂质）和回收（沉淀或提取纯金属）。浸出剂是实现这一过程的溶剂，传统浸出剂如氰化物、王水和硫代硫酸盐虽效率高，但存在严重环境风险。例如，氰化物虽能有效溶解金，但剧毒且威胁水生环境；硫代硫酸盐虽毒性较低，但若处理不当仍会污染土壤和水体。这些环境问题推动了针对危险性更低、可持续性更强的浸出剂的探索。离子液体（ILs）、超临界流体（SCFs）和深共晶溶剂（DESs）为此提供了有前景的替代方案。ILs是熔点接近室温的熔融盐，其低挥发性降低了空气污染风险，高回收率提升了可持续性，但合成成本高且可能存在毒性。SCFs特别是超临界二氧化碳（SC-CO2）能与过氧化氢等助溶剂结合提取贵金属，萃取率可达85%，但高压设备和规模化难题待解。DESs成本低廉、无毒且可生物降解，在常温常压下即可实现高达99%的金回收率，更具能源效率和可扩展性，但其环境影响和长期稳定性仍在评估中。本文批判性地综述了这些绿色浸出剂在电子废弃物金属回收中的性能、工艺和操作条件，并结合亚洲发展中国家的政策框架探讨了其实际应用障碍。
2 电子废弃物的来源与组成
全球电子废弃物增长速率令人担忧，预计将从2019年的5360万吨增至2030年的约8200万吨。2022年全球产生了6200万吨电子废弃物，人均7.8公斤。大型家电、IT设备和小型废弃设备构成了电子废弃物的主体。按设备类型划分，2023年全球电子废弃物中，小型消费电子产品（如微波炉、风扇、烤面包机）占32.5%，大型家电（如洗衣机、炉灶）占24.5%，温控设备（如冰箱、空调）占20.1%，屏幕和显示器占12.5%，小型IT和电信设备（如路由器、手机）占8.7%。然而，仅有17.4%的电子废弃物通过正规途径回收，大部分被不当处置或运往发展中国家，采用危险的非正式回收方法。电子废弃物本质上是复杂的异质混合物，包含塑料（21%）、其他材料（16%）和各类金属（63%）。印刷电路板（PCBs）是最复杂的类型，含有铜、铁、铝等贱金属及铅、铬、砷等重金属。报废光伏面板（PV panels）的废弃物量预计在未来几十年显著上升，到2050年将占全球电子废弃物总量的78%。废存储模块（WMMs）含有高纯度的铜（10 wt%）和金（0.7 wt%）。废锂离子电池（LIBs）则包含锂（7.09 wt%）、钴（60.2 wt%）、镍（80 wt%）、铜（5%-10%）、锰、铝（3%-8%）及石墨（10%-25%），通过回收技术可回收95%-99%的钴、90%以上的镍以及50%-90%的锂。
3 金属回收的湿法冶金过程
湿法冶金主要通过化学浸出剂溶解金属来实现回收，核心步骤包括浸出、净化和金属回收。传统浸出剂如氰化物、硫代硫酸盐和王水因高效而被广泛应用。氰化物是金和银提取的标准试剂，通过与金形成稳定的可溶性氰络合物实现溶解，但其剧毒性对公共健康构成严重威胁，且废液处理成本高昂。硫代硫酸盐作为氰化物的替代品，毒性较低，但反应化学复杂难以控制，且金属回收率较低，再生困难导致消耗量大。王水是硝酸和盐酸的混合物，能高效溶解金、铂等贵金属，但强腐蚀性要求使用特种设备，产生的有毒烟雾和高危废液增加了操作的复杂性和成本。相比之下，新兴的绿色浸出剂如离子液体（ILs）、深共晶溶剂（DESs）和超临界流体（SCFs）提供了更环保的选择。ILs能在不使用传统酸的情况下溶解多种金属，且挥发性低；DESs通常无毒且可生物降解；SCFs则在操作结束后几乎无残留。尽管这些技术在降低环境影响和提高选择性方面潜力巨大，但目前仍处于发展阶段，在可扩展性、成本效益和长期稳定性方面仍需进一步验证。
4 浸出剂的环境、健康与可持续性影响
浸出剂的选择需权衡环境与健康风险。传统浸出剂（氰化物、硫代硫酸盐、硫脲、王水）急性毒性高，人类健康风险大，生物降解性差，废物处理复杂。氰化物对人类致死剂量极低，且能在水体中长期残留；硫代硫酸盐分解可能产生硫化氢等有毒物质；硫脲被列为致癌物；王水则具有强腐蚀性和挥发性。虽然这些风险已有成熟的监管和治理框架，但合规成本高昂。绿色浸出剂的风险则更为复杂：ILs虽然挥发性低，但某些种类对水生生物具有高毒性，且生物降解性差，长期积累可能造成生态风险，其合成过程本身也可能产生环境负担；DESs的毒性取决于具体组分，某些含金属盐或强酸的DESs具有潜在风险，其对生态系统和人类健康的长期影响研究尚不充分；SCFs（特别是SC-CO2）本身环境友好，但常用的助溶剂（如过氧化氢）可能引入新的危害，且高压设备带来的职业安全风险和高能耗可能抵消其环境收益。综合来看，可持续性评估不应仅基于单一指标，而需结合生命周期评价（LCA）和技术经济分析（TEA），避免将环境负担从使用阶段转移到上游生产阶段。没有一种浸出剂可以被绝对定义为“绿色”，其适用性取决于原料成分、目标金属、工艺集成度及能源结构等多种因素。
5 基于离子液体（ILs）的浸出剂
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的盐类，在室温或近室温下呈液态。其独特的结构赋予了低熔点、低蒸气压、高热稳定性和宽电化学窗口等特性，被称为“设计型溶剂”。ILs通过阴阳离子的组合设计，可调节粘度、溶解度、密度和疏水性，以适应特定的金属回收需求。研究表明，ILs在回收稀土元素（如钕、镝）、碱金属（锂）、过渡金属（铜、钴、锌）及贵金属（金、银、钽）方面表现出色。例如，使用[Hbet][Tf2N]可在80°C下于20分钟内实现对钕铁硼磁体中稀土元素的高效浸出；[Bmim][PF6]混合体系对手机废弃物中铜的回收率可达92.65%；功能化的离子液体如[ACh][Tf2N]在低盐度、低酸度条件下对金（III）的萃取效率接近98.98%。尽管ILs显示出巨大的应用潜力，但其高昂的合成成本、在某些体系中较差的生物降解性以及对特定金属的回收选择性不足，仍是限制其大规模工业应用的主要瓶颈。
6 基于超临界流体（SCF）的浸出剂
超临界流体是指处于临界温度和压力之上的物质，兼具气体的扩散性和液体的溶解能力，其性质可通过调节压力和温度精确控制。SC-CO2因其无毒、不易燃、化学惰性且易于从产物中分离，成为最常用的介质。SCFs不仅能用于金属萃取，还能有效分解电子废弃物中的顽固有机基质，如集成电路封装用的环氧树脂和溴化环氧树脂（BER），通过自由基反应将其转化为小分子有机物。研究显示，SC-CO2结合助溶剂（如甲醇、丙酮、H2O2、KOH等）可从镍氢电池中回收稀土元素（回收率约90%），从废旧电容中回收钽（回收率97.1%），从PCB中回收铜（回收率90%）和贵金属银、钯（回收率分别达96.4%和93.7%）。此外，超临界水氧化（ScWO）技术也被用于处理荧光灯粉和锂电池正极材料，实现了稀土和钴、锂等金属的高效提取。尽管SCFs技术在处理复杂电子废弃物方面优势明显，但维持超临界状态所需的高压设备投资巨大，且能耗较高，这对其工业化推广构成了主要挑战。
7 基于深共晶溶剂（DESs）的浸出剂
深共晶溶剂是由氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）组成的低共熔混合物，通常具有低蒸气压、低成本、制备简单且环境友好等特点。DESs通过氢键作用与金属离子配位，实现金属的选择性溶解。在锂离子电池回收领域，氯化胆碱-柠檬酸（ChCl-Citric acid）DES可实现81%的钴回收；氯化胆碱-乙二醇（ChCl-EG）DES对钴和锂的浸出效率均可超过90%。对于稀土元素，基于三辛基氧化膦和癸酸的疏水性DES对镧和铈的萃取效率分别达到96%和98%。此外，DESs还可与电化学沉积技术结合，实现金和钯的同时电浸出与沉积，电流效率高达85%-100%。虽然DESs展现了优异的浸出性能和较低的毒性，但部分体系需要较高的反应温度（如180°C）和较长的时间（如12小时），且溶剂的回收再利用效率及长期稳定性仍需深入研究，以验证其在工业规模上的经济可行性。
8 亚洲发展中国家的电子废弃物立法政策
发达国家拥有先进的设施和技术处理电子废弃物，但大量废弃物被转运至经济欠发达的发展中国家。亚洲的许多发展中国家（如中国、印度、巴基斯坦、孟加拉国、尼泊尔）长期以来面临电子废弃物非法进口和非正规处理的挑战。近年来，这些国家相继出台了相关法规。中国自2000年起禁止电子废弃物进口，并于2012年实施生产者责任延伸制度（EPR），要求制造商负责产品的回收处理。印度自1986年《环境保护法》以来不断完善法规体系，2011年专门出台《电子废弃物管理规则》，并在2016年扩大责任主体范围。巴基斯坦虽签署了《巴塞尔公约》并制定了《环境保护法》，但执法力度薄弱。孟加拉国于2021年正式颁布《危险废物（电子废弃物）管理规则》。尼泊尔的《固体废物管理法》（2011年）虽涵盖电子废弃物，但缺乏具体的资源回收细则。总体来看，这些国家的法律框架虽已建立，但在执行层面仍面临诸多困难。
9 电子废弃物管理的监管、经济和产业挑战
尽管立法不断完善，发展中国家在电子废弃物管理上仍面临严峻挑战。政策层面，法规往往碎片化且重叠，监管机构人力与技术能力不足，导致执行力弱；EPR制度虽已引入，但合规性差且未有效纳入非正规部门。经济层面，正规回收系统资本密集，缺乏财政激励，使得低成本的非正规回收占据主导。工业层面，技术成熟度（TRL）低，先进回收技术多停留在实验室或中试阶段，缺乏熟练劳动力和产学研合作，阻碍了技术转化。这些问题共同导致了环境与健康风险的持续存在，并制约了可持续回收技术的推广。
10 结论与展望
离子液体、超临界流体和深共晶溶剂代表了电子废弃物金属回收的范式转变。相比传统方法，这些新兴浸出剂显著降低环境负荷，具有更高的选择性和更温和的操作条件。未来的研究应聚焦于设计集成的混合提取平台，结合技术经济评估和全生命周期分析，推动这些技术从实验室走向工业化。鉴于关键金属需求的激增和传统开采环境成本的上升，采用绿色浸出系统已不再是一种选择，而是实现循环材料经济和重塑电子废弃物管理可持续格局的必然要求。
