综述：通过化学和生物方法对平板显示器进行先进处理：未来的前景

《REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY》：Advanced treatment of flat panel displays through chemical and biological methods: promises for the future

本综述系统阐述了平板显示器(FPD)回收领域的前沿进展，重点探讨了化学与生物方法协同处理废弃FPD的创新策略。文章深入剖析了FPD的复杂组分（特别是氧化铟锡(ITO)和有机化合物），全面评述了传统预处理技术与新兴生物技术的优劣，特别强调了湿法冶金和生物冶金在金属溶解与回收中的关键作用。通过对产业链各环节的深入分析，为构建符合循环经济原则的、高效环保的FPD资源化路径提供了重要理论依据和技术指引。

　　

平板显示器回收的挑战与机遇

随着全球电子产品消费量激增，废弃平板显示器(FPD)已成为电子废弃物的重要来源。2022年全球FPD产能达3.27亿平方米，同期电子废弃物总量达6200万吨，其中约10%来自废弃屏幕。FPD中富含铟(In)、锗(Ge)、镓(Ga)等关键金属，其中铟的浓度比天然矿石高10-100倍，但当前回收率不足1%。欧盟地区作为铟的主要消费市场，面临原材料进口依赖度高与回收技术不成熟的双重挑战。

FPD材料特性解析

FPD主要包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)和量子点发光二极管(QLED)等技术类型。其核心材料氧化铟锡(ITO)由In₂O₃(80-90%)和SnO₂(10-20%)组成，铟含量通常在100-300 mg/kg。此外，FPD中含有大量有机化合物，包括液晶单体(LCM)、阻燃剂和聚合物材料。近年研究发现，废弃LCD面板中可检测到64种液晶单体，其中氟代联苯和联苯类单体占比超过90%，这些物质可能通过电子废弃物处理过程释放到环境中，成为新兴污染物。

回收技术前沿进展

预处理技术是提升回收效率的关键环节。机械法（如砂磨刷洗）可去除96.2%的ITO层；热解法（450℃）能有效分解有机物，但可能产生有毒副产物；磁选法利用铟在铁磁性组分中的富集特性，为新式预处理提供思路。

湿法冶金仍是当前主流技术，盐酸(HCl)和硫酸(H₂SO₄)对铟的浸出效率显著高于硝酸(HNO₃)。在优化条件下（温度90℃，酸浓度2 mol/L），铟浸出率可达95%以上。有机酸（如草酸、柠檬酸）作为环境友好型浸出剂，展现出良好应用前景。

生物冶金技术呈现突破性进展。自养菌（如氧化亚铁硫杆菌）和异养菌（如黑曲霉）通过分泌有机酸实现金属溶解，铟回收率最高达100%。特别值得关注的是，醋酸菌科细菌不仅能降解FPD中的有机组分，其代谢产生的细菌纤维素(BC)还具有高附加值应用潜力。

金属回收创新策略

溶剂萃取法中，二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)对铟的萃取选择性最佳，可使铟浓度提升236倍。离子液体等绿色溶剂虽具有低挥发性优势，但高粘度限制其应用。生物法回收展现出独特优势，藻类生物质对铟的吸附容量达48-63 mg/g，希瓦氏菌可实现铟的生物富集浓度提升4300倍。生物还原技术还能合成氧化铟(In₂O₃)、硫化铟(In₂S₃)等纳米材料，其性能优于传统化学合成产物。

分析技术挑战

FPD复杂基体对分析提出特殊要求。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线荧光光谱(XRF)是元素分析的主要手段，但需克服基体效应和元素干扰问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)新技术可实现0.3 mg/kg检出限，为快速筛查提供可能。

未来展望

构建FPD循环经济体系需多方协同：政策层面应加强废弃物收集监管，技术层面需开发选择性好、能耗低的回收工艺。生物技术特别是微生物代谢工程，在有机组分降解、金属选择性回收方面展示出巨大潜力。深入解析微生物与FPD材料的相互作用机制，将为发展绿色回收技术提供新范式。