电镀行业中含铜废水的处理与回收工艺探讨

日期: 2024-04-10 11:06:27|浏览: 38|编号: 45485

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电镀行业中含铜废水的处理与回收工艺探讨

近年来,随着电子、电镀、石化等行业的不断发展,电镀污染问题日益表层,电镀废水已成为难处理的代表性工业废水之一。 在电镀行业中,除镀件所需的电镀铜外,还常以镀铜层作为镀镍、镀锡、镀铬、镀银、镀金的底层,以提高镀件之间的结合力。母材及表面镀层及镀层的保护。 腐蚀性能。 因此,含铜废水在电镀行业中非常普遍,且此类废水通常含有多种重金属和络合剂,这给含铜废水的处理和回收利用带来了一定的困难[1]。

1、电镀含铜废水处理技术

电镀行业含铜废水主要来源于酸性蚀刻废液。 酸性蚀刻废液主要成分为氯化铜、氯化氢、氯化铵或氯化钠等,铜质量浓度为100~145mg/L,氯化氢浓度为1~4mg/L,密度为( 1.2~1.4)×103mg/L。 酸性蚀刻废液中含铜废水的处理技术与电镀废水中各种污染物的处理技术相同,主要有化学法、氧化还原法、离子交换法、电解法、膜分离法等。

1.1 化学法

化学法有中和沉淀法、硫化物沉淀法和电化学法。

中和沉淀法调节废水的pH值,使铜离子形成氢氧化铜沉淀,然后通过固液分离装置去除沉淀。 常用的中和剂包括石灰和氢氧化钠。 当pH值为9.0~10.3时,氢氧化铜形成的氧化铜溶解度最小[2]。 由于胶体沉淀困难、反应速度慢、pH值波动大、溶液中存在其他离子,特别是含有氰化物或络合剂的含铜混合废水,生产中很难达到理论最小值。

硫化物沉淀法在处理重金属废水方面具有很大的优势。 可以解决一些弱络合重金属不达标的问题。 硫化铜的溶解度远低于氢氧化铜,反应pH范围较宽。 硫化物还可沉淀部分铜离子络合物,因此无需分流处理。 但由于硫化物沉淀细小且难以沉降,其应用研究受到限制。 另外,氰化物离子的存在影响硫化物的沉淀,会溶解部分硫化物沉淀。

铁素体沉淀法是在硫酸铁法的基础上发展起来的方法。 FeSO4可使各种重金属离子形成铁氧体晶体并沉淀出来。 铁氧体的通式为FeO·Fe2O3[3]。 1974年大连造船厂等单位首先尝试[4],并成功用于处理电镀废水。 后来应用于多种金属离子电镀混合废水的处理。 铁氧体法处理电镀废水一般有还原反应、共沉淀和铁氧体生成三种工艺。 铁氧体法可一次去除多种重金属离子,净化效果好,设备简单,易于操作。 然而,重金属不能单独回收,需要消耗大量能源,且处理时间长。

1.2 氧化还原法

氧化还原法是用NaClO等氧化剂在pH值为9~10时破坏氰化物,将铜转化为氢氧化铜并沉淀。 经过NaClO预处理后,与酸洗含铜废水混合进行水合肼还原。 在碱性条件下,N2H2可与Cu(OH)2反应,将Cu2+还原为Cu+,形成土状Cu2O沉淀。 水合肼还原法用于处理含铜废水。 设备投资低,工艺操作简单。 可回收铜资源并达标排放,无二次污染。 与其他工艺相比,这是一种技术上可行、经济上合理的工艺[4]。

1.3 离子交换法

离子交换法是重金属离子与离​​子交换树脂之间进行离子交换的过程。 树脂的性能对重金属的去除有很大影响。 常用的离子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂和腐殖酸树脂。 阳离子交换树脂由聚合物阴离子和可交换阳离子组成。 离子交换法处理铜的应用实例有很多。 据实验研究认为,使用[CuCl3]2-连接型强碱性阴离子交换树脂可以有效去除废水中的游离氰化物和氰化铜离子。 在硫酸铜镀铜清洗水中,由于镀液成分比较简单,用阳离子交换离子树脂可以很容易地去除。 采用SO42型强碱阴离子交换树脂处理焦磷酸铜废水,部分处理水可回用[4]。 离子交换法是一种重要的电镀废水处理方法。 具有处理量大、出水水质好、水和重金属资源可循环利用等优点。 缺点是树脂易受污染或氧化失效,再生频繁,运行成本高。

1.4 电解法

电解法的基本原理是当电流通过电解质溶液时,溶液中的阳离子产生离子迁移和电极反应,即废水中的阳离子迁移到阴极,在阴极上发生还原反应。阴极,引起金属沉积。

含铜废水的电化学处理主要用于硫酸铜镀铜废水等酸性介质中的含铜废水。 近年来,通过实验研究,还可用于处理氰化物镀铜、焦磷酸盐镀铜废水[5,6]。 电解处理含铜废水可直接回收金属铜。 处理设备的投资和运行费用不高,管理和操作简单。 但目前处理低浓度废水时效率较低。

1.5 膜分离法

工业废水的膜处理一般采用反渗透、超滤以及两种技术的结合。 工业废水膜处理的关键是根据分离条件选择合适的膜。 利用反渗透膜分离技术处理含铜电镀废水已有不少报道[1]。 利用反渗透处理焦磷酸铜、酸性铜和氰化铜电镀漂洗液已获得成功,截留率达99%以上。 该方法对含铜络合物电镀废水的处理也有良好的效果。 其中一些已应用于工业中,与其他水处理技术结合使用时取得了良好的效果。

2、电镀中铜的回收

含铜废水回收有两大类:一是金属铜或铜化合物的回收,包括铜、氧化铜、氧化亚铜、硫酸铜、氯化亚铜和碱式氯化铜的回收;二是金属铜或铜化合物的回收。 另一种是采用电解法回收酸性再生液。

2.1 金属铜的回收方法

铜回收方法有:金属置换法、水合肼还原法、电解还原法、萃取法等。 金属置换法是根据金属活性的差异而进行的。 在酸性蚀刻废液中添加铁粉或铝粉,使氯化铜离子解离。 该方法比较简单,投资少,但回收的铜纯度低,回收率低。 此外,金属置换和析氢副反应的显着热效应使回收过程不稳定。 人们通过设备改进,包括处理池的串并联,努力提高该方法的稳定性[7]。 水合肼还原法是在稀释的酸性蚀刻废液中添加氨水。 用氢氧化钠溶液调节废液的酸度。 然后用水合肼溶液还原铜粉。 该方法得到的纳米铜粉由于可以制备导电涂料和电磁屏蔽材料,具有较高的附加值,因此该方法引起了广泛的关注。 该方法的缺点是还原剂水合脐溶液具有一定的毒性,且价格相对昂贵。 电解还原法是根据电化学原理,即酸性蚀刻废液中的氯化铜离子在阴极接受电子而被还原为铜。 电解铜有块状、片状和致密粒状。 纯度99%,回收率99%。 电解还原方法包括常规电解[8]和膜电解[9]。 萃取法首先利用萃取剂将铜以氯化铜络合物的形式从酸性蚀刻废液中萃取出来,相分离后得到萃余液。 用水、氨水或硫酸铵溶液洗脱含铜有机相中的氯离子,然后用硫酸萃取含铜有机相,得到硫酸铜溶液。 有机相用含有氯离子的水溶液再生,然后返回萃取段进行萃取。

2.2 铜盐的回收利用

回收的铜盐包括氧化铜、氧化亚铜、硫酸铜、氯化亚铜和碱式氯化铜。 回收氧化铜的方法有:中和法、喷雾焙烧法、中和酸溶解法、电解再生法等。 中和法是在预热的酸性蚀刻废液中加入预热的碱溶液,使铜离子转化为棕黑色的氧化铜沉淀。 喷雾焙烧法是将酸性蚀刻废液通过加压喷嘴喷出,在550℃的焙烧炉中以雾状分散,分解生成氯化氢和氧化铜。 采用中和法可以从酸性蚀刻废液中回收微米级氧化亚铜[10]。 中和-酸溶解法是在中和法制备氧化铜的基础上,加入硫酸溶解并冷冻结晶,制备硫酸铜晶体[11]。 硫酸置换法是在酸性蚀刻废液中添加硫酸进行置换反应。 反应后引入减压蒸馏装置排出氯化氢气体,经水吸收回收盐酸,质量分数为22%-32%。 硫酸在罐底部回收。 铜晶体[12]。 电解再生法,酸性蚀刻废液电解再生法主要有常规电解法、离子膜电解法和隔膜电解法。 酸性蚀刻废液在线电解再生方法不仅可以恢复酸性蚀刻废液原有的蚀刻性能。 并生产具有商业价值的铜。 该方法不需要添加材料,几乎不产生废液和废气。 是印制电路板制造企业实现清洁生产的最佳途径。 生产的铜可以为印刷电路板制造公司增加额外的销售收入。

江雨思等. 文献[12]总结,各国研究人员根据目标产品铜、铜盐及再生液在国内的市场前景,提出了各种回收方法。 这些方法都存在一定的缺点。 金属置换法提取铜和中和-酸溶解法制备硫酸铜方法简单,投资低。 广泛应用于小型企业; 本发明的酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液自中和法制备碱式氯化铜经济、高效,可大规模应用。 已成为大型印制电路板生产企业的回收手段。 蚀刻废液的首选方法。 离子交换法回收铜的主要难点是所用再生剂的体积要足够小,以获得浓铜溶液,但同时树脂要充分再生。 电解再生法不仅恢复了蚀刻废液原有的蚀刻效率,而且可以生产出具有商业价值的铜,成为印刷电路板制造企业的首选方法。 高效离子膜电解法是一种清洁生产方法,可以降低生产成本,增加企业效益。 它将成为酸蚀废液回收利用的研究热点。

3、含铜废水多工艺联合处理及回用

目前,电解-电渗析联合技术扩大了处理对象的浓度范围。 不仅可以处理低浓度含铜废水,也可以处理高浓度含铜废水,还可以同时处理高、低浓度废水。 刘艳艳[13]研究论证了组合技术的可行性。 金杰荣[14]通过实验研究认为,有机络合铜工艺联合还原氧化处理铁粉,处理效果好,成本低,经济、技术上可行。

4。结论

(1)回收电镀废水中的含铜废水具有较高的经济价值。

(2)处理含铜电镀废水的方案有多种。 但当含铜废水与多种污染物共存或含有络合物时,就会对含铜废水的处理和回收产生影响。 如何减少其他污染? 化学品对含铜废水处理工艺的影响以及提高铜的回收价值还需要进一步研究。

(3)对于电镀行业含铜废水的回收利用,多方法组合、联合处理工艺和自动化控制将是未来研究的重要方向。

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