含铜废硝酸蚀刻液电化学处理工艺研究

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印刷线路板(PCB)加工行业产生的大量含铜废蚀刻液是一类较难处理的危险废液,其中的铜、镍等金属离子会对环境造成巨大的危害,根据国家生态环境环保法律法规的要求,必须对此类废液进行处理,同时要对其中金属成分最大程度回收。近年铜价格增幅明显,有很大的经济回收价值。本文对电化学方法处理含铜的废硝酸蚀刻液工艺进行研究,主要包括以下三个方面:(1)对废硝酸蚀刻液的铜离子去除并回收的电解法工艺研究只改变电解时的电流密度和电压,观察该过程中各指标的变化,包括回收率、库伦效率、能耗和电沉积铜的形貌和抗拉强度等。通过实验数据发现,镍不会在阴极沉积;电流密度或电压增大时,铜的沉积速度相应升高;电解时间越长,铜的回收率越高,可达98%。综合比较各种因素,200.0 A·m-2是最适合的电解条件,此时沉积速度较慢约为0.25 kg·m-2·h-1,电流效率约为85%,能耗在1500 kWh·t-1左右,沉积形貌好,抗拉强度可达226 MPa,达到铜的回收要求。(2)添加剂对铜电沉积工艺的影响通过投加添加剂进一步改善电沉积铜的品质,考察了硫脲、抑烟剂、聚乙二醇(PEG)和明胶分别对电沉积过程的影响,对铜的沉积形貌、晶体结构和抗拉强度的影响,发现抑烟剂对铜的电沉积起恶化作用,明胶、PEG和硫脲都有促进效果,且作用效果硫脲>明胶>PEG,其中5 mg·L-1的硫脲作用效果较好,表现在此浓度下的沉积层最为平整致密,抗拉强度最高为286.45 MPa。(3)含铜硝酸废液处理与资源化工艺应用研究基于电解试验和添加剂实验结果,初步设计了适用于该废酸样品的电解处理工艺设计,结合常规电解槽、电渗析装置、和旋流电解装置设计了处置能力150 m3/月的成套废酸再生工艺线,同时实现铜的高效回收。
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