PCB廢水的回收利用技術(shù)

近年來(lái)，隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，印刷電路板(PCB)的產(chǎn)量逐年增加，產(chǎn)生了大量的PCB廢水。這類(lèi)廢水不僅水量大，而且成分復(fù)雜，處理難度大。生產(chǎn)過(guò)程中的蝕刻工序會(huì)產(chǎn)生大量的銅氨絡(luò)合物廢水，其中主要重金屬是以絡(luò)合物形式存在的銅。通常采用物理和化學(xué)方法處理該復(fù)合體，以減少?gòu)U水中的重金屬和難降解有機(jī)物。廢水中的氨氮可以通過(guò)吹脫或次氯酸鈉氧化去除，但需要化學(xué)藥劑，成本較高。本文以PCB廠(chǎng)的銅氨絡(luò)合物廢水為研究對(duì)象，提出了Fenton-離子交換-DTRO-拋光樹(shù)脂工藝路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了廢水的循環(huán)利用，水質(zhì)達(dá)到GB/T11446.1-2013中EW-I標(biāo)準(zhǔn)。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

主要設(shè)備:芬頓塔、離子交換柱、DTRO圓盤(pán)管式膜、保安過(guò)濾器。主要試劑:雙氧水(AR分析純)、硫酸亞鐵(AR分析純)、硫酸(AR分析純)、氫氧化鈉(AR分析純)、D001*7螯合樹(shù)脂(工業(yè)級(jí))、拋光樹(shù)脂(浙江榮耀)

1.2實(shí)驗(yàn)用水

某線(xiàn)路板廠(chǎng)蝕刻工段的銅銨絡(luò)合清洗廢水分為堿性蝕刻、酸性蝕刻和過(guò)硫酸銨微蝕刻三種，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生的水量取樣?；旌蠌U水樣品的分析見(jiàn)表1。

1.3分析方法

PH值用pHS-3C精密酸度計(jì)測(cè)定；快速消化滴定法測(cè)定COD氨氮采用納氏試劑比色法測(cè)定。元素由ICP(電感耦合等離子體質(zhì)譜儀)測(cè)定。電阻用水質(zhì)電阻測(cè)試儀測(cè)量。

1.4實(shí)驗(yàn)原理

芬頓

芬頓原理:溶液中的過(guò)氧化氫和Fe2+離子組成的芬頓試劑具有很強(qiáng)的氧化性。Fe2+在弱酸性條件下催化過(guò)氧化氫，釋放出強(qiáng)氧化性的·OH。從而將廢水中的有機(jī)物氧化成無(wú)機(jī)物。

1.4.2離子交換樹(shù)脂D001*7

樹(shù)脂D001*7，大孔磺化強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，它上面的磺酸基團(tuán)可以有效的去除溶液中的陽(yáng)離子。

1.4.3 DTRO

盤(pán)管式反滲透系統(tǒng)是盤(pán)管式反滲透系統(tǒng)的核心部分。盤(pán)管式膜柱由盤(pán)式RO膜、導(dǎo)流板、O型橡膠墊、中心拉桿和耐壓套管組成。與普通卷式RO膜相比，具有耐高壓、產(chǎn)水量高等特點(diǎn)。

拋光樹(shù)脂

拋光樹(shù)脂是氫型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和氫氧型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的混合物，一般用于超純水處理系統(tǒng)的末端，以保證系統(tǒng)的出水水質(zhì)能維持水的標(biāo)準(zhǔn)。一般出水水質(zhì)可達(dá)18兆歐以上。拋光樹(shù)脂的離子類(lèi)型為H和OH，填充后無(wú)需再生即可使用。

2.實(shí)驗(yàn)裝置和工藝流程

2.1實(shí)驗(yàn)裝置和工藝流程介紹

采用Fenton-離子交換-DTRO-拋光樹(shù)脂工藝處理某線(xiàn)路板廠(chǎng)的銅銨絡(luò)合廢水。流程如圖1所示。

如圖1所示，廢水用硫酸調(diào)節(jié)pH值后，進(jìn)入芬頓塔，加入硫酸亞鐵和過(guò)氧化氫進(jìn)行氧化。芬頓出水用液堿調(diào)節(jié)pH值，用壓濾機(jī)過(guò)濾，泥餅外運(yùn)。濾液進(jìn)入D001*7離子交換柱，離子柱流出液進(jìn)入DTRO系統(tǒng)。拋光樹(shù)脂交換柱。出水水質(zhì)可達(dá)到GB/T11446.1-2013中的EW-I標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)可滿(mǎn)足電路板用純水的使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.2該工藝的優(yōu)點(diǎn)

芬頓-離子交換-DTRO-拋光樹(shù)脂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)優(yōu)化了傳統(tǒng)的破碎工藝；

(2)芬頓、離子交換和DTRO段可自動(dòng)控制；

(3)實(shí)現(xiàn)銅氨絡(luò)合物廢水的循環(huán)利用，提高PCB板廠(chǎng)廢水的循環(huán)利用率。

3.測(cè)試和結(jié)果

3.1芬頓實(shí)驗(yàn)

3.1.1芬頓條件實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)銅氨絡(luò)合物廢水混合樣品進(jìn)行1L取樣，在不同pH條件下加入不同濃度的硫酸亞鐵和雙氧水，考察廢水中COD和Cu的去除效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，廢水pH=4，加入ω(feso 4 & # 8226；H2o) 1%，ω(H2O2)1.5%，廢水COD36.78mg & # 8226L-1的去除率為67.61%，Cu為Cu14.61mg & # 8226L-1的去除率為95.08%。可以得出以下結(jié)論:銅氨絡(luò)合物廢水經(jīng)過(guò)破網(wǎng)處理，Cu基本完全轉(zhuǎn)化為離子態(tài)。芬頓廢水用液堿調(diào)節(jié)pH，對(duì)銅有很好的去除效果；

3.1.2芬頓中試去除情況

銅銨絡(luò)合廢水的芬頓中試，芬頓塔處理能力為2m3 & # 8226H-1，進(jìn)水pH=4，ω(feso 4 & # 8226；7H2O)=1%，ω(H2O2)=1.5%，運(yùn)行時(shí)間10h。廢水處理后的效果見(jiàn)圖2。

3.2離子交換實(shí)驗(yàn)

3 . 2 . 1 D001 * 7樹(shù)脂的預(yù)處理

離子交換樹(shù)脂工業(yè)產(chǎn)品中往往含有少量的有機(jī)低聚物，可能會(huì)吸附鐵、鋁等金屬離子等無(wú)機(jī)雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在樹(shù)脂使用初期會(huì)逐漸溶解釋放，影響出水水質(zhì)。因此，有必要對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行預(yù)處理。將樹(shù)脂在純水中浸泡24h，然后依次在ω(HCl)=10%和ω(NaOH)=5%中浸泡4h，再用純水沖洗至中性。樹(shù)脂預(yù)處理方法見(jiàn)GB/T5476-1996。

3.2.2 D001*7樹(shù)脂廢水處理效果曲線(xiàn)

稱(chēng)取10g預(yù)處理過(guò)的D001*7樹(shù)脂，置于直徑為2cm的色譜柱中。根據(jù)圖3組裝實(shí)驗(yàn)裝置。在動(dòng)態(tài)條件下，對(duì)芬頓塔處理后的銅銨廢水測(cè)定D001*7，驗(yàn)證樹(shù)脂對(duì)Cu和NH3-N的去除效果，并繪制穿透曲線(xiàn)。

從圖4可以看出，D001*7樹(shù)脂對(duì)芬頓塔處理后的銅銨廢水中的Cu和NH4+有很好的去除效果，Cu2+< 1mg & # 8226；L-1，NH3-N濃度< 0.5mg & # 8226L-1 .

3 . 2 . 3 d001 * 7樹(shù)脂對(duì)氨氮的飽和交換容量及再生

稱(chēng)取10g預(yù)處理后的D001*7樹(shù)脂，放入直徑為2cm的色譜柱中，按照?qǐng)D3組裝實(shí)驗(yàn)裝置。1g準(zhǔn)備& # 8226；L-1的NH4Cl溶液通過(guò)離子柱，直至流出液濃度與進(jìn)水濃度一致，即樹(shù)脂柱氨氮吸附飽和。制備ω(HCl)= 10%的溶液以洗脫飽和樹(shù)脂柱。洗脫后，用純水洗滌樹(shù)脂柱，直到流出液的pH為中性，然后將NH4Cl溶液通過(guò)該柱進(jìn)行再吸附。在上述過(guò)程中，分別重復(fù)5次吸附和洗脫實(shí)驗(yàn)，考察再生樹(shù)脂對(duì)氨氮飽和交換容量的變化。

從圖5可以看出，經(jīng)過(guò)5次再生后，D001*7樹(shù)脂對(duì)氯化銨溶液中氨氮的飽和交換容量變化不大，飽和交換容量穩(wěn)定在2.15 ~ 2.17mmol & # 8226G1級(jí).可以得出以下結(jié)論:ω(HCl)=10%的溶液對(duì)飽和D001*7樹(shù)脂有很好的洗脫效果；重復(fù)再生對(duì)D001*7樹(shù)脂吸附氨氮的效果影響不大。

3.3 DTRO連續(xù)先導(dǎo)試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)Fenton氧化和離子交換處理后，PCB銅氨絡(luò)合物廢水具有cod

3.4拋光樹(shù)脂效果處理

在DTRO流出液中稱(chēng)取20g拋光樹(shù)脂，放入直徑為4CM的色譜柱中，按圖3組裝實(shí)驗(yàn)裝置。通過(guò)出水DTRO柱，驗(yàn)證拋光樹(shù)脂的出水阻力，結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，經(jīng)過(guò)精制樹(shù)脂吸附后，出水的水質(zhì)阻力穩(wěn)定在18 mω。厘米或以上。

4.摘要

本研究采用Fenton-離子交換-DTRO-拋光樹(shù)脂工藝處理PCB電路板廠(chǎng)蝕刻工段的銅氨絡(luò)合物廢水。在pH=4的芬頓條件下，ω(feso 4 & # 8226；7H2O)1%，ω(H2O2)1.5%，廢水中絡(luò)合態(tài)的銅基本上可以轉(zhuǎn)化為離子態(tài)，COD可以降到40mg & # 8226L-1下，銅降低到15mg & # 8226L-1或以下；經(jīng)過(guò)D001*7離子交換樹(shù)脂后，出水氨氮小于0.5mg & # 8226l-1；經(jīng)過(guò)后續(xù)的DTRO碟片管膜+拋光樹(shù)脂處理后，水質(zhì)可達(dá)到GB/T11446.1-2013中EW-I標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)回用。(來(lái)源:深圳市深投環(huán)?？萍加邢薰?

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