含銅蝕刻廢液處理技術(shù)探討

繆 虹

南京源恒環(huán)境研究所有限公司 江蘇 南京210000

0 引言

銅屬于重金屬,在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用變非常廣泛,因此直接排放含銅蝕刻廢液會(huì)導(dǎo)致重金屬污染,同時(shí)社會(huì)對(duì)銅的需求很大,如果直接排放會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),說(shuō)明有必要通過(guò)含銅蝕刻廢液處理技術(shù)去回收廢液中的銅。而含銅蝕刻廢液處理技術(shù)形式有很多,其中還包含了相關(guān)技術(shù)工藝,且不同技術(shù)形式與工藝能起到的效果存在差異,因此在處理廢液時(shí)要慎重選擇,對(duì)此就有必要展開(kāi)研究,以便了解各項(xiàng)含銅蝕刻廢液處理技術(shù)形式及工藝。

1 常見(jiàn)含銅蝕刻廢液處理技術(shù)形式

1.1 金屬置換法 金屬置換法是常見(jiàn)含銅蝕刻廢液處理技術(shù)形式之一,其主要是通過(guò)在廢液中加入氧化劑,使得電位為負(fù)的金屬還原,能夠沉淀出電位為正的金屬。在含銅蝕刻廢液處理當(dāng)中,因?yàn)榻饘倩钚源嬖诓町?利用這一點(diǎn)首先將廢液配置為酸性氯化含銅蝕刻廢液,其次在廢液中加入鐵粉、鐵片或鋁粉、鋁片等,這能讓廢液內(nèi)銅氯絡(luò)離子開(kāi)始還原,還原過(guò)程為離子解離,生成正二價(jià)銅離子(Cu2+),而該離子就會(huì)被逐漸還原為海綿銅,海綿銅會(huì)在處理中逐漸沉淀,最后直接進(jìn)行回收即可[1]。

1.2 中和法 中和法比較依賴中和劑,應(yīng)用中也需要將廢液先配置為酸性氯化廢液,隨后廢液內(nèi)的鹽酸會(huì)開(kāi)始中和,使得廢液內(nèi)開(kāi)始產(chǎn)生銅離子,待銅離子產(chǎn)生一段時(shí)間之后,借助中和作用會(huì)讓該離子沉淀,最終與廢液分離,進(jìn)行回收即可。另外值得注意的是,在中和法中所使用到的中和劑比較少,根據(jù)現(xiàn)有研究最常用的中和劑為堿性氯化銅蝕刻廢液、氫氧化鈉、碳酸鈉三種,這三種中和劑的實(shí)際作用與適用條件存在差異,在中和法應(yīng)用中要慎重選擇,即一般情況下堿性氯化銅蝕刻廢液的中和效果最優(yōu),次之為碳酸鈉,最差為氫氧化鈉,但三者不能隨意使用,需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件選擇最使用的中和劑,這是中和法應(yīng)用中必須注意的事項(xiàng)。

1.3 溶劑萃取法 溶劑萃取法主要是通過(guò)特殊萃取劑來(lái)實(shí)現(xiàn)廢液處理的,借助此類萃取劑,利用不同金屬離子在溶劑中溶解程度不同的特性,最終可實(shí)現(xiàn)銅離子分離、回收。應(yīng)用中,需要在含銅蝕刻廢液內(nèi)置入互不相容的萃取劑,這樣當(dāng)廢液與萃取劑接觸,內(nèi)部不同金屬離子就會(huì)開(kāi)始溶解,但銅離子不會(huì)分解,反而會(huì)相互融合,這樣經(jīng)過(guò)一段時(shí)間銅離子就會(huì)沉淀,實(shí)現(xiàn)回收。目前,容積萃取法中比較常見(jiàn)的萃取劑分別為β-二酮、羥基肟、Lix54、Lix64N、Lix84等,這些萃取劑的回收效果類似,但適用條件存在差異,因此也要慎重選擇。

1.4 電化學(xué)法 電化學(xué)法也被稱為電解法,是一種針對(duì)酸性氯化銅蝕刻廢液進(jìn)行處理的廢液處理技術(shù)。在應(yīng)用中首先需要將廢液配置為酸性氯化銅蝕刻廢液,并對(duì)該廢液進(jìn)行分離處理,其次通電流,讓廢液兩級(jí)表面闡述氧化反應(yīng),最終在氧化作用下開(kāi)始還原,可析出含銅,直接回收即可。電化學(xué)法的應(yīng)用流程比較簡(jiǎn)單,但成本相對(duì)較高,選擇是要根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)條件來(lái)作出決策。

1.5 蝕刻廢液再生處理法 含銅蝕刻廢液再生處理法是一種比較特殊的處理技術(shù),其目的并不是回收廢液中的含銅,而是讓廢液重新具備蝕刻能力,使得廢液能循環(huán)利用。該項(xiàng)基礎(chǔ)的主要流程為:(1)在廢液中注入適量氧化劑,如:氯酸鈉、氧氣等,也可以通過(guò)電解的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),這樣能夠讓廢液內(nèi)的一價(jià)銅離子成為二價(jià)銅離子;(2)依照蝕刻液體配方,在處理后的廢液中定量添加相關(guān)添加劑,由此即可恢復(fù)廢液蝕刻能力,實(shí)現(xiàn)廢液再生。含銅蝕刻廢液再生處理法的經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng),但作用與以上技術(shù)均存在差異,因此要根據(jù)處理目的來(lái)選擇。

2 含銅蝕刻廢液處理技術(shù)工藝分析

在含銅蝕刻廢液處理技術(shù)工藝方面,不同工藝能回收得到的銅產(chǎn)品是不同的,因此要根據(jù)需求來(lái)選擇工藝。常見(jiàn)工藝見(jiàn)下文。

2.1 金屬銅技術(shù)工藝 工藝流程:(1)配置酸性氯化銅蝕刻廢液;(2)預(yù)處理;(3)加入萃取劑進(jìn)行萃取;(4)油相反萃取;(5)水相電沉積。由此可得陰極銅,即金屬銅。該工藝相較于同類技術(shù)工藝具有明顯優(yōu)勢(shì),首先其得到的金屬銅純度可達(dá)99.9 5%以上,其次產(chǎn)生的副產(chǎn)品氯化銨屬于可回收產(chǎn)品,這時(shí)其他同類技術(shù)工藝不具備的功能。但值得注意的是,該工藝也有自身的缺陷,即雖然工藝副產(chǎn)品可回收

,但如何回收還有待研究[2]。

2.2 氯化亞銅技術(shù)工藝 工藝流程:(1)配置酸性氯化銅蝕刻廢液;(2)預(yù)處理;(3)加入還原劑進(jìn)行還原反應(yīng);(4)分離與洗滌;(5)干燥處理。由此可得氯化亞銅,這是一種應(yīng)用范圍比較廣泛的金屬物質(zhì),常用于催化劑、殺菌劑、媒染劑、脫色劑制作中,有良好的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)工藝具有操作簡(jiǎn)單、易于控制的優(yōu)點(diǎn),但缺點(diǎn)也非常明顯,首先所得氯化亞銅的純度比較低,最高不過(guò)96.2 %,不滿足(GB/T 27562-2011)標(biāo)準(zhǔn)。其次回收率只有96%～97%左右,而其他同類型技術(shù)的回收率均保持在99%左右。第三副產(chǎn)品為硫酸鈉,不具備太高回收價(jià)值。最后洗滌濾液處理方法還有待研究。

2.3 氫氧化銅技術(shù)工藝 工藝流程:(1)配置酸性氯化銅蝕刻廢液;(2)廢液加溫到30℃左右,一般不能超過(guò)34℃,隨后加入堿液進(jìn)行沉淀反應(yīng);(3)分離與洗滌;(4)干燥處理。由此可得氫氧化銅,這是一種常用于醫(yī)藥領(lǐng)域的金屬物質(zhì),應(yīng)用面同樣廣泛,因此該工藝值得推廣。氫氧化銅技術(shù)工藝具有操作簡(jiǎn)單、氫氧化銅純度高達(dá)98.9 %的優(yōu)勢(shì),但存在回收率不穩(wěn)定的缺陷。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上,本文對(duì)含銅蝕刻廢液處理技術(shù)進(jìn)行了分析,闡述了常見(jiàn)技術(shù)形式與主要技術(shù)工藝。通過(guò)分析可知,通過(guò)含銅蝕刻廢液處理技術(shù)能夠回收廢液中的銅,或者讓廢液重新恢復(fù)蝕刻功能,使得廢液利用價(jià)值被大幅開(kāi)發(fā),同時(shí)借助相關(guān)技術(shù)工藝,還能從廢液中得到不同銅金屬產(chǎn)品,因此相關(guān)技術(shù)與工藝具有良好的應(yīng)用價(jià)值,能起到廢液循環(huán)利用作用。