印刷线路板退焊锡废水再生利用研究

1、第27卷第3期水处理技术Vol.27No.32001年6月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTJune,2001印刷线路板退焊锡废水再生利用研究李德良,许中坚,杨健,黄念东(湘潭工学院环境工程及化工新技术研究所,湖南湘潭411201)摘要:以铁粉还原调节溶液氧化还原性,再用硫基沉淀剂(P)和聚丙烯酰胺(PAM)使金属离子(Cu,Fe,Pb,Sn)絮凝沉淀,过滤后母液补加硝酸,可使印刷线路板退铅锡废水实现再生利用。适宜的沉淀条件为:按每升废液加入30g还原铁粉,按理论量加入同时加入2PAM(M=600000),0gL3关键词:废水再生;:A:100023770(2001)0320

2、172202印刷线路板(PCB)行业是现代电子和信息产业的基础。随着高科技产业的发展,对线路板的需求逐年增多。PCB制作工序多于20道,多数工序产生废液,如清洗废液、电镀废液及化学腐蚀废液等。其中,重金属含量较高的废液有化学沉铜废液、铜蚀刻废液、电镀废液和退焊锡废液等。印刷线路硝酸系退铅锡废液的特点是:1)废液含重金属(Pb,Sn)量高,一般100150g L;2)夹带50g 其它重金属(Cu,Fe),一般20L;3)残余酸度大,氧化性强,一般残余硝酸量8%15%;4)废液量大。至今为止,该类废液的处理工艺皆以中和沉淀重金属为主1-2,碱耗量大,处理成本很高,去除重金属后仍有严重的硝酸盐污染。

3、本工艺立足于废液再生使用,通过采用酸性沉淀剂(含巯基SH酸性化合物)P3-5使重金属沉淀,NO-3恢复为HNO3,达到了使废液恢复退锡能力的目的。经多次循环使用,表明该方法稳定可靠,杜绝了该工序的污染。Sn+4HNO3=Sn(NO3)4+2H2退铅锡液中铅锡总量达到120g L以上时则溶Pb Sn速度下降,面临报废或再生循环,废液的再生原理为:M(NO3)m(M=Cu,Pb,Sn,Fe)(巯基沉淀剂)PHNO3+MP图1退铅锡液循环再生流程该再生液将Fe( )和HNO3调整为原始浓度后即可重新退焊锡。可以选用的-SH化合物有H2S,HSCH2CH2NH2、HSCH2CH2SH、HSCH2CH(

4、SH)COOH、HOOCCH(SH)CH(SH)COOH、CH2CH(SH)n和CH2CH(CHSH)n等以及它们的混合物。本工艺选用HSCH2CH(SH)COOH,工艺流程见图1。退铅锡原液和废液取自维用-长城公司,其成1实验原理及方法硝酸系退铅锡废水由HNO3(主体溶解剂和酸)、Fe( )(均相催化剂)和其它添加剂(如Fe( )电位调整剂、分散剂、铜保护剂等)组成,其退铅锡主要反应为:Pb+2HNO3=Pb(NO3)2+H2收稿日期:2000203206李德良等,印刷线路板退焊锡废水再生利用研究份见表1。表1退铅锡液中金属和酸含量HNO3(%)Pb(g L)42.3Sn(g L)68.2F

5、e(g L)27.928.41.04Cu(g L)173余Pb Sn含量低于1.5g L。表3铁粉加入量对再生液含量的影响铁粉(g L)再生液浓度(g L)5101520253035Pb1.361.201.111.000.900.800.610.59Sn2.011.801.691.411.211.000.800.60Cu0.150.110.100.100.100.090.090.09Fe2.424.897.789.5912.115.217.018.1HNO3原液废液23.68.05实验中HNO3浓度采用中和滴定法测定,废液和原液中的金属含量采用常规化学分析法测定,再生后溶液中的金属离子浓度较低

6、时用原子吸收光谱法测定,退铅锡速度和容量于室温下采用喷淋法测定,秒表计时。沉淀再生实验中,每次量取1000mL废液,在机械搅拌下慢慢滴入酸性再生剂P溶液,滴加至理论耗量的90%沉淀剂时开始取样分析重金属浓度。当铅锡总量低于1.5g L时即告终止(防止沉淀剂P过量)。工业试验在L中完成,工序类似200.6194.1191.1188.3186.5183.9181.3180.12.3絮凝剂对沉降铅锡的影响按理论用量添加100%沉淀剂P,同时通入30g铁粉,考察了添加絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM,M600000)表4(552.02.53.04.05.0685048474746min)1781168622.

7、1沉淀剂用量的选择表2沉淀剂P用量对再生后溶液中金属离子浓度影响理P投加量论量(%)再生液浓度(g L)PbFe809095100105110120表4结果表明,该絮凝剂(1%PAM液)以添加23mL L为宜。2.4循环再生性能经以上沉淀处理后,原废液的Fe(NO3)3浓度恢复到1.44%,游离HNO3浓度恢复到16.9%,液体回收率约79%以上。补加工业纯HNO3和Fe(NO3)3至最终游离HNO323.6%,Fe27.9g L,在15下考察了这种再生液的退铅锡速度和退铅锡容量。表5再生液与原液的退铅锡性能比较(喷淋工艺)退锡速度(s)原液再生液45467.323.912.111.361.0

8、80.840.6310.276.833.232.011.431.010.800.240.160.160.150.100.080.067.213.252.762.422.111.861.71从表2可以看出,P投加量需比理论用量过量20%才能使Pb Sn总量降至1.5g L以下,原因是废液中的残余稀HNO3有氧化性,部分沉淀剂被氧化后失去了沉淀功能,而且这种氧化程度随沉淀剂P的投加量加大而加剧。2.2还原性添加剂对沉淀铅锡的影响退锡容量铜基板腐蚀基板沉积物(g L)155158微弱微弱无无表5结果表明,再生液的退铅锡性能与原液(开缸液)相同。为了抑制HNO3对沉淀剂P的氧化副反应,选用了还原性添加

9、剂-铁粉加入再生过程中,表3是固定P投加量为100%,通入不同数量铁粉对再生溶液中金属含量的影响。表3说明,还原性添加剂可减弱HNO3对含巯基沉淀剂P的氧化,铁粉参与沉淀重金属后既使Pb Sn含量下降,同时也使再生液中游铁浓度显著上升,但游离HNO3浓度略有下降。可以看出,每升废液在沉淀Pb Sn时以加入铁粉30g为宜,此时残3结语酸性巯基沉淀剂可有效地从硝酸型退铅锡废液中沉淀出铅锡,适宜的沉降条件为:在搅拌下,铁粉和沉淀剂P分别按30g L和理论量投入,之后添加1%PAM23mL 处理后液体L作絮剂,沉淀过滤。的铁浓度和游离酸度分别恢复到1.44%和16.9%以上。补加HNO3和Fe(NO3

10、)3后的再生液,其退锡速度和退铅锡容量等性能与原液无异。(下转第181页)刘金昌等,电站水处理的优化方案总处理水量:75t h。产水水质要求:含盐量<100mg L;硬度<0.03mgN L。1813运行结果产,运行一直效果良好。摘录12个月的运行数据。见表2。由表2运行数据表明,优化方案中的2台3级3段电渗析串联除盐工艺,脱盐率都在95%以上,且十分稳定;电渗析产水再经过Na+交换柱除硬度上述优化方案于1993年施工,1994年投入生后,小于电站锅炉给水0.03mgN L的标准。表2优化工艺实际运行数据月份产品水含盐(mg L)除盐率(%)15096.425196.435296.

11、245596.055796.765095.475096.485696.095896.8105696.0115396.2125296.2(上接第173)参考文献3AnisuzzamanM.J.JCS(c)1967,1021.1YamasiH.P.JP,1046368,1998.2JiangJiangguo.J.EnvironmentalSci,1997,18(2):31-33.4GroganCH.J.JOrgChem,1955(20),50.5FujiwaraS.J.BullChemSocJpn,1964(37),344.STUDIESONTHECIRCULAR-REGENERATIONOFTH

12、ESTRIPPINGWASTEWATERINPCBENTERPRISESLIDe2liang,XUZhong2jian,YANGJian,HUANGNian2dong(InstituteoftheEnvironmentalEng.andChemicalHitechXiangtanPolytechnicUni,Hunan,411201,China)Abstract:ThestrippingwastewaterfromthePCB(printedcircuitboards)enterprisescanbereusedbythefollowingprocesses:firstlyadjustingt

13、heoxidation-reductionpropertyofthewastewaterbyironpowder,secondlyflocculent-precipitationofmetalions(Cu,Pb,SnandFe)bytheuseofacidicprecipitationagentbearingmercaptaandPAM,andfinallytheremedialadditionofnitricacidtothefilteredsolution.Theexperimentalresultsshowedthatthefeasiblyrenewingfactorsare:thep

14、recipitaingagentisaddedbythechemically-calculatedamounttothewastewaterwithstirringandaccompanyingofironpowderof30g Land1%PAM(M600000)2-3ml L,respectively.Asaresulttheironconcentrationandfreeacidcontentofthefilteredsolutioncanreachashighas17.0g Land181.3g L,respectively.Theregeneratedsolution,whenremediedbynitricacidandf