含銅蝕刻廢液處理技術探討

繆 虹

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0 引言

銅屬于重金屬,在現代社會中的應用變非常廣泛,因此直接排放含銅蝕刻廢液會導致重金屬污染,同時社會對銅的需求很大,如果直接排放會帶來經濟負擔,說明有必要通過含銅蝕刻廢液處理技術去回收廢液中的銅。而含銅蝕刻廢液處理技術形式有很多,其中還包含了相關技術工藝,且不同技術形式與工藝能起到的效果存在差異,因此在處理廢液時要慎重選擇,對此就有必要展開研究,以便了解各項含銅蝕刻廢液處理技術形式及工藝。

1 常見含銅蝕刻廢液處理技術形式

1.1 金屬置換法 金屬置換法是常見含銅蝕刻廢液處理技術形式之一,其主要是通過在廢液中加入氧化劑,使得電位為負的金屬還原,能夠沉淀出電位為正的金屬。在含銅蝕刻廢液處理當中,因為金屬活性存在差異,利用這一點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,這能讓廢液內銅氯絡離子開始還原,還原過程為離子解離,生成正二價銅離子(Cu2+),而該離子就會被逐漸還原為海綿銅,海綿銅會在處理中逐漸沉淀,最后直接進行回收即可[1]。

1.2 中和法 中和法比較依賴中和劑,應用中也需要將廢液先配置為酸性氯化廢液,隨后廢液內的鹽酸會開始中和,使得廢液內開始產生銅離子,待銅離子產生一段時間之后,借助中和作用會讓該離子沉淀,最終與廢液分離,進行回收即可。另外值得注意的是,在中和法中所使用到的中和劑比較少,根據現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,這三種中和劑的實際作用與適用條件存在差異,在中和法應用中要慎重選擇,即一般情況下堿性氯化銅蝕刻廢液的中和效果最優,次之為碳酸鈉,最差為氫氧化鈉,但三者不能隨意使用,需要根據現實條件選擇最使用的中和劑,這是中和法應用中必須注意的事項。

1.3 溶劑萃取法 溶劑萃取法主要是通過特殊萃取劑來實現廢液處理的,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,最終可實現銅離子分離、回收。應用中,需要在含銅蝕刻廢液內置入互不相容的萃取劑,這樣當廢液與萃取劑接觸,內部不同金屬離子就會開始溶解,但銅離子不會分解,反而會相互融合,這樣經過一段時間銅離子就會沉淀,實現回收。目前,容積萃取法中比較常見的萃取劑分別為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 電化學法 電化學法也被稱為電解法,是一種針對酸性氯化銅蝕刻廢液進行處理的廢液處理技術。在應用中首先需要將廢液配置為酸性氯化銅蝕刻廢液,并對該廢液進行分離處理,其次通電流,讓廢液兩級表面闡述氧化反應,最終在氧化作用下開始還原,可析出含銅,直接回收即可。電化學法的應用流程比較簡單,但成本相對較高,選擇是要根據實際經濟條件來作出決策。

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,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,使得廢液能循環利用。該項基礎的主要流程為:(1)在廢液中注入適量氧化劑,如:氯酸鈉、氧氣等,也可以通過電解的方式來實現,這樣能夠讓廢液內的一價銅離子成為二價銅離子;(2)依照蝕刻液體配方,在處理后的廢液中定量添加相關添加劑,由此即可恢復廢液蝕刻能力,實現廢液再生。含銅蝕刻廢液再生處理法的經濟性更強,但作用與以上技術均存在差異,因此要根據處理目的來選擇。

2 含銅蝕刻廢液處理技術工藝分析

在含銅蝕刻廢液處理技術工藝方面,不同工藝能回收得到的銅產品是不同的,因此要根據需求來選擇工藝。常見工藝見下文。

2.1 金屬銅技術工藝 工藝流程:(1)配置酸性氯化銅蝕刻廢液;(2)預處理;(3)加入萃取劑進行萃取;(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工藝具有明顯優勢,首先其得到的金屬銅純度可達99.9 5%以上,其次產生的副產品氯化銨屬于可回收產品,這時其他同類技術工藝不具備的功能。但值得注意的是,該工藝也有自身的缺陷,即雖然工藝副產品可回收

,但如何回收還有待研究[2]。

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

2.3 氫氧化銅技術工藝 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34℃,隨后加入堿液進行沉淀反應;(3)分離與洗滌;(4)干燥處理。由此可得氫氧化銅,這是一種常用于醫藥領域的金屬物質,應用面同樣廣泛,因此該工藝值得推廣。氫氧化銅技術工藝具有操作簡單、氫氧化銅純度高達98.9 %的優勢,但存在回收率不穩定的缺陷。

3 結語

綜上,本文對含銅蝕刻廢液處理技術進行了分析,闡述了常見技術形式與主要技術工藝。通過分析可知,通過含銅蝕刻廢液處理技術能夠回收廢液中的銅,或者讓廢液重新恢復蝕刻功能,使得廢液利用價值被大幅開發,同時借助相關技術工藝,還能從廢液中得到不同銅金屬產品,因此相關技術與工藝具有良好的應用價值,能起到廢液循環利用作用。