聚合硫酸鐵處理柔性線路板重金屬廢水的研究

  在制造柔性線路板的過程中，會(huì)產(chǎn)生很多含有重金屬離子的廢水，對(duì)于這些廢水，經(jīng)常使用雙氧水法來處理。以柔性線路板制造過程中的廢水為研究對(duì)象，對(duì)生產(chǎn)過程中雙氧水使用量、聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺使用量、廢液pH值以及廢液中Cu2+、Ni2+等重金屬離子的絡(luò)合物含量變化進(jìn)行深入研究。試驗(yàn)結(jié)果得出，當(dāng)雙氧水含量為2.6mg/L，聚合硫酸鐵用量為85mg/L，廢液pH值為6.5～8.5，聚丙烯酰胺的使用量為45mg/L時(shí)，對(duì)廢水的處理效果最好而且有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

  近十幾年來，隨著科技的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品也迎來非常好的發(fā)展時(shí)期，在我國珠三角地區(qū)以及長(zhǎng)江三角地區(qū)，聚集著大量的電子產(chǎn)品生產(chǎn)商，然而生產(chǎn)電子產(chǎn)品的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，有些企業(yè)為了利潤(rùn)，將不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的廢水排放到當(dāng)?shù)睾恿髦?，這將對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的破壞。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，近6年來珠三角地區(qū)被連續(xù)評(píng)為重金屬“重度污染區(qū)域”，一時(shí)間成為了全國關(guān)注的熱點(diǎn)問題。電路板是電子元器件的載體，也是通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、音頻設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。在2001年，根據(jù)國際上某咨詢服務(wù)公司的統(tǒng)計(jì)，全球現(xiàn)存電子設(shè)備產(chǎn)品大約有11900億個(gè)，為服務(wù)這些電子設(shè)備所生產(chǎn)的各種剛性和柔性印刷電路板大概有370億個(gè)，半導(dǎo)體為1700億個(gè)。因?yàn)殡娐钒逯圃鞓I(yè)包含電鍍工藝，所以產(chǎn)生的廢液含有大量的重金屬污染物，這也是電子工業(yè)生產(chǎn)過程中污染物的主要來源。本文通過采用氧化還原法和沉淀法，將雙氧水作為破絡(luò)劑，對(duì)廢液中的銅、鎳等重金屬離子的絡(luò)合物進(jìn)行分解，調(diào)節(jié)廢液的pH值，最后使用聚合硫酸鐵和聚合丙烯酰胺處理廢水。試驗(yàn)結(jié)果表明，此種方法處理廢水效果良好、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益良好。

  1 試驗(yàn)方法

  本試驗(yàn)過程中使用以下溶液：聚合硫酸鐵溶液2.0g/L，聚丙烯酰胺溶液1.0g/L，雙氧水，氫氧化鈉溶液。以上溶液市場(chǎng)均可以購買。本試驗(yàn)利用雙氧水法來處理制造柔性電路板中的電鍍廢液，因?yàn)閺U液中含有多種雜質(zhì)，也包括大量的銅和鎳等重金屬離子的絡(luò)合物。首先要配備一定量的H2O2作為氧化劑，使其與廢液均勻混合，待反應(yīng)充分之后分解廢液中的絡(luò)合物，產(chǎn)生Cu2+、Ni2+等離子。期間，可以放入一定量的聚合硫酸鐵，使廢液中的絡(luò)合物完全分解，凝聚已經(jīng)分解的金屬離子。再放入NaOH溶液改變廢液的pH值，當(dāng)pH值為6～9時(shí)，可以使Cu2+、Ni2+等離子沉淀，最后放入適量的聚丙烯酰胺。一段時(shí)間之后，反應(yīng)生成氫氧化物形成絮狀沉淀物，分離出來。試驗(yàn)結(jié)束以后測(cè)定溶液中Cu2+、Ni2+以及COD的含量。對(duì)于Cu2+、Ni2+的含量，可以使用分光光度法測(cè)定，使用高錳酸鉀方法測(cè)定溶液中COD的含量。

  2 結(jié)果與討論

  2.1 H2O2用量對(duì)Cu2+、Ni2+、COD含量的影響

  雙氧水含量將會(huì)影響破絡(luò)效果，最終會(huì)影響銅和鎳的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)方案：采用200mL廢液，聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺的含量保持不變，控制H2O2含量，設(shè)置梯度為0.0mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL。當(dāng)溶液中雙氧水含量為0.5mg/L時(shí)，銅離子的含量最低，隨著溶液中雙氧水含量的繼續(xù)增加，溶液中銅離子的含量明顯增加;鎳離子的含量變化跟銅離子變化基本一致;COD含量隨著雙氧水含量的增加則持續(xù)增加。從經(jīng)濟(jì)方面考慮雙氧水使用量增加，則會(huì)導(dǎo)致成本增加，而且當(dāng)雙氧水使用量高于0.5mL時(shí)，未反應(yīng)的雙氧水會(huì)嚴(yán)重影響聚合硫酸鐵的反應(yīng)，會(huì)影響溶液中銅、鎳離子的絮狀沉淀效果。

  COD含量隨著雙氧水使用量增加而持續(xù)增加的原因主要有2點(diǎn)：①未反應(yīng)的雙氧水會(huì)對(duì)聚合硫酸鐵的作用產(chǎn)生破壞。從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，當(dāng)雙氧水含量從1.00mL增至2.00mL時(shí)，COD大量增加，因此，聚合硫酸鐵可以減少溶液中COD。然而過量的雙氧水會(huì)使聚合硫酸鐵受到破壞，減弱對(duì)COD的反應(yīng)作用效果。②在使用高錳酸鉀檢測(cè)COD時(shí)，殘余的雙氧水作為還原劑也會(huì)使溶液中COD含量增加。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得出，當(dāng)H2O2為0.50mL時(shí)，溶液中Cu2+、Ni2+含量最少;當(dāng)H2O2為0mL時(shí)，COD含量最少。因此得出H2O2為0.50mL時(shí)為最佳用量。綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，從經(jīng)濟(jì)方面和處理效果方面考慮，也都應(yīng)該控制雙氧水的含量。

  2.2 聚合硫酸鐵對(duì)Cu2+、Ni2+、COD含量的影響

  聚合硫酸鐵用量不但能改變COD含量，而且能改變廢液中Cu2+、Ni2+含量。試驗(yàn)方案：廢液量、聚丙烯酰胺用量、雙氧水用量保持不變，控制聚合硫酸鐵的使用量。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)聚合硫酸亞鐵含量為40mL時(shí)，Cu2+、Ni2+含量最少;當(dāng)聚合硫酸鐵含量為80mL時(shí)，COD含量最少。因此，綜合經(jīng)濟(jì)成本考慮，聚合硫酸鐵最佳用量范圍為40～80mL。

  2.3 pH值對(duì)Cu2+、Ni2+、COD含量的影響

  試驗(yàn)結(jié)果表明，pH值的高低對(duì)廢液的沉淀效果影響明顯，當(dāng)pH值為6～9時(shí)，廢液沉淀效果最好，Cu2+、Ni2+、COD含量比較低;當(dāng)pH大于9時(shí)，Cu2+、Ni2+、COD部分又會(huì)發(fā)生分解，使其量增加。所以，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)控制pH值，選擇合適的pH值。

  3 結(jié)論

  采用雙氧水法處理柔性線路板生產(chǎn)中含有Cu2+、Ni2+等重金屬離子的廢水，具有效果好、操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低等特點(diǎn)。