雙氧水法處理FPC重金屬廢水的研究

黃文科+劉世濤+嚴(yán)方

摘 要：在制造柔性線路板（FPC）的過程中，會產(chǎn)生很多含有重金屬離子的廢水，對于這些廢水，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象，對生產(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2.6 mg/L，聚合硫酸鐵用量為85 mg/L，廢液pH值為6.5～8.5，聚丙烯酰胺的使用量為45 mg/L時，對廢水的處理效果最好而且有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：雙氧水法；柔性線路板；聚合硫酸鐵；pH值

中圖分類號：X781 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.100

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)展時期，在我國珠三角地區(qū)以及長江三角地區(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)品的過程中會產(chǎn)生大量的廢水，有些企業(yè)為了利潤，將不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的廢水排放到當(dāng)?shù)睾恿髦校@將對當(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)評為重金屬“重度污染區(qū)域”，一時間成為了全國關(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11 900億個，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，半導(dǎo)體為1 700億個。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2.0 g/L，聚丙烯酰胺溶液1.0 g/L，雙氧水，氫氧化鈉溶液。以上溶液市場均可以購買。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，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)束以后測定溶液中Cu2+、Ni2+以及COD的含量。對于Cu2+、Ni2+的含量，可以使用分光光度法測定，使用高錳酸鉀方法測定溶液中COD的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 H2O2用量對Cu2+、Ni2+、COD含量的影響

雙氧水含量將會影響破絡(luò)效果，最終會影響銅和鎳的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)方案：采用200 mL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0.0 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL。當(dāng)溶液中雙氧水含量為0.5 mg/L時，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，則會導(dǎo)致成本增加，而且當(dāng)雙氧水使用量高于0.5 mL時，未反應(yīng)的雙氧水會嚴(yán)重影響聚合硫酸鐵的反應(yīng)，會影響溶液中銅、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)的雙氧水會對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1.00 mL增至2.00 mL時，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使聚合硫酸鐵受到破壞，減弱對COD的反應(yīng)作用效果。②在使用高錳酸鉀檢測COD時，殘余的雙氧水作為還原劑也會使溶液中COD含量增加。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得出，當(dāng)H2O2為0.50 mL時，溶液中Cu2+、Ni2+含量最少；當(dāng)H2O2為0 mL時，COD含量最少。因此得出H2O2為0.50 mL時為最佳用量。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40 mL時，Cu2+、Ni2+含量最少；當(dāng)聚合硫酸鐵含量為80 mL時，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40～80 mL。

2.3 pH值對Cu2+、Ni2+、COD含量的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，pH值的高低對廢液的沉淀效果影響明顯，當(dāng)pH值為6～9時，廢液沉淀效果最好，Cu2+、Ni2+、COD含量比較低；當(dāng)pH大于9時，Cu2+、Ni2+、COD部分又會發(fā)生分解，使其量增加。所以，我們在實(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（FPC）生產(chǎn)中含有Cu2+、Ni2+等重金屬離子的廢水，具有效果好、操作簡便、費(fèi)用低等特點(diǎn)。

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〔編輯：劉曉芳〕