線路板廢水銅離子達標排放技術研究

李善得 曾凡銀

（1廣州市環境保護技術設備公司 廣東廣州 510030 2廣州市環境保護科學研究院 廣東廣州 510620）

引言

隨著線路板需求量持續增加，產生的廢水排放量增加。線路板廢水具有成分復雜、含重金屬，如銅、鉛、錫等特點。特別是其中含有絡合劑，與重金屬離子具有良好的絡合性，導致重金屬采用混凝法、沉淀法無法持續穩定的達標排放。其中銅離子是最常見的，無法持續穩定達到《電鍍行業污染物排放標準》（GB21900－2008）中排放標準0.5mg/L的要求。

銅離子和有機物絡合形成絡合物[1-5]，該絡合物在中性或者堿性條件下無法形成銅的沉淀，導致銅離子無法從水溶液中去除。本論文采用置換方法，采用活性鋁粉為置換劑，研究了銅離子的達標排放的影響因素，同時回收部分銅。

1 實驗及儀器

1.1 儀器及藥劑

某軟性線路板綜合廢水，銅離子含量43mg/L，含有大量的有機物絡合劑，水呈藍色，弱堿性。硫酸（分析純，98%，廣州化學試劑廠）。鋁粉（含量99%，100目，天津）。原子吸收分光光度計（AA-7003，北京）。

1.2 實驗步驟

取線路板廢水500mL放入300ml燒杯中，調節pH到一定值，加入活性鋁粉一定的量，然后以60轉/min的速度攪拌，反應一定的時間，靜置30分鐘，取上清液測銅的含量。

1.3 分析測試

銅離子采用原子吸收分光光度計測試銅的含量。

1.4 銅離子去除率

銅離子去除率=（C0-Ct）/C0×100%

C0：原液銅離子濃度，mg/L；Ct：置換后銅離子濃度，mg/L

2 結果及討論

2.1 pH對銅離子除去率的影響

表1給出了在不同pH條件下溶液中殘余銅含量。鋁粉添加量為500mg，反應時間120分鐘。

表1 不同pH條件下最終銅離子濃度和銅的去除率

從表1看出，pH越低，銅去除率越高。pH為5.11，銅濃度降低到0.35mg/L。pH接近中性或者弱堿性，銅去除率很低，銅不能達標排放。可見pH越低越有利于銅去除。這可能是生成的鋁的水合物水解附著在鋁粉的表面不利于置換反應的發生。

同時，pH為3.12，鋁粉投入溶液后，剛開始鋁粉表面氣泡少，1分鐘后，大量氣泡產生。pH升高后，表面產生氣泡需要的時間更長，產生的氣泡也更少。這可能是因為，活性鋁粉表面本身包括一層鋁的氧化物，pH較低時，表層氧化物容易被酸反應去除。pH升高后，表層去除效果不佳，阻礙置換反應進行。

2.2 鋁粉量對銅去除的影響

鋁粉在溶液中一方面置換出銅，同時也會和酸反生反應，生成氫氣。實驗考察了鋁粉的投加量對殘余銅含量的影響。實驗結果見表2，實驗條件為，溶液pH為4和5，反應時間120分鐘。

表2 不同鋁粉投加量對銅離子去除率的影響

從表2可以看出，隨著鋁粉投加量增加，殘余銅的濃度不斷降低。這主要是由于鋁粉是100目的細小顆粒，表面積增加，和溶解接觸面積增加，銅從溶液里置換出來的量增加。pH為4和5相比，在相同鋁粉投加量情況下，pH為4反應效果更好。鋁粉質量是銅的5－10倍，都可以取得好的效果，殘余銅含量低于0.5mg/L。而當投加量大于10倍時，殘余銅的下降量并不顯著。

投加鋁粉的量遠遠大于理論需要鋁粉的量，是由于鋁粉本身純度只有99%；同時，鋁粉表面氧化物也不能發揮置換銅的作用；第三是鋁粉不僅和銅反應，也和溶液中的酸反應。

2.3 反應時間對銅去除的影響

置換銅的反應與反應時間有著密切的關系，一方面是由于該反應是非均相反應，接觸面積大小影響反應的進行；同時，鋁粉表面有一層氧化物薄膜會阻礙反應。不同反應時間銅殘余濃度和去除率的關系如表3所示。實驗條件為pH為4，鋁粉投加量為151mg。

表3 不同反應時間條件下銅的殘余濃度和去除率

從表3中可以看出，隨著時間的延長，銅的殘余濃度不斷降低，當反應30min時，銅的含量降到0.37mg/L，去除率達到69.17%，滿足排放標準0.5mg/L的要求。同時我們也發現，鋁粉剛投入溶液時，鋁粉表面沒有氣泡冒出，2分鐘后，有大量的氣泡從鋁粉表面產生，這是因為鋁粉表面有氧化物造成的。可見，反應時間需要30分鐘以上才可以把銅離子含量降到0.5mg/L以下。

結語

通過對鋁粉置換銅降低線路板廢水中絡合銅的研究得出以下結論：（1）鋁粉置換可以有效去除線路板廢水中的絡合銅離子，可以穩定持續保證銅離子含量在0.5mg/L以下；（2）反應的最佳條件是：pH：4－5，鋁粉質量/銅質量為 5－10 倍，反應時間不低于30min。