CN103265094A - 一种从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法，步骤如下：（1）让印刷电路板生产过程中产生的废水和水同时流经阴离子交换膜扩散渗析器内腔，控制废水和水的流速，使从阴离子交换膜扩散渗析器内流出的废水变为硝酸含量为0.05-0.2mol/L的残液，而从阴离子交换膜扩散渗析器内流出的水则变为含有大量硝酸和少量铜离子的回收液；回收液则返回印刷电路板生产的削铜工序循环使用。（2）将上述残液导入电解槽中，对残液进行电解，从而实现废水中铜的回收。该方法既回收了硝酸用于循环利用，又提高了铜的电解回收效率；在减少废水排放造成环境污染的同时，又实现了资源的回收利用，降低了能耗。

Description

一种从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法
技术领域
本发明涉及一种从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法。
背景技术
印刷电路板（PCB）在生产过程中产生大量含铜和硝酸废水，废水直接外排会严重污染环境，而废水中高浓度的铜、硝酸又具有较高的回收利用价值。
目前，对于此类废水的处理方法主要有化学沉淀法、电解法、溶剂萃取法、吸附法、有机絮凝法离子交换及生物处理法等。从目前应用情况来看，废水处理以成本较低、技术较为成熟的化学沉降法和电解法为主。采用化学沉降法处理废水时，会产生大量的含铜污泥，污泥具有不稳定、易积累及易流失等特点，如不能妥善处理，会造成严重的环境污染。电解法处理此类废水具有能量利用率高、可控制性、环境兼容性高等特点，但由于PCB行业硝酸铜废水中含有较高浓度的硝酸会对电极造成腐蚀；且在电解过程中较高的酸浓度会造成电流效率的下降，能耗增加。在进行电解处理前，如果能实现PCB行业硝酸铜废水中硝酸与Cu2+的有效分离，那么将会提高铜的回收率，降低能耗，还能实现硝酸的循环利用。
中国专利申请号200810218501.1公开号为CN 101392387A的一种硝酸铜溶液电积的方法和中国专利申请号201010233782.5公开号为CN 10190644A的一种从硝酸铜废水中回收铜的方法，公开了从硝酸铜溶液中电积回收铜的方法。这两种方法为硝酸铜溶液的铜回收提供一条可行的解决方案。但是，对于PCB行业中的硝酸同废水处理存在以下不足。
第一种方法对硝酸铜电解液初始浓度要求为120g/L，补充液浓度要求为210g/L，其工艺流程和设备操作比较复杂，而PCB行业硝酸铜废水中的铜含量一般在80~100g/L范围内，若要采用该方法处理，势必要对硝酸铜废水进行浓缩，造成能耗增加，运行成本上升。
 第二种方法采用将硝酸同废水直接通入电解槽中进行电解的方式，操作较为简单，但其对硝酸铜电解液的中硝酸的初始浓度要求较低，要小于0.1mol/L，而PCB行业硝酸铜废水中硝酸的含量为4.5mol/L左右，若直接通入电解槽中电解，则较高的酸浓度会造成电极的腐蚀，电流效率下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法，以到达将废水中硝酸和铜回收利用的目的。
为了实现上述发明目的，本发明所提供的硫酸回收工艺包括以下步骤：
（1）让印刷电路板生产过程中产生的废水和水同时流经阴离子交换膜扩散渗析器内腔，控制废水和水的流速，使从阴离子交换膜扩散渗析器内流出的废水变为硝酸含量为0.05-0.2mol/L的残液，而从阴离子交换膜扩散渗析器内流出的水则变为含有大量硝酸和少量铜离子的回收液；回收液则返回印刷电路板生产的削铜工序循环使用；
（2）将上述残液导入电解槽中，对残液进行电解，从而实现废水中铜的回收。
所述电解过程中，向电解槽内通入空气以使残液达到翻腾状态。保持残液在翻腾状态下，可使电解体系中离子浓度均匀，避免出现较大的浓差，从而减少电极区因出现浓差极化导致NO3 -在阳极放电使电流效率下降，同时加速残液中的离子迁移，提高残液的电解动力，使残液在较低浓度下仍能保持较高的电流效率和电解速率。
本发明中先采用阴离子交换膜扩散渗析器，对PCB行业的硝酸铜废水进行处理，将废水中的硝酸和铜进行有效分离，得到的回收液中硝酸浓度较原废水有较大提高，可返回PCB生产中的削铜工序循环使用；而经扩散渗析处理后的残液中硝酸浓度降为0.1mol/L左右，通入电解槽中进行电解，可有效解决电解液对电极的腐蚀，提高电解的电流效率。
本发明的优点在于：本发明采用扩散渗析-电积法，既实现了硝酸铜废水中硝酸与铜的有效分离和硝酸回收液的循环利用，又提高了铜的电解回收效率；在减少废水排放造成环境污染的同时，又实现了资源的回收利用，降低了能耗，为PCB行业硝酸铜废水的综合处理提供了一条简便可行的途径。
具体实施方式
本发明所述阴离子交换膜扩散渗析器为现有产品，其具有扩散液流入的扩散液进口和供扩散液流出的扩散液出口，供原液流入的原液进口和供原液流出的原液出口；其内部通过若干阴离子交换膜片和隔板间隔设置分割成多个原液腔室和多个扩散液腔室，即每一膜片的两侧分别是原液腔室和扩散液腔室；原液腔室的一端与原液出口连通，其另一端与原液进口连通；扩散液腔室的一端与扩散液进口连通，过液腔室的另一端与扩散液出口连通。
本发明所述电解槽为现有产品，其结构和使用方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
实施例1
（1）让印刷电路板生产过程中产生的硝酸铜废水（经检测，其中硝酸浓度在4.65mol/L，铜含量为88g/L）从原液进口注满离子交换膜扩散渗析器的原液腔室，同时让水从扩散液进口注满离子交换膜扩散渗析器的扩散液腔室，注满后静置2h，控制硝酸铜废水的进料量在14ml/min和水的进料量在16ml/min，使从阴离子交换膜扩散渗析器并的原液出口流出的废水变为硝酸含量为0.11mol/L、铜含量为50.5g/L的残液，而从阴离子交换膜扩散渗析器的扩散液出口流出的水则变为回收液，回收液中硝酸浓度为5.54mol/L，铜含量为19.9g/L；回收液则返回印刷电路板生产的削铜工序循环使用。该步骤中硝酸回收率为95.3%，铜的截留率为84.6%。
（2）将上述残液导入采用钛涂层电极板做阳极、用铜板做阴极的电解槽中，向电解槽中鼓入空气，使残液处于剧烈翻滚状态，通入电流密度为150A/m2的直流电，进行电解，电解约20h后，残液中Cu2+浓度降为26mg/L左右，电解阴极中的得到了铜含量为99.9%的阴极铜。
实施例2
（1）让印刷电路板生产过程中产生的硝酸铜废水（经检测，其中硝酸浓度在4.65mol/L，铜含量为88g/L）从原液进口注满离子交换膜扩散渗析器的原液腔室，同时让水从扩散液进口注满离子交换膜扩散渗析器的扩散液腔室，注满后静置2h，控制硝酸铜废水的进料量16ml/min和水的进料量在19ml/min，使从阴离子交换膜扩散渗析器并的原液出口流出的废水变为硝酸含量为0.16mol/L、铜含量为51.2g/L的残液，而从阴离子交换膜扩散渗析器的扩散液出口流出的水则变为回收液，回收液中硝酸浓度为5.28mol/L，铜含量为19.2g/L；回收液则返回印刷电路板生产的削铜工序循环使用。该步骤中硝酸回收率为93.1%，铜的截留率为85.4%。
（2）将上述残液导入采用钛涂层电极板做阳极、用铜板做阴极的电解槽中，向电解槽中鼓入空气，使残液处于剧烈翻滚状态，通入电流密度为150A/m2的直流电，进行电解，电解约20h后，残液中Cu2+浓度降为28mg/L左右，电解阴极中的得到了铜含量为99.9%的阴极铜。

Claims (2)

1.一种从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）让印刷电路板生产过程中产生的废水和水同时流经阴离子交换膜扩散渗析器内腔，控制废水和水的流速，使从阴离子交换膜扩散渗析器内流出的废水变为硝酸含量为0.05-0.2 mol/L的残液，而从阴离子交换膜扩散渗析器内流出的水则变为含有大量硝酸和少量铜离子的回收液；回收液返回印刷电路板生产的削铜工序循环使用；
（2）将上述残液导入电解槽中，对残液进行电解，从而实现废水中铜的回收。
2.如权利要求1所述的从印刷电路板生产废水中回收硝酸和铜的方法，其特征在于所述电解过程中，向电解槽内通入空气以使残液达到翻腾状态。
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