CN112851023A - 铜微蚀刻废液的资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜微蚀刻废液的资源化处理方法,包括以下步骤:(1)在铜微蚀刻废液中加入碳酸钙,搅拌后固液分离,收集第一滤液;(2)在第一滤液中加入pH调节剂,调节pH值至6~8,搅拌后固液分离,收集第二滤液;(3)调节第二滤液的pH至2~4,加入氧化剂,固液分离收集第三滤液和固相泥;(4)在第三滤液中加入pH调节剂,调节pH值至8~11,加入水质软化剂,得到处理液;(5)调节处理液pH至9~11,蒸发浓缩,收集冷凝液;(6)调节冷凝液的pH值至7~9,去除氨氮,固液分离后收集第四滤液和污泥;(7)过滤第四滤液。本发明的方法可实现铜微蚀刻液资源化利用和无害化处置,应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及废液处理,尤其是涉及一种铜微蚀刻废液的资源化处理方法。
背景技术
铜微蚀刻液主要是由PCB板在制造过程中蚀刻阶段的微蚀刻处理工序产生的含铜废液。伴随着印制电路板制造业的蓬勃发展,生产过程中产生微蚀刻液的废液量逐年剧增。微蚀刻液中含有一定浓度的铜离子、硫酸根离子等,不经处理后排放会对环境造成极大的危害。
常用的微蚀刻液主要有双氧水体系、过硫酸钠体系和过硫酸铵体系。其中,双氧水体系组分简单、产生量大、易于回收和利用,被广泛使用。PCB生产中排放的微蚀刻液主要成分铜含量约40g/L,硫酸含量约180g/L。
目前国内外常见处理方法有:沉淀法、电解法和水合肼还原法。沉淀法有中和沉淀法、碱化沉淀法、硫化物沉淀法等。沉淀法在国内蚀刻液处理项目中得到广泛应用,该技术通过添加沉淀剂等手段使废水中形成沉淀物,进而压滤或者离心方式实现分离。该技术操作简单、投资少,分离效果一般,更多应用于危险废物无害化处置,产生的大量二次危废盐泥亟需委外处置。硫化物沉淀法在反应会产生剧毒气体,给实际生产带来安全隐患。电解法主要包括常规电解法和膜电解法等。该技术操作简单,经济性好,但是设备维护成本高,可能会产生一定量的剧毒气体,给实际生产带来安全隐患。水合肼还原法利用水合肼的强还原性将铜离子还原成铜单质,还原效率高,且反应不产生有毒有害气体。同时,该技术存在明显的缺点,包括适用范围小,水合肼的价格高且有毒,不太适用于中高浓度的含铜废水处置。以上方法在处理铜微蚀刻液时候均有明显的缺点,且单一的方法处置难以达到良好的目标效果。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种铜微蚀刻废液的资源化处理方法,对铜微蚀刻废液能够达到较好的资源化和无害化处理效果。
本发明的第一方面,提供一种铜微蚀刻废液的资源化处理方法,包括以下步骤:
(1)在铜微蚀刻废液中加入碳酸钙,搅拌后固液分离,收集第一滤液;
(2)在所述第一滤液中加入pH调节剂,调节pH值至6~8,搅拌后固液分离,收集第二滤液;
(3)调节所述第二滤液的pH至2~4,加入氧化剂,固液分离收集第三滤液和固相泥;
(4)在所述第三滤液中加入pH调节剂,调节pH值至8~11,加入水质软化剂,得到处理液;
(5)调节所述处理液pH至9~11,蒸发浓缩,收集冷凝液;
(6)调节所述冷凝液的pH值至7~9,去除氨氮,固液分离后收集第四滤液和污泥;
(7)过滤所述第四滤液。
根据本发明实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,至少具有如下有益效果:
本发明实施例先使用碳酸钙对废液进行处理回收硫酸钙,然后再加入碱液回收氢氧化铜,可实现对铜微蚀刻液的Cu和硫酸根的资源化利用,避免产生更多的二次危废,给危废治理提供新型可效的解决方法,避免了现有使用Ca(OH)2会产生大量的污泥,加大压滤难度,增加二次危废的量,提高处理成本的问题,本发明实施例使用的碳酸钙来源丰富且价格低廉,在达到相同控制目标时,工艺流程具有明显的优势,此外本发明实施例使用的碳酸钙与废液中的硫酸会结合形成硫酸钙,不会产生大量的污泥,有效解决使用氢氧化钙经常出现的堵塞问题。利用本发明实施例的处理方法在对铜微蚀刻液处理时,能有效回收铜和CaSO4,回收效率达90%以上,而重金属、有机物、盐分等污染物质最终可以通过稳固化处理重新进入填埋场,不会产生二次污染。本发明实施例在对铜微蚀刻液处理后,出水指标均可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准,基本实现废水处理达标排放,最大限度地无害化处理,本发明实施例的处理方法适用于新建的和已建的危险废物处置项目的铜微蚀刻液处理,应用范围广。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,固液分离的方式为压滤。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,还包括将步骤(7)中产生的滤液返回至步骤(5)进行循环处理的步骤。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,步骤(3)中所述氧化剂为Fenton试剂。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,所述Fenton试剂包括FeSO4和27~30%的H2O2。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,还包括将步骤(3)的所述固相泥和步骤(6)的所述污泥进行固化填埋的步骤:在所述固相泥和所述污泥中加入稳定剂,后加入固化剂,养护1~5天后填埋。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,步骤(4)中,所述水质软化剂为NaH2PO4。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,步骤(7)中过滤的方式选自砂滤、碳滤、超滤、RO膜处理中的至少一种。
进一步根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,步骤(7)中过滤的方式为经过砂滤、碳滤、超滤和RO膜处理。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,步骤(5)中,所述蒸发浓缩的方式为三效蒸发。
根据本发明的一些实施例的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,步骤(6)中采用A2/O(厌氧-缺氧-好氧)工艺进行去除氨氮。
根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(5)中所述冷凝液的COD含量低于45mg/L。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明,其中:
图1为本发明实施例1中铜微蚀刻液的资源化处理流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例处理的A铜微蚀刻液经检测,水质如下表1所示。
表1实施例1中A铜微蚀刻液的水质成分和含量(pH值除外,单位为mg/L)
成分 | pH | COD | BOD<sub>5</sub> | 氨氮 | TDS | 铜 | 硫酸根 | 铬 | 铅 |
浓度值 | 1-2 | 600 | 200 | 600 | 3000 | 40000 | 180000 | 1 | 2.5 |
其他水质指标可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准,上述标准中的相关标准值见下表2。
表2地表水环境质量主要指标(pH值除外,单位为mg/L)
项目 | 标准值 | 项目 | 标准值 |
pH | 6~9 | 汞 | 0.0001 |
COD | 20 | 镉 | 0.005 |
BOD<sub>5</sub> | 4 | 铬(六价) | 0.05 |
氨氮 | 1.0 | 铅 | 0.05 |
总磷 | 0.2 | 阴离子表面活性剂 | 0.2 |
铜 | 1.0 | 硫化物 | 0.2 |
锌 | 1.0 | 氯化物 | 250 |
氟化物 | 1.0 | 铁 | 0.3 |
砷 | 0.05 | 硫酸根 | 250 |
参见图1,本实施中的A铜微蚀刻液的资源化处理方法包括以下步骤:
(1)沉淀反应:向1L均质稳定的A铜微蚀刻液加碳酸钙粉,充分搅拌反应,反应时间控制在1~3h,完毕压滤得硫酸钙和第一滤液,第一滤液静置冷却测得硫酸根含量198mg/L;
(2)沉铜反应:向步骤(1)中第一滤液中加入碱液,调节pH至7.5,搅拌静置后得到泥水混合物,经过压滤分离、收集第二滤液和铜泥;
(3)高级氧化:向步骤(2)的第二滤液中加硫酸,加毕后测得溶液pH值为2.5,接着加入92mg的27.5%的H2O2和43mg的FeSO4,充分搅拌反应35min,经压滤分离得到第三滤液和固相泥;完毕后测得第三滤液的出水COD值为185mg/L。
(4)水质软化:在步骤(3)的第三滤液中加碱液,调节pH至9.35,接着加入10g水质软化剂NaH2PO4,软化后得到处理液,测得处理液中钙离子含量低于35mg/L;
(5)三效蒸发:将步骤(4)的出水控制在pH至9~11,本实施例检测步骤(4)的出水pH值为10,接着进入三效蒸发器蒸发浓缩,蒸发时间为55~65min;反应完毕后测得冷凝液中COD值为30mg/L。
(6)生化反应:检测步骤(5)的冷凝液pH值,控制在7~9,本实施例检测步骤(5)的蒸馏水pH值为8.7,接着进入A2/O(厌氧-缺氧-好氧)反应单元,去除溶液中的氨氮,接着压滤分离得到第四滤液和生化污泥。
(7)膜处理:步骤(6)的第四滤液经过砂滤、碳滤、超滤和RO膜处理,处理后出水水质为:pH值为8.3,COD含量为9mg/L,BOD5含量为1.9mg/L,氨氮含量为0.38mg/L,氯化物含量为90mg/L,重金属未检出,且其他各项指标均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准,可直接外排;同时RO膜处理产生的浓水可返回步骤(5)中。
(8)固化填埋:将步骤(3)的固相泥、步骤(6)的生化污泥充分混匀,取1kg上述混合物加入石灰65g、螯合剂1.3g、水泥100g和水50ml,充分搅拌均匀后卸入固化体暂存箱,养护2~5天后取出化验;根据《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB5086.1-1997)和《固体废物浸出毒性测定方法》(GB/T15555.1~12)的要求及规范对上述样品进行粉碎并制得浸出液,检测测得铬未检出,铅含量为0.9mg/L,符合《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)的要求,故可安全填埋。
本发明实施例在处理铜微蚀刻液的过程中,遵循资源化、无害化的原则,通过沉淀反应、沉铜反应有效回收利用CaSO4和Cu(OH)2,同时产生的废水进行无害化处理,最终达标排放,适用于新建的和已建的危险废物处置项目的铜微蚀刻液处理,应用范围广。
实施例2
本实施例处理的B铜微蚀刻液经检测,水质如下表3所示。
表3实施例2中B铜微蚀刻液的水质成分和含量(pH值除外,单位为mg/L)
成分 | pH | COD | BOD<sub>5</sub> | 氨氮 | TDS | 铜 | 硫酸根 | 铅 | 锌 |
浓度值 | 1-2 | 650 | 210 | 600 | 2800 | 40000 | 175000 | 1 | 2.5 |
其他指标可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准。
本实施例的B铜微蚀刻液的资源化处理步骤,与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(3)中加硫酸调节pH值至2.6,加入92mg的27.5%的H2O2和43mg的FeSO4,充分搅拌反应后,经压滤分离得到的第三滤液的出水COD值为203mg/L。
步骤(7)中经过砂滤、碳滤、超滤和RO膜处理,处理后出水水质为pH值为7.85,COD含量为10mg/L,BOD5含量为3mg/L,氨氮含量为0.45mg/L,氯化物含量为97mg/L,重金属未检出,且其他各项指标均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准,可直接外排。
步骤(8)中按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB5086.1-1997)和《固体废物浸出毒性测定方法》(GB/T15555.1~12)的要求对固化体样品进行粉碎并制得浸出液,测得锌未检出,铅含量0.5mg/L,符合《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)的要求,可以安全填埋。
实施例3
本实施例处理的C铜微蚀刻液经检测,水质如下表4所示。
表4实施例3中C铜微蚀刻液的水质成分和含量(pH值除外,单位为mg/L)
成分 | pH | COD | BOD<sub>5</sub> | 氨氮 | TDS | 铜 | 硫酸根 | 镉 | 砷 |
浓度值 | 1-2 | 600 | 200 | 550 | 3000 | 41000 | 179000 | 0.05 | 0.2 |
其他指标可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准。
本实施例的C铜微蚀刻液的资源化处理步骤,与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(3)中加硫酸调节pH值至2.85,加入92mg的27.5%的H2O2和43mg的FeSO4,充分搅拌反应后,经压滤分离得到的第三滤液的出水COD值为201mg/L。
步骤(7)中经过砂滤、碳滤、超滤和RO膜处理,处理后出水水质为pH值为8.5,COD含量为9.5mg/L,BOD5含量为1.9mg/L,氨氮含量为0.4mg/L,氯化物含量为88mg/L,重金属未检出,且其他各项指标均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类标准,可直接外排。
步骤(8)中按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB5086.1-1997)和《固体废物浸出毒性测定方法》(GB/T15555.1~12)的要求对固化体样品进行粉碎并制得浸出液,测得锌未检出,砷含量0.1mg/L,符合《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)的要求,可以安全填埋。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在铜微蚀刻废液中加入碳酸钙,搅拌后固液分离,收集第一滤液;
(2)在所述第一滤液中加入pH调节剂,调节pH值至6~8,搅拌后固液分离,收集第二滤液;
(3)调节所述第二滤液的pH至2~4,加入氧化剂,固液分离收集第三滤液和固相泥;
(4)在所述第三滤液中加入pH调节剂,调节pH值至8~11,加入水质软化剂,得到处理液;
(5)调节所述处理液pH至9~11,蒸发浓缩,收集冷凝液;
(6)调节所述冷凝液的pH值至7~9,去除氨氮,固液分离后收集第四滤液和污泥;
(7)过滤所述第四滤液。
2.根据权利要求1所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,还包括将步骤(7)中产生的滤液返回至步骤(5)进行循环处理的步骤。
3.根据权利要求1所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(3)中所述氧化剂为Fenton试剂。
4.根据权利要求3所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,所述Fenton试剂包括FeSO4和27~30%的H2O2。
5.根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,还包括将步骤(3)的所述固相泥和步骤(6)的所述污泥进行固化填埋的步骤:在所述固相泥和所述污泥中加入稳定剂,后加入固化剂,养护1~5天后填埋。
6.根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(4)中,所述水质软化剂为NaH2PO4。
7.根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(7)中过滤的方式选自砂滤、碳滤、超滤、RO膜处理中的至少一种。
8.根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(5)中,所述蒸发浓缩的方式为三效蒸发。
9.根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(6)中采用A2/O工艺进行去除氨氮。
10.根据权利要求1至4任一项所述的铜微蚀刻废液的资源化处理方法,其特征在于,步骤(5)中所述冷凝液的COD含量低于45mg/L。
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