線路板廢水銅離子達(dá)標(biāo)排放技術(shù)研究

李善得 曾凡銀

（1廣州市環(huán)境保護(hù)技術(shù)設(shè)備公司 廣東廣州 510030 2廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 廣東廣州 510620）

引言

隨著線路板需求量持續(xù)增加，產(chǎn)生的廢水排放量增加。線路板廢水具有成分復(fù)雜、含重金屬，如銅、鉛、錫等特點(diǎn)。特別是其中含有絡(luò)合劑，與重金屬離子具有良好的絡(luò)合性，導(dǎo)致重金屬采用混凝法、沉淀法無法持續(xù)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放。其中銅離子是最常見的，無法持續(xù)穩(wěn)定達(dá)到《電鍍行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900－2008）中排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L的要求。

銅離子和有機(jī)物絡(luò)合形成絡(luò)合物[1-5]，該絡(luò)合物在中性或者堿性條件下無法形成銅的沉淀，導(dǎo)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(dá)標(biāo)排放的影響因素，同時(shí)回收部分銅。

1 實(shí)驗(yàn)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(jī)物絡(luò)合劑，水呈藍(lán)色，弱堿性。硫酸（分析純，98%，廣州化學(xué)試劑廠）。鋁粉（含量99%，100目，天津）。原子吸收分光光度計(jì)（AA-7003，北京）。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

取線路板廢水500mL放入300ml燒杯中，調(diào)節(jié)pH到一定值，加入活性鋁粉一定的量，然后以60轉(zhuǎn)/min的速度攪拌，反應(yīng)一定的時(shí)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(jì)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(jié)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(yīng)時(shí)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(dá)標(biāo)排放?？梢妏H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(yīng)的發(fā)生。

同時(shí)，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(chǎn)生。pH升高后，表面產(chǎn)生氣泡需要的時(shí)間更長，產(chǎn)生的氣泡也更少。這可能是因?yàn)?，活性鋁粉表面本身包括一層鋁的氧化物，pH較低時(shí)，表層氧化物容易被酸反應(yīng)去除。pH升高后，表層去除效果不佳，阻礙置換反應(yīng)進(jìn)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(shí)也會(huì)和酸反生反應(yīng)，生成氫氣。實(shí)驗(yàn)考察了鋁粉的投加量對殘余銅含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，實(shí)驗(yàn)條件為，溶液pH為4和5，反應(yīng)時(shí)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(xì)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(yīng)效果更好。鋁粉質(zhì)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(dāng)投加量大于10倍時(shí)，殘余銅的下降量并不顯著。

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

2.3 反應(yīng)時(shí)間對銅去除的影響

置換銅的反應(yīng)與反應(yīng)時(shí)間有著密切的關(guān)系，一方面是由于該反應(yīng)是非均相反應(yīng)，接觸面積大小影響反應(yīng)的進(jìn)行；同時(shí)，鋁粉表面有一層氧化物薄膜會(huì)阻礙反應(yīng)。不同反應(yīng)時(shí)間銅殘余濃度和去除率的關(guān)系如表3所示。實(shí)驗(yàn)條件為pH為4，鋁粉投加量為151mg。

表3 不同反應(yīng)時(shí)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(shí)間的延長，銅的殘余濃度不斷降低，當(dāng)反應(yīng)30min時(shí)，銅的含量降到0.37mg/L，去除率達(dá)到69.17%，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L的要求。同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)，鋁粉剛投入溶液時(shí)，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(chǎn)生，這是因?yàn)殇X粉表面有氧化物造成的。可見，反應(yīng)時(shí)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(jié)語

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