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印刷线路板废水资源化方案研究

2018-08-06  浏览次数:130

印刷线路板废水资源化方案研究

对印刷线路板生产企业液体废物的来源及成分进行了研究,并且对其利用和处理方式进行了介绍,为废液资源化技术研究提供参考。随着我国电子工业的迅速发展,印刷电路板的需求不断增长,生产量迅速增加,使得生产过程中产生的废水量也不断增加。

印刷线路板废水

近些年来,我国印制电路板快速增长,国外的供应商也慢慢将生产工厂建在我国。这其中的原因有2点,即我国有廉价的劳动力和生产制造会造成严重的环境污染。为此,我们也不排除外国转移对我国环境污染的可能。在制造印制电路板的过程中,需要使用很多种不同性质的化工原料和化学药水,这就产生了不同性质的污染物,既有重金属化合物,又有高分子合成有机物,还有很多有机添加剂,主要物质有废退锡水、微蚀废液、沉铜废液、蚀刻废液、碱性高COD废液等。我们从环境保护和资源再生的角度出发,对本行业废液的综合利用与处理技术进行科学的分析和研究。

1 线路板行业废液的来源及成分分析

1.1 废退锡水

现在在电子工业所用的线路板(PCB)生产过程中,在印制的导线图形中,金属化孔有些部分需电镀一层锡来作为蚀刻除去非电力图形部分中铜的金属抗腐蚀层,在蚀刻形成线路后,我们还要使用退锡剂除去锡镀层,从而产生废退锡水。产生的废退锡水量大,可利用资源含量高,其中有较强的酸性物质,除了含有大量的锡酸、硝酸外,还含有大量的铁、铜离子及添加剂,其成分比较复杂。据我们分析,废退锡水中含有铁6~15 g/L,铜离子的质量浓度为6~23 g/L,密度为1.3~1.6 g/cm3,硝酸的物质的量浓度为2~4 mol/L。

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1.2 蚀刻废液

以酸性或碱性蚀刻废液将铜箔基板上没有覆盖蚀刻阻剂的铜面全部溶蚀掉,只剩被硬化的油墨或干膜保护的线路。废碱性蚀刻液中含有大量的铜氨络离子、氨水、氯化物以及无机盐,其成分复杂,密度为1.1~1.2 g/cm3,铜的含量为100~160 g/L,总铵含量为150~200 g/L;氯化铜蚀刻废液则含有大量的盐酸和氯化铜,其密度为1.2~1.4 g/cm3,铜的含量为100~160 g/L。蚀刻废液中主要金属种类及密度、含量如表1所示。

印刷线路板废水

1.3 化学沉铜废液

在电路板的生产制造过程中,铜通孔采用的是化学镀铜的方法,经过钻孔的非导体通孔壁上沉积一层密实、牢固并且有导电性的金属铜层,作为后续电镀层的底材。在此过程中产生化学沉铜废。这一废液含有整合剂EDTA、硫酸铜、甲醛等物质,COD的质量浓度为20 000~100 000 g/L,含铜量为1 000~4 000 g/L,pH为13左右。

1.4 微蚀废液

微蚀是使用硫酸、双氧水、过硫酸钠或硫酸铵轻度微溶蚀铜箔基板表面增加粗糙度,为了后续在活化过程中与触媒有更好接触性的工艺。

微蚀废液的含铜量一般在2 000~20 000 g/L的范围内,过硫酸铵微蚀废液中的铜离子以铜氨络合物的形态存在,所以此废液没有办法以传统的重金属氢氧化物沉淀除去,是比较难处理的废液之一。倘若与其他含铜废水混合,铵根离子NH4+会络合其中的重金属,使废水难以处理,所以过硫酸铵微蚀液废液应该单独处理。

1.5 碱性高COD废液

线路板行业废液中COD的含量很高,在1000~40 000 g/L之间,均为碱性废水,主要有显影废液、脱墨废液、整孔废液、除油废水等,其主要成分见表2.

印刷线路板废水

2 线路板行业液态废物的处理方法

由于线路板生产废物废水量大、废物多,因水质复杂导致在实际工程中出现处理难度大、处理成本高的困难,是限制电子工业元器件发展的主要因素之一。由于废水的成分受生产线使用的各种配方药剂的影响,成分复杂多变,实施了分类收集,对不同生产过程的废水进行不同的预处理后再综合处理。

2.1 废退锡水

查阅大量文献资料可知,当前对廢退锡水的处理方法主要有碱中和处理和用碱(氢氧化钠、氨水、氢氧化钙等)中和、压滤、冶炼。如果我们采用氨水中和、压滤后,滤饼送去冶炼金属锡,滤液再进行处理除去铜离子,成为高浓度的硝酸铵溶液,就可以作为高质量的氦肥原料。中和法用于废退锡水的处理,是比较传统的方法之一,其基本原理是向废碱性溶液中加碱使溶液近乎中性,溶液中金属离子转化为金属氢氧化物。

2.2 废蚀刻液

近年来,废蚀刻液用途广泛,铜制品工业的飞速发展使得大量的含铜废液产生。与此同时,国家对环保要求也与日俱进,因此,含铜废液的处理及排放已成为企业的一大难题。废蚀刻液可用于生产硫酸铜、碱式氯化铜、碱式碳酸铜、氧化铜、氨基酸铜等,含氨废水经过机械压缩,蒸发结晶产生氯化铵。目前,废蚀刻液的处理主要采用2种技术,即加工硫酸铜技术和循环再生技术,其他新技术均是以这2种技术为基础而发展起来的。因此,废蚀刻液处理技术的选择和处理效果不仅关系到资源的回收利用,还关系到工厂周边地区的环境安全、经济和社会的可持续发展。

2.3 化学沉铜废液

废液中的重金属铜离子与整合剂混合,形成金属整合物,不能直接用重金属氢氧化物沉淀法去除。此外,如果与其他类废水混合,整合其他类废水中含有的金属离子,会使处理难度增加,应对其单独收集处理。

我们可采用电解方法对废液进行电解处理,或用铝置换其中的金属铜,然后再回收其废液中的EDTA,废液再经过生化处理COD流程。这样,不仅能使废液达标排放,还能完全消除污染,既能充分利用资源,又能提升经济效益。

2.4 微蚀废液

由于过硫酸铵微蚀液废液中的铜离子是以铜氨络合物的形态存在的,所以此废液没有办法以传统的重金属氢氧化物沉淀法去除。倘若与其他含铜废水混合,铵根离子NH4+会络合其中的重金属,会使废水难以处理,所以过硫酸铵微蚀液废液应该单独处理。

此废液不适用于直接电解处理,因为废液中含有较高浓度的过硫酸根离子。如果使用电解方法,过硫酸根在阴极上容易被还原成为硫酸根离子,电流效果会比较差。然而,最合适的方法是先采用离子交换树脂法,可通过离子交换树脂处理,采用硫酸再生后生成硫酸铜溶液,然后再电解。

这样不仅能使废液达标排放,还能使铜资源被充分利用。对于电解工艺处理后的微蚀废液,在保证其成分不变的情况下,通过调节各种因素可以达到回收的目的,进而满足清洁生产的需求。硫酸、双氧水微蚀液可直接电解回收铜。

2.5 碱性高COD废液

依据行业废液排放要求,废水的COD值应控制在100 mg/L以下,因此加强对有关COD废液的处理方法研究,对于改善COD废液处理质量具有重要的现实意义。碱性高COD废液采用传统的处理方法,首先中和,其次经湿式催眠氧化,最后再经过生化处理达标排放。

3 结论及建议

本文对废液进行了分类分析,并且对其资源化和处理技术进行了研究,这样不仅能提高资源的利用率,减少污染物的排放量,还能减少废物的处理费用。到目前为止,我国在废物的处理技术上面仍很薄弱。寻找更合理、更经济的废退锡水处理技术是我们当前的任务之一。我们应加快改进生产工艺,提倡清洁生产,从废物的产生源头来减少废物的生产量,降低废物浓度,改变废物性质。在未来,相信随着科学技术水平的提高,我国在这方面一定将有所作为。

 

 

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