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目录1引言2化学镀技术的概述2.1化学镀基本原理2.2镀液的报废3废液的回收3.1回收原理以及方法3.2废液回收4回收液的分析4.1金属离子检查4.2废液的检查和处理5回收的分析与改进结论致谢参考文献1引言目前PCB生产过程中涉及到的环境问题显得尤为突出,但发展是人类社会永恒的主题,人类社会在创造了前所未有的物质文明和精神文明的同时,也给人类社会带来生存的危机。在环境、资源、健康等问题日趋严重的今天,回收利用成为我们生产生活的首选方式。在电路板生产过程中,化学镀镍金已成为目前国内外发展速度最主要的表面处理技术之一,并在航空航天、汽车、化工、机械、纺织、食品、军事、电子和计算机等工业部门广泛应用。电镀技术的应用范围和生产规模不断扩大,由此产生的环境问题越来越严重。镀液的最大缺点是使用若干周期后,副产物含量不断升高,造成镀液性能恶化,镀层质量下降。一般6个周期后,镀层出现针孔,镀液变混浊,导致化学镀镍镀液的报废,如果将含大量镍、磷和有机物的化学镀镍废液不经处理就排放,不仅对环境造成严重污染,而且对资源也是极大的浪费。2镀镍金技术的概述镍镀层经常用作印刷板插头镀金层的底层,以提高镀金层的耐磨性。同时,还可以阻止基体铜向金层扩散,提高印刷板插头的抗腐蚀性,并且工艺简单。所以镀镍金技术在印制电路工业中得到广泛的应用。2.1镀镍金基本原理在盛有电镀液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的负极和正极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后,电镀液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。2.2镀液的报废镀液反复使用若干周期后,副产物含量不断升高,造成镀液性能恶化,镀层质量下降。一般6个周期后,镀层出现针孔,镀液变混浊,导致化学镀镍镀液的报废。同时,在镀液中存在大量的镍、金等金属离子。3废液的回收由于在生产过程中我们不可避免的产生这些副产品,同时回收这些废液。我们也可以极大的回收金属,从而降低生产成本。3.1回收原理及方法回收的方法有很多,如膜吸收技术、氧化沉淀技术等等;本文中使用氧化沉淀法对金属离子进行一个回收和利用的过程。先将镀镍废液中的络合剂用合适的氧化剂氧化破解掉,使镍离子呈游离状态,然后用氢氧化物沉淀。同时还将废液中的次磷酸根氧化成亚磷酸根、正磷酸根离子。反应式如下:NaClO+H+→Na++HClO2HClO→2HCl+O2↑[Ni2++mLn-]+O2+4H+→Ni2++mL一n+(4/m)+2H2O[Ni2++mLn-]+H202+2H+→Ni2++mL-n+(2/m)+2H20[Ni2++mLn-]+Mn04+4H+→Ni2++mL-n+(3/m)+MnO2+2H20Ni+2OH-→Ni(OH)2↓在酸性条件下,次氯酸钠水解生成次氯酸,而次氯酸进一步分解产生O2,氧气氧化破坏镍离子络合物,释放出镍离子与氢氧根离子作用生成Ni(OH)2沉淀。同样的,双氧水、高锰酸钾也能氧化破坏镍离子络合物,使[Ni+]游离出来。取一定量的废液,加入相同当量数的氧化剂(NaCIO、H202、KMnO4)氧化破络,控制氧化剂的添加量、pH值、温度、时间等参数:用氢氧化钠溶液调节氧化破络后废液的pH值,使镍离子沉淀,过滤分析滤液中镍离子残余含量。3.2回收3.2.1回收的设备回收镍的设备在市面上有很多种类,如加拿大的151型等等;大致分为两类:一类是以膜分离为主要技术的设备,一类以氧化沉淀为主要技术的设备;而加拿大的151型就是用后者来为处理镀液的设备;它具有较好的镍回收能力,较少的冲吸水量等优点。同时,对于操作人员来说,易操作易监控等。1513.2.2设备的原理为了确保你镍镀过程中废液中镍的有效回收,采用了离子交换树脂和酸吸附树脂相结合的系统;把阳离子交换床和酸吸附床耦合在一起,使系统能够产生出浓缩的脱酸镍盐。冲洗液先被泵到圆筒过滤器,然后通过强酸饱和的阳离子树脂床;在树脂床,镍被交换到树脂上。树脂再生是由泵到阳离子树脂床的硫酸和氯酸的混合酸来完成,这个再生过程将产生高浓度的硫酸镍和氯酸镍溶液,该溶液通过脱酸床把多余的酸除去。最后,回收到高浓度、高纯度、酸碱适中的硫酸镍和氯酸镍。3.2.3设备性能指标项目性能指标硼酸量132L/hr冲洗水量500L/hr回收能力1345~2495L供电电压380V3.2.4操作步骤取老化液,边搅边定量加入15%的Ca(OH)2根据需要的应一定时间(如1h,2h)后停止搅拌,过滤,分析滤过液中的镍含量,计算镍的去率,溶液有待进一步处理;所得沉淀经120摄氏度下烘干、称重后用H2SO4溶出其中的镍,再次过滤,保留得到的含硫酸镍溶液,沉淀则成为最终废弃物。在含镍溶液中加入Ca(OH)2形成Ni(OH)2沉淀,静置后或通过过滤实现镍的去除。根据Ni当投加的Ca(OH)2使老化液的PH=10时,残余Ni2的浓度为0.25/mgL-1,而我Ni2的排放标准是不高于1/mgL,因此从理论上讲,PH=10时化学镀镍老化中的镍不可以通过化学沉淀法处理到排放标准以下,老化液的PH为5.8,而Ca(OH)2投加量少于每升老化液9.0g时,溶液的PH几乎不变,继续增加Ca(OH)2用量,溶液的PH逐渐升高,镍的去除非量不断增大,当达到18.75/GL时溶液PH-10,此时镍的去除率为96.8%,溶液中残余镍浓度为38.8/mgL,与理论计算结果有较大出入,出现这种现象是因为化学镀镍溶液中除了镍盐次亚磷酸盐外,还含有多处有机酸,如柠檬酸、乳酸等。因而其中镍是以络合态存在的,络合态的镍形成Ni(OH)2之前先要破坏络合平衡,加入的碱有一部分用于中和有机酸,需加入Ca(OH)2量较大,而且由于络合平衡的存在,使得虽然反应时间是1h,DPH=10的时候,老化认内残余的镍浓度仍较高,没有低于排放标准。当Ca(OH)2加入量使溶液的PH增加到12时,镍的去除率虽然达到99.1%,但单纯依靠调节PH的方法难以将镍去除到令人满意的程度,故继续考察了延长反应时间及高反应温度对镍对除效果的影响。室温下需要较长时间才能使化学镀镍老化液中的剩余镍符合小于1/mgL的排放标准,从上面的分析可看出,络合平衡的存在应该是影响镍沉积速度的主要因素,加快全系的破络速度有利于缩短反应时间,本文研究结果显示,提高反应溶淮的温度可以加快镍沉淀速度,在20-40摄氏度范围内,镍的去除效果无明显变化,继续升高温度,镍的去除速度快速增加,在PH=12、80摄氏度下,只需1h的反应时间,即可以将老化液中的镍减少到1/mgL,达到了国家排放标准。考虑到化学度镍的施镀温度控制在85-92摄底度,如对报废的镀液立即进行处理则可以有效的利用这部分热能,因此本文选择PH12、80摄氏度、反应时间1h的条件来去除镍。4回收处理4.1回收废渣的处理沉淀法处理镀镍废水会产生在量含氢氧化镍沉淀,这些沉淀不妥善处理会对环境产生二次污染,通过烘干、称重发现,在本文选择的试验条件下,IL化学镀镍老化液产生65.1g沉淀,根据反应条件可以知道,沉淀的主要成分为氢氧化镍及少量磷酸鲺沉淀和一些未完全反应的Ca(OH)2,为减少沉渣的处置费用并回收其中有用资源,可用硫酸溶液溶解沉淀中的镍,使82.8%的沉积镍以硫酸镍的形式进入溶液,回收的镍可以作为化工原料重新利用,余下的沉渣建议填埋处理。4.2废液检查与处理回收完镍的废液,需取样检测;经过设备的处理,无法保证100%的镍被回收了。往往在废液中存在少量可溶性的镍,这部分镍,既无法通过二次回收使析出,又无法直接排放。需检查废液是否达到国家的排放标准GB8978-1996,再进行排放。5回收的分析与改进以Ca(OH)2作为沉淀剂去除其中的镍,使其达到1.0/mgL-1的排放标准,对得到的沉淀烘干后用1/molL硫酸溶解回收其中的镍,即实现了废物资源化又减少了最终沉淀量。除镍后的废液中仍含有大量的磷,以Ca50摄氏度、反应2h条件下可以将废液中总P浓度处理到低于国家污水排放标准,而且由于预先将镍降至1/mgL以下,因此所得含磷酸盐沉淀中最高达67.3%,符合农用污泥污染物控制指标,可以作为农业肥料使用。在此采用的镍、磷含量均符合处理方法,不仅使最终排放废水的镍、磷含均符合国家标准,而且由于预先将镍和至1/mgL以下,因此所得含磷酸盐沉淀中镍浓度低于1.4/mgkg,以P2O5计的磷含量高达67.3%符合农合农用污泥污染物控制指标,可以作为农业肥料使用。因此本文采用的镍、磷联合处理方法,不仅使最终排放废水的镍、磷联合处理方法,不仅使最终排放废水的镍、磷含量均符合国家标准,而且能够从沉淀中回收有用资源,特别是磷酸盐沉淀由于含镍量低,可以用作农业肥料。结论本实验通过使用氧化沉淀法,实现了对废液中镍的回收。所谓镍的回收,就是用氢氧化钙作为沉淀剂,氧化离子态的镍的方法。所谓废液就是在化学镀或是电镀后,失效的或是会影响正常生产的化学液。在废液中,不只有镍,还有像金、银等贵重元素。但是,由于生产中用镍作为保护层,所以对镍的需求是相当大的。而,镍的氧化过程中又要耗费大量的资源。废液的排放,既是对水资源的一种污染,又是对镍资源的一种浪费。本实验通过采用设备与人工的回收,对其进行了一个很好的检测。完成了对镍的回收,又使废液中镍元素含量降到国家排放标准一下。通过回收的镍,既可以完成对镍元素的二次利用,节约了生产成本;又实现可持续发展,从而保护了环境。镍,生产中通过电镀,来实现对表层硬度的加强,以及耐磨性。但是回来的氢氧化镍并不能直接的用于生产中,通过使用硫酸对其进行氧化,生成硫化物。在此,需要进行多次逆流漂洗。镍的回收,原理很简单,但是在生产过程中要是实现大量的镍回收,往往需要通过仪器来实现。但是,通过仪器实现的问题就要考虑到生产成本的问题。水电、仪器的维修、价值等等。
本文标题:镀液镍的回收
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