废弃电子脚中锡的电化学回收及纳米二氧化锡的制备.ppt

废弃电子脚中锡的电化学回收及纳米二氧化锡的制备,作者：王圣，周道远，胡伟指导教师：石建军化学工程学院,节能减排，绿色能源,汇报内容,研究背景及意义本实验创新点实验部分实验结果及分析经济与环境效益分析应用前景,研究背景及意义,随着电子信息工业的飞速发展，电子厂在生产过程中产生大量的电子脚废料。目前却很少有关于科学回收电子脚上金属的报道。缺乏科学的方法，导致每年大量资源被浪费。为倡导“节能减排”，科学高效的利用废弃电子脚，本作品研究了从废弃电子脚上回收锡资源并直接制备纳米SnO2。,常用从金属废料中回收锡的方法,化学法1，利用高浓度的氢氧化钠溶解镀锡，并用氧化剂使之氧化生成锡酸钠，再进一步回收锡。2，采用CuSO4置换反应方法回收镀锡废料表面的锡。3，氯气与废料中的锡反应生产SnCl4，利用SnCl4沸点较低的特点，从而实现锡的分离。电化学方法则主要采用“牺牲”阳极法。,上述方法不足点,上述方法无法直接制取纳米二氧化锡。反应试剂不能循环利用，反应后产生大量有害物质，污染环境。试剂量很大，对反应设备的腐蚀性较大，严重影响设备的使用寿命，成本较高。,本研究创新点,1，直接以废弃电子脚为原料合成纳米SnO2，大大简化了传统的先从废料上回收锡，再制备纳米SnO2的生产程序，具有较短的生产周期。2，本作品在电解液中加入络合剂柠檬酸钠，并在超声下电解，以此制备出粒径较小、粒度分布较窄的纳米SnO2。3，具有较好的选择性，较高的电解效率，相比其他方法更加节能，具有较好的经济效益。4，整个反应过程中无有害物产生，具有很好的环境效益。5，自设计了一套简单高效、可调极间距的电解槽，使操作更加简单、方便、安全。,本作品对NaOH浓度，电流密度，电解时间，极间距，超声，柠檬酸钠用量等影响因素进行讨论，以制备粒径尺寸、颗粒形状较理想的纳米SnO2，并确定产率较高，较节能，经济效益和环境效益较好时的条件，从而实现“节能减排”的目的。,实验部分,2.1原料与试剂电子厂废弃电子脚，钛片（2.8cm*10cm），NaOH(分析纯，无锡亚盛化工有限公司)，柠檬酸钠（分析纯，蚌埠化学试剂厂），去离子水。2.2实验设备和分析仪器直流电源用SS1792型可跟踪直流稳定电源；KQ3200E型超声波清洗器；扫描电子显微镜（HitachiS-4800）,X射线衍射仪（XRD-6000,日本岛津，铜靶，=0.15418nm）；FM真空干燥箱；TGL-18C高速离心机；YFX7-120-60马弗炉；,自设计可调极间距电解槽,1电解余热回收装置；2电解槽；3电解液加料口；4阴极（钛片）；5电极滑竿；6温度计；6阳极（电子脚）；8氢气回收口；9超声发生器；10直流电源,2.3实验过程,3.1最优电解液浓度，电解时间，电解电流的选择在碱性条件下，锡的活性大于铁，所以最外层锡首先被氧化。反应如下所示：阳极：Sn+4OH-4eSn(OH)4阴极：4H2O+4e2H2+4OH-,结果和讨论,图1.电解时间和电解电压对二氧化锡产率的影响,cNaOH：0.5mol/L,cNaOH：1.0mol/L,cNaOH：0.1mol/L,3.2电解时间和电解电压对产率的影响,图2.极间距与槽电压关系曲线,3.2阴阳极间距对产率的影响,图3.不同极间距下的电解产率,空化效应粉碎二氧化锡的团聚减小浓差极化提高电极的电化学活性,3.3超声的作用,图4.超声对电解电压的影响,3.4最优络合剂用量的选择,减小阳极附近锡离子浓度柠檬酸络合物的空间结构较大，增大了纳米粒子间的空间位阻减小槽电压,图5：加入不同柠檬酸钠的电解产率,3.5产物的结构与形貌的表征,XRD分析,图6煅烧前后产物XRD对照A-煅烧前产物；B-煅烧后产物,斜方晶型SnO2,立方晶型SnO2,扫描电镜表征（SEM）,图7SEM表征煅烧后产物的尺寸和形貌图,3.5产物的结构与形貌的表征,如图A所示，尺寸均一粒径为100nm，放大的SEM图(图B)显示了SnO2的立方相晶体结构。,综上，电解液NaOH浓度为0.5mol/L，锡与柠檬酸钠比约为3:5，极间距控制为8cm，在3A电流下电解1h，产率较高且较为节能。,经济效益分析电解1吨电子脚的收支情况如下表所示：,最终获利约为34500+24975-10000-290-1475-115=47595元，经济效益较为可观。,经济与环境效益分析,环境效益：本作品直接从废料一步合成纳米二氧化锡，可比普通电化学方法节约约50%的电能。电子脚循环利用过程如图8所示。相比较于普通化学方法，本方法消耗试剂量较少，电解过程不排放任何有害物质，且反应废液为氢氧化钠溶液，其中不含有害物质，可以回收再利用，不对环境造成污染。有非常好的环境效益，真正做到了“节能减排”。,图13.电子脚回收循环利用示意图,本作品以较少的成本将废弃电子脚变废为宝，以较低的成本和较高的产率，制备出应用领域广阔的纳米SnO2，整个过程对环境友好，具有较好的经济效益和环境效益。本作品方法扩大规模应用于工业生产时，生产过程中所有试