镀液镍的回收.docx

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+HClO2HClO2HCl+O2Ni2+ +mLn-+O2+4H+Ni2+mL一n+(4m)+2H2ONi2+ +mLn-+H202+2H+Ni2+mL-n+(2/m) +2H20Ni2+ +mL n-+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13452495L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，D PH=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