废弃电子脚中锡电化学回收及纳米二氧化锡制备

1、废弃电子脚中锡电化学回收及纳米二氧化锡制备汇报内容 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

2、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

3、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 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。 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

4、微镜（Hitachi S-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vA345671220cm*6cm*10cm9810实验过程钛片电子脚NaOH，柠檬酸钠超声，恒电流电解浊液离心分离干燥初产物5/min程序升温600煅烧2h纳米二氧化锡阴极阳极 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

5、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12301234567产率/%电流/A 1h 1.5h 2h0.37%3.58%4.67%0.97%5.07%6.43% 2.23%5.48%7.11%12301234567产率/%电流/A 1h 1.5h 2h0.37%3.58%4.67%0.97%5.07%6.43% 2.23%5.48%7.11%cNaOH：0.5mol /LcNaOH：1.0mol /LcNaOH：0.1mol /L3.2 电解时间和电解电压

6、对产率的影响1230246810产率/%电流/A0.167%3%2.87%3.647%8.97%8.813%9.61%2025300123456产率/%电压/V0.74%2.80%1.1%1.73%4.20%3.96%5.52%6.19%2468101291215182124槽电压/v极间距/cm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246810120246810产率/%极间距/cm8.32%8.03%7.74%6.58% 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010203

7、04050601011121314电压/v电解时间/t 超声 未超声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0246810产率/%锡与柠檬酸钠比例未加3:33:53:87.74%6.25%6.16%5.70%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SnO20102030405060708090-10001002003004005006007008009001000010203040506070809

8、0-1000100200300400500600700800900100018.7626.6233.9235.638.0249.1651.8454.857.8661.9266.0271.3218.9630.8632.2233.8635.7844.0845.1249.3453.4855.5462.7664.872.5273.6222 扫描电镜表征（SEM）图 7 SEM表征煅烧后产物的尺寸和形貌图3.5 3.5 产物的结构与形貌的表征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

9、，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：最终获利约为最终获利约为34500+24975-10000-290-1475-115=47595元，经济效益较为可观。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