聚合硫酸铁处理柔性线路板重金属废水的研究

  聚合硫酸铁处理柔性线路板重金属废水的研究

  在制造柔性线路板的过程中，会产生很多含有重金属离子的废水，对于这些废水，经常使用双氧水法来处理。以柔性线路板制造过程中的废水为研究对象，对生产过程中双氧水使用量、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺使用量、废液pH值以及废液中Cu2+、Ni2+等重金属离子的络合物含量变化进行深入研究。试验结果得出，当双氧水含量为2.6mg/L，聚合硫酸铁用量为85mg/L，废液pH值为6.5～8.5，聚丙烯酰胺的使用量为45mg/L时，对废水的处理效果较好而且有良好的经济效益。

  近十几年来，随着科技的不断发展，电子产品也迎来非常好的发展时期，在我国珠三角地区以及长江三角地区，聚集着大量的电子产品生产商，然而生产电子产品的过程中会产生大量的废水，有些企业为了利润，将不达标准的废水排放到当地河流中，这将对当地的生态环境造成非常严重的破坏。根据有关部门统计，近6年来珠三角地区被连续评为重金属“重度污染区域”，一时间成为了全国关注的热点问题。电路板是电子元器件的载体，也是通信、计算机、网络、音频设备等产业的基础。在2001年，根据国际上某咨询服务公司的统计，全球现存电子设备产品大约有11900亿个，为服务这些电子设备所生产的各种刚性和柔性印刷电路板大概有370亿个，半导体为1700亿个。因为电路板制造业包含电镀工艺，所以产生的废液含有大量的重金属污染物，这也是电子工业生产过程中污染物的主要来源。本文通过采用氧化还原法和沉淀法，将双氧水作为破络剂，对废液中的铜、镍等重金属离子的络合物进行分解，调节废液的pH值，较后使用聚合硫酸铁和聚合丙烯酰胺处理废水。试验结果表明，此种方法处理废水效果良好、操作简单、经济效益良好。

  1 试验方法

  本试验过程中使用以下溶液：聚合硫酸铁溶液2.0g/L，聚丙烯酰胺溶液1.0g/L，双氧水，氢氧化钠溶液。以上溶液市场均可以购买。本试验利用双氧水法来处理制造柔性电路板中的电镀废液，因为废液中含有多种杂质，也包括大量的铜和镍等重金属离子的络合物。首先要配备一定量的H2O2作为氧化剂，使其与废液均匀混合，待反应充分之后分解废液中的络合物，产生Cu2+、Ni2+等离子。期间，可以放入一定量的聚合硫酸铁，使废液中的络合物完全分解，凝聚已经分解的金属离子。再放入NaOH溶液改变废液的pH值，当pH值为6～9时，可以使Cu2+、Ni2+等离子沉淀，较后放入适量的聚丙烯酰胺。一段时间之后，反应生成氢氧化物形成絮状沉淀物，分离出来。试验结束以后测定溶液中Cu2+、Ni2+以及COD的含量。对于Cu2+、Ni2+的含量，可以使用分光光度法测定，使用高锰酸钾方法测定溶液中COD的含量。

  2 结果与讨论

  2.1 H2O2用量对Cu2+、Ni2+、COD含量的影响

  双氧水含量将会影响破络效果，较终会影响铜和镍的试验结果。试验方案：采用200mL废液，聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的含量保持不变，控制H2O2含量，设置梯度为0.0mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL。当溶液中双氧水含量为0.5mg/L时，铜离子的含量较低，随着溶液中双氧水含量的继续增加，溶液中铜离子的含量明显增加;镍离子的含量变化跟铜离子变化基本一致;COD含量随着双氧水含量的增加则持续增加。从经济方面考虑双氧水使用量增加，则会导致成本增加，而且当双氧水使用量高于0.5mL时，未反应的双氧水会严重影响聚合硫酸铁的反应，会影响溶液中铜、镍离子的絮状沉淀效果。

  COD含量随着双氧水使用量增加而持续增加的原因主要有2点：①未反应的双氧水会对聚合硫酸铁的作用产生破坏。从试验结果中可以看出，当双氧水含量从1.00mL增至2.00mL时，COD大量增加，因此，聚合硫酸铁可以减少溶液中COD。然而过量的双氧水会使聚合硫酸铁受到破坏，减弱对COD的反应作用效果。②在使用高锰酸钾检测COD时，残余的双氧水作为还原剂也会使溶液中COD含量增加。根据试验结果可以得出，当H2O2为0.50mL时，溶液中Cu2+、Ni2+含量较少;当H2O2为0mL时，COD含量较少。因此得出H2O2为0.50mL时为较佳用量。综上所述，在实际生产过程中，从经济方面和处理效果方面考虑，也都应该控制双氧水的含量。

  2.2 聚合硫酸铁对Cu2+、Ni2+、COD含量的影响

  聚合硫酸铁用量不但能改变COD含量，而且能改变废液中Cu2+、Ni2+含量。试验方案：废液量、聚丙烯酰胺用量、双氧水用量保持不变，控制聚合硫酸铁的使用量。试验结果表明，当聚合硫酸亚铁含量为40mL时，Cu2+、Ni2+含量较少;当聚合硫酸铁含量为80mL时，COD含量较少。因此，综合经济成本考虑，聚合硫酸铁较佳用量范围为40～80mL。

  2.3 pH值对Cu2+、Ni2+、COD含量的影响

  试验结果表明，pH值的高低对废液的沉淀效果影响明显，当pH值为6～9时，废液沉淀效果较好，Cu2+、Ni2+、COD含量比较低;当pH大于9时，Cu2+、Ni2+、COD部分又会发生分解，使其量增加。所以，我们在实际生产过程中应当控制pH值，选择合适的pH值。

  3 结论

  采用双氧水法处理柔性线路板生产中含有Cu2+、Ni2+等重金属离子的废水，具有效果好、操作简便、费用低等特点。