摘要:本文主要研究了使用CWL-M型離心萃取機萃取電路板刻蝕液中的銅(高萃取段:當銅離子含量低于40-45g/L時會萃取氨)的工藝條件。通過改變萃取相比、萃取級數、萃取方式等因素,觀察其對銅萃取率的影響,并在同一條件下對離心萃取機和萃取槽的性能進行了對比,最終得出:CWL-M型離心萃取機在三級逆流、銅原液∶萃取劑=1∶9,負載有機相的水洗為兩級逆流,反萃取為兩級逆流時效果最好。
關鍵字:離心萃取機????電路板????刻蝕液????銅????萃取
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1.?前言
1.1?研究背景
??? 如今,隨著社會的飛速發展,銅作為一種非可再生能源,其在地球上的儲量日益減少。而在銅的消費和生產過程中,會產生大量的含銅廢渣,如電鍍泥、電子廢料等,因此從各種含銅廢料中提取金屬銅的工藝越來越受到國內外各個行業的重視[1]。尤其是電路板刻蝕液的廢水,該類廢水的含銅量通常都比較高,如果不對廢水進行回收處理,刻蝕液中的金屬銅將會大量損失,并且生產成本也會明顯增加。另外,刻蝕液的水體也會對生態環境以及人類健康產生廣泛而嚴重的危害,所以電路板刻蝕液廢水的處理技術研究也日益重要。對電路板刻蝕液廢水實行銅回收,不僅能夠避免資源浪費,而且能夠有效地降低生產成本,保護環境。因此,銅萃取是一個經濟和環境雙重友好型的項目。
????萃取技術具有選擇性好、金屬回收率高等優點,因此該技術在濕法冶金和金屬回收行業得到了廣泛的應用。離心萃取機在設備構造和運行機制上做出了很多改進,使之與傳統的萃取設備相比,具有功耗低、速度快、有機相損失少,連續化處理能力強等優點。
1.2?銅萃取劑
??? 目前實驗和工業上所使用的銅萃取劑主要包括二酮類、肟類、醇類、三元胺類和酯類及其復配物。對于一些弱酸性萃取劑,為恒定溶液pH值,需要先對萃取劑進行皂化處理。實際工業應用中,肟類有機化合物及其復配物應用得較多,其中主要是酮肟類和醛肟類。由于肟中氫原子能被金屬所置換,而氮原子具有未成對電子,因此可形成一定的螯合環結構[2],實際應用中就是利用肟類萃取劑上的氧原子與氮原子實現螯合,從而實現對銅離子的萃取[3]。
2.1?試劑及設備
濃H2SO4、自來水、銅萃取劑、蠕動泵、CWL50-M型離心萃取機、密度計、250ml量筒、分液漏斗。
2.2?實驗過程
2.2.1?原液萃取
??? 原液與萃取劑按照一定的相比進料,在一定的相比條件下,采用逆流萃取方式,改變萃取級數,觀察離心萃取機的萃取效果;萃取級數一定的條件下,采用逆流萃取方式,通過泵調整進料相比,觀察萃取效果;相比和萃取級數一定的條件下,改變萃取方式,觀察萃取效果。
2.2.2?水洗
??? 負載萃取劑與自來水按照1:1的相比進料,采用單級萃取方式對萃取液進行水洗,一定時間后,取樣置于分液漏斗中靜置,檢測水洗后樣品的pH值,觀察水洗效果。
2.2.3?反萃
??? 負載萃取劑與一定濃度的H2SO4按照一定的相比進料,采用逆流萃取方式,改變萃取級數,觀察反萃效果;萃取級數一定的條件下,采用逆流萃取方式,改變進料相比,觀察反萃效果。
2.2.4?離心萃取機與萃取槽的對比
??? 實驗中,在保證銅原液與萃取劑的相比,萃取級數,萃取方式,水洗方式以及反萃方式一致的條件,分別利用萃取槽和離心萃取機對電路板刻蝕液的廢水進行處理,觀察兩種萃取設備的萃取效果。實驗結果如表1所示。
表1?萃取槽與離心萃取機對比實驗結果
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萃取設備 |
萃取槽 |
CWL-M型離??萃取機 |
|---|---|---|
|
投料方式 |
間歇式 |
連續式 |
|
正相萃取率% |
48 |
56.55 |
|
反萃萃取率% |
85 |
95 |
?
3.1?原液萃取
表2?萃取級數對分離效果的影響
|
萃取級數 |
相比 銅原液:萃取劑 |
萃取率 |
|---|---|---|
|
1? |
1:3 |
21.77% |
|
2? |
1:3 |
34.78% |
|
3? |