近年來，我國電子技術(shù)的發(fā)展，使印刷線路板成為一種被廣泛應(yīng)用的電子產(chǎn)品，由于電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度不斷加快，這也使傳統(tǒng)的線路板被逐漸淘汰。與此同時(shí)，由于在制造印刷線路板時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的含銅廢水，這些含銅廢水如果不加以處理就進(jìn)行直接排放，勢必會(huì)給自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至還會(huì)危害到人體健康。一直以來，人們在回收線路板的含銅廢液時(shí)，需要通過中和、出料及廢水，采用離子交換方法來對廢水進(jìn)行處理，然后進(jìn)行再蒸發(fā)和再滲透，以此進(jìn)行再離子交換，通過對處理后的廢水進(jìn)行銅離子含量檢測，合格后方可排放，但在處理后的廢水中卻含有較高的氨氮。為了解決該問題，本文采用化學(xué)沉淀法來對線路板廠的含銅廢水進(jìn)行處理，并借助于正交實(shí)驗(yàn)來對最佳的工藝條件進(jìn)行確定，以期能夠?yàn)榫€路板廠在改進(jìn)廢水處理工藝中提供參考和借鑒。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)原理
在應(yīng)用化學(xué)沉淀法來對線路板廠的含銅廢水進(jìn)行處理時(shí)，首先需要確定化學(xué)沉淀法中的沉淀劑成分，本文將硫化鈉與硫酸亞鐵作為沉淀劑中的主要成分?；瘜W(xué)沉淀法的去銅原理主要是利用硫酸亞鐵法來實(shí)現(xiàn)，也就是在暴氣條件下對pH為2~3的硫酸亞鐵內(nèi)的二價(jià)鐵離子進(jìn)行氧化，使其成為三價(jià)鐵離子，然后將三價(jià)鐵離子投加至含銅廢水中，使三價(jià)鐵離子能夠與EDTA進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對Cu2+的置換，從而使含銅廢水中的銅離子從原有的絡(luò)合態(tài)向著游離態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，然后提高含銅廢水的pH值，由此便可使Fe(OH)3、Fe(OH)2與Cu(OH)2得以沉淀，進(jìn)而有效去除了廢水中的銅離子和鐵離子，此外，因Fe(OH)3在沉淀過程中發(fā)揮混凝作用，這能夠提高含銅廢液的沉淀速度，進(jìn)而提高含銅廢水的處理效率。通過對硫化鈉中的Cu2+與S2-在堿性環(huán)境中進(jìn)行操作，可使廢液中產(chǎn)生大量的CuS沉淀，然后將絮凝劑與混凝劑加入到含銅廢水中，可確保細(xì)小CuS的快速沉淀，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對含銅廢水中銅離子的有效去除。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
為了對含銅廢水的水質(zhì)進(jìn)行分析，本文通過二乙基二硫代氨基甲酸鈉來對處理前與處理后的含銅廢水的銅離子含量進(jìn)行分別測定，測定方法采用分光光度法，測定結(jié)果表明，處理前的含銅廢水中所含的銅離子含量高達(dá)15.7mg/L，而通過化學(xué)沉淀法的應(yīng)用，處理后的含銅廢水中，其銅離子含量的濃度只有1mg/L。除此之外，本文還進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn)，并借助于正交實(shí)驗(yàn)分別對pH、PAM、FeSO4·7H2O、LIME以及Na2S的初始摻入量進(jìn)行了確定，并結(jié)合實(shí)際工藝中的摻加量、水力停留時(shí)間和反應(yīng)池體積，對0.5L含銅廢水中各個(gè)試劑的摻入量進(jìn)行了計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得出，各個(gè)試劑的實(shí)際摻入量分別為pH為2、PAM為3.3mL、FeSO4·7H2O為3mL、LIME為3.9mL、Na2S為2mL。
2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 pH值對化學(xué)沉淀法處理效果的影響
在廢水PH值分別為1、2、3、4的四份0.5L的含銅廢水中均摻入FeSO4·7H2O試劑3mL，并設(shè)定攪拌時(shí)間為15min，然后在這四份含銅廢水中分別加入氫氧化鈉，使這四份含銅廢水的pH值均上升至9，然后在這四份含銅廢水中均摻入3.9mL的LIME，并進(jìn)行15min的攪拌反應(yīng)，然后再摻入2mL的Na2S，再次進(jìn)行15min的攪拌反應(yīng)，然后摻入3.3mL的PAM，最后再進(jìn)行15min的攪拌后進(jìn)行放置，靜待廢水沉淀，然后對上清液內(nèi)的含銅濃度進(jìn)行測定。經(jīng)測定結(jié)果表明，上清液內(nèi)的含銅濃度初始值為每升15.7mg，通過觀察不同pH值的影響發(fā)現(xiàn)，初始pH值的提高會(huì)使化學(xué)沉淀法的去銅率呈現(xiàn)出先提高后降低的變化，當(dāng)初始pH值為3時(shí)，此時(shí)化學(xué)沉淀法的處理效果最好。
2.2 FeSO·47H2O摻入量對化學(xué)沉淀法處理效果的影響
將含銅廢水的pH初始值設(shè)定為3，并摻入不同分量的FeSO4·7H2O，其他試劑的摻入量則按照上述操作進(jìn)行，以此觀察FeSO4·7H2O摻入量的不同給化學(xué)沉淀法處理效果帶來的影響。觀察結(jié)果表明，F(xiàn)eSO4·7H2O的摻入量不斷增加會(huì)逐漸提高化學(xué)沉淀法對含銅廢水的處理效果，但FeSO4·7H2O的摻入量越多，則化學(xué)沉淀法對含銅廢水的處理效果也將逐漸減弱，當(dāng)FeSO4·7H2O的摻入量達(dá)到3.8mL時(shí)，此時(shí)化學(xué)沉淀法的處理效果最好。
2.3 LIME摻入量對化學(xué)沉淀法處理效果的影響
將含銅廢水的pH初始值設(shè)定為3，并將3.8mL的FeSO4·7H2O分別摻入至含銅廢水中，除LIME試劑以外，其他試劑的摻入量及操作均與上述相同。LIME試劑在不同含銅廢水中的摻入量不同，以此觀察LIME摻入量的不同給化學(xué)沉淀法處理效果帶來的影響。觀察結(jié)果表明，LIME試劑的摻入量越多，則化學(xué)沉淀法對含銅廢水的處理效果就越好，但處理效果的提升幅度會(huì)逐漸變緩。當(dāng)LIME試劑在含銅廢水中的摻入量達(dá)到5mL時(shí)，則化學(xué)沉淀法的處理效果無限接近于99%，此時(shí)該工藝的處理效果最佳。
2.4 Na2S摻入量對化學(xué)沉淀法處理效果的影響
在應(yīng)用化學(xué)沉淀法來對含銅廢水進(jìn)行處理時(shí)，將廢液的pH初始值調(diào)節(jié)為3、FeSO4·7H2O的摻入量為3.8mL，LIME的摻入量為5mL，PAM的摻入量為3.3mL，所有實(shí)驗(yàn)操作均相同，只有Na2S試劑的摻入量不同，以此觀察Na2S摻入量的不同給化學(xué)沉淀法處理效果帶來的影響。通過觀察結(jié)果表明，Na2S的摻入量不斷提高，會(huì)使化學(xué)沉淀法的處理效果呈現(xiàn)出先提高后下降的變化，當(dāng)Na2S的摻入量達(dá)到2.2mL時(shí)，此時(shí)化學(xué)沉淀法的處理效果最佳。
2.5 PAM摻入量對化學(xué)沉淀法處理效果的影響
在應(yīng)用化學(xué)沉淀法來對含銅廢水進(jìn)行處理時(shí)，將廢液的pH初始值調(diào)節(jié)為3、FeSO4·7H2O的摻入量為3.8mL，LIME的摻入量為5mL，Na2S的摻入量為2.2mL，所有實(shí)驗(yàn)操作均相同，只有PAM試劑的摻入量不同，以此觀察PAM摻入量的不同給化學(xué)沉淀法處理效果帶來的影響。通過觀察結(jié)果表明，PAM的摻入量越高，則化學(xué)沉淀法對含銅廢水的處理效果就越好，但當(dāng)PAM的摻入量達(dá)到4mL以上時(shí)，則化學(xué)沉淀法對含銅廢水的處理效果提升幅度會(huì)變得微乎其微。
2.6 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及驗(yàn)證
在對上述因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)分析以后，便需要進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，以此分析這些單因素對化學(xué)沉淀法處理效果的影響作用大小。本文將各個(gè)因素按照4個(gè)水平進(jìn)行劃分，并借助于L16(45)正交表，將含銅廢水中的銅去除率作為正交試驗(yàn)的評(píng)價(jià)因素，以此獲得正交實(shí)驗(yàn)的方案表，然后便可根據(jù)該方案表來對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行依次開展，最后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)施極差分析。極差分析結(jié)果表明，其影響作用按照從大至小進(jìn)行排列，依次為pH值、PAM摻加量、FeSO4·7H2O摻加量、LIME摻加量、Na2S摻加量，由此便可確定出線路板廠含銅廢水化學(xué)沉淀法的最佳處理?xiàng)l件，pH值、PAM摻加量、FeSO4·7H2O摻加量、LIME摻加量、Na2S摻加量分別為3、4mL、4mL、5mL與2mL。通過對化學(xué)沉淀法的最佳處理?xiàng)l件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)證明，結(jié)果表明，采用該最佳處理?xiàng)l件來對0.5L的含銅廢水進(jìn)行化學(xué)沉淀法處理，經(jīng)處理后的廢水中銅離子含量在0.25mg/L，化學(xué)沉淀法的處理效果高達(dá)98.4%
3、可行性分析
相比于以往的離子交換工藝，以往的工藝水準(zhǔn)在含銅廢水處理后，其銅離子濃度在1mg/L左右，其工藝處理效果只有93.6%，雖然該工藝的處理效果能夠達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)中對銅離子的排放要求，但在廢水中卻含有很高的氨氮。而采用化學(xué)沉淀法，并設(shè)置最佳的處理?xiàng)l件，經(jīng)實(shí)踐證明，化學(xué)沉淀法在對含銅廢水進(jìn)行處理后，廢水中的銅離子濃度只有0.34mg/L，其處理效果高達(dá)97.8%，相比于離子交換工藝提升了4.2%，而且在處理廢水過程中不會(huì)產(chǎn)生較高濃度的氨氮，進(jìn)而有效彌補(bǔ)了以往工藝所存在的不足。
4、結(jié)語
總而言之，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使線路板的更新速度也不斷加快，與此同時(shí)，對線路板廠含銅廢水的處理工藝也得到了不斷的改進(jìn)和革新，這也使線路板廠含銅廢水的工藝處理效果不斷提高，在不久的將來，還會(huì)出現(xiàn)更加高效的含銅廢水處理工藝。但就目前而言，化學(xué)沉淀法的處理效果卻是顯而易見的，因此非常值得在污水處理領(lǐng)域中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。( >
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