摘要：本文主要以某PCB工厂所产酸性CuCl2的蚀刻废液作为原料，借助液相法来制备Cu2O，NaCl可回收。对水合肼及废液内Cu2+浓度比例、时间、反应温度、pH等各项参数对于Cu2O实际纯度影响，以得出工艺最佳条件，以便更好地对酸性的氯化铜实际蚀刻废液内氧化亚铜及氯化钠进行回收。
关键词：酸性 氯化铜 蚀刻废液 氧化亚铜 氯化钠
前言：
本文主要针对酸性的氯化铜实际蚀刻废液内氧化亚铜及氯化钠的回收进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。
1、试验研究
1.1试验材料
选用某PCB工厂所产酸性CuCl2的蚀刻废液，化学成分：0.011%Ni、0.010%Fe、0.0222%Zn、0.012%Cu、0.025%HCl；硫酸亚铁铵、氯化亚锡、盐酸、硫酸、氢氧化钠、分析纯的水合肼。
1.2回收利用处理工艺
回收利用处理工艺中，主要的原料为蚀刻废液，进行Cu2O产品制取，反应釜内发生了沉淀反应、还原反应、取代及脱水反应等，取定量的蚀刻废液，均放置三口的烧瓶内，依据一定比例适量添加13.7mol/L水合肼为还原剂。处于室温条件下，一边搅拌一边以1滴/s速率滴加约20mol/L浓度Na OH 溶液，其控制体系的pH值处于一定的范围，维持约1min，促使Cu2+有沉淀与还原反应出现，最终配合物生成。持续滴入Na OH 溶液，并调整体系的pH值到所需的值，处于一定温度条件下反应了一段时间，[Cu Cl2]?内Cl?被OH?取代，进而生成了CuOH的中间体，随后CuOH经脱水反应生成Cu2O。反应结束，过滤分离产物，滤饼借助去离子进行水洗，一直到无Cl?存在，沉淀需放置到真空的干燥箱内，经2h90℃干燥处理，获取Cu2O。混合滤液及洗液，再经中和处理、蒸发及浓缩处理之后，NaCl便可获取到。
2、试验结果及分析
2.1 pH对反应具体影响
①还原阶段
Cu2+ 为2.019 mol/L，且水合肼维持 0.53 mol/L状态，处于32℃室温及不同pH条件下，还原阶段的反应试验研究结果可了解到，当p H < 4，该反应处于不完全状态；当p H = 4 ~ 5 ，反应迅速处于完全状态；当p H > 5 ，该反应处于完全状态。取代阶段进入后，有CuOH沉淀出现。与水合肼之间有还原反应发生的为碱式的氯化铜、氢氧化铜。原有蚀刻废液pH值接近为0，铜主要以游离铜离子该形式存在着，需先把pH值调整到铜离子的沉淀，才会有反应出现。依据沉淀溶解的平衡原理，计算分析处于Cu2+不同浓度条件下所对应理论沉淀pH值。反应液内Cu2+实际浓度2.019 mol/L，Cu2+浓度的pH值比较接近时，沉淀开始，与以上试验现象基本相一致。因而，可确定处于还原阶段，该pH值即为4-5。
②脱水阶段
Cu2+、水合肼维持不变状态，pH值处于4-5及室温环境下实施还原阶段的反应，处于100℃温度及不同pH值条件下，实施1h脱水阶段的反应，如图1所示，为具体的试验研究结果情况。伴随脱水阶段的反应pH值持续增加，产品纯度会持续提升。pH值为12，Cu2O实际纯度可提升到98.5%，而后pH值会持续增加，Cu2O实际纯度则处于不变状态，原因为脱水前期[CuCl2]?内Cl?需与OH?之间形成取代的反应，促使CuOH的中间体形成，再次脱水并有氧化亚铜形成。取代反应处于不充分状态时，其所剩余[CuCl2]?极易被歧化并生成单质铜、二价铜，加热期间极易氧化成为Cu O、Cu Cl2。由此便可了解到，取代反应是否完全将对产品纯度产生直接影响，取代完全表现的形式即为溶液呈现着强碱性，经分析后选脱水阶段pH值为12。
图1 脱水阶段的pH值对于Cu2O的产品纯度具体影响示图
2.2 温度及时间对于Cu2O纯度具体影响
水合肼与Cu2+均为0.262 5mol，处于不同温度条件下实施还原阶段的反应，pH值需控制4-5内，即刻发生了还原反应，反应迅速完全。由此可了解到，温度对于还原阶段影响较低，因而，还原阶段应处于室温条件下实施；水合肼与Cu2+均为0.2625mol，pH值为4-5，处于室温条件下实施还原阶段的反应，pH值为12、不同温度条件下实施不同时长脱水阶段的反应，如图2所示，为具体的试验研究结果情况。处于室温条件下实施还原阶段的反应，产品实际纯度相对较低；温度提升到60℃，产品实际纯度提升明显；温度提升到80℃，产品实际纯度略有一些提升；持续将温度提升到100℃，产品实际纯度可达最高。原因即为处于不同温度条件下，脱水阶段的反应时间自1h逐渐延长至2h，Cu2O产品实际纯度有着较小的变化，在超2h之后，产品实际纯度降低，主要是因Cu2O长期处于高温环境下，极易被氧化生成了CuO。故择选脱水阶段温度应为100℃，实际时间应为1h。
图2脱水阶段的温度及时间对于Cu2O 产品实际纯度影响示图
2.3 Cu2+与水合肼浓度比对于Cu2O纯度具体影响
水合肼及蚀刻废液内Cu2+浓度对还原及脱水阶段均有着直接影响，决定了产品的纯度，向着废液内加入不同体积13.7 mol/L的水合肼，对水合肼加以调整，先处于室温、p H值为4-5条件下实施还原阶段的反应，后处于100℃、p H值为12条件下实施1h脱水阶段的反应。在该两个时期均极易有氧化反应出现，但该时氧化产物能够溶于体系当中，与还原剂之间产生反应。若完全进入到脱水阶段，则p H为碱性。
2.4 工艺最佳条件的重复试验及滤液内回收利用Na Cl
以CuCl2酸性蚀刻废液作为原料，进行氧化亚铜制取最佳的工艺条件：水合肼、Cu2+即为0.2625mol，还原剂的过量为5%、pH为4-5该条件下，实施还原阶段反应，再次pH为12、100℃条件下实施1h反应。通过对工艺最佳条件的重复试验及滤液内回收利用Na Cl试验分析后可了解到，该工艺重复性极佳，获取氧化亚铜的产品各项指标均可达优等品标准，金属铜实际含量在0.07%以内，较优等品上线标准低。在该工艺下所产生滤液均为少量的氢氧化钠及氯化钠混合溶液，从中可回收Na Cl。氯化钠的产品纯度测得超过97.5%，回收率可达97%。
3、结语
综上所述，通过以上试验研究可得出如下结论：以CuCl2酸性蚀刻废液作为原料，进行氧化亚铜制取最佳的工艺条件：水合肼、Cu2+即为0.2625，还原剂的过量为5%、pH为4-5该条件下，实施还原阶段反应，再次pH为12、100℃条件下实施1h反应。氯化钠的产品纯度超97.5%，回收率达97%，该纯度可达精制二级工业盐标准。
[参考文献]
[1]叶涛. 电路板酸性蚀刻废液电解回收100％的循环再生机[J]. 印制电路信息, 2017,28(14):236-237.
[2]毛谙章, 张银亮, 刘小文. 用印刷电路板蚀刻废液制备氯化亚铜[J]. 化学与生物工程, 2016, 33(10):457-458.
论文作者:吴国汉
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：纯度论文; 废液论文; 条件下论文; 阶段论文; 氧化亚铜论文; 酸性论文; 氯化钠论文; 《科技新时代》2019年5期论文;