权利要求
1.一种基于高浓度过氧化氢的
铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将铜酸废液与浓硫酸混合后输送至混合分解槽,加热保温处理,得到除过氧化氢铜酸废液;
(2)调节除过氧化氢铜酸废液的pH值并与萃取剂混合均匀,静置分层,获得低铜废液和高铜萃取液,向高铜萃取液中加入硫酸溶液进行反萃取,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用;
(3)对硫酸铜溶液进行电解,得到金属铜和硫酸溶液,硫酸溶液前往反萃取槽循环使用;
(4)采用离子交换树脂对低铜废液进行处理,完成高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,步骤(1)中浓硫酸加入量为铜酸废液质量的0.5%~5%。
3.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,步骤(1)中混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,混合分解槽包括加热区与保温区,加热区的温度为70℃~98℃,保温区的温度为80℃~98℃。
4.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,步骤(1)所述加热保温处理时间为5min~20min。
5.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,步骤(2)中调节除过氧化氢铜酸废液pH值的pH调节剂为浓硫酸,调节pH值至1~3。
6.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,步骤(2)中除过氧化氢铜酸废液和萃取剂的质量比为1~10:1。
7.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,步骤(2)中高铜萃取液与硫酸溶液的质量比为1~5:1,硫酸溶液的质量分数为10%~30%。
8.根据权利要求1或6所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,所述萃取剂为Lix54-100、Lix84、Lix84i、Lix860、Li x984、P204、P507、N-910、N1923、N902、TBP和M5640中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,电解温度为40℃~50℃,电流密度为200A/m2~250A/m2,电解电压为3V~5V,电解时间为8h~15h。
10.根据权利要求1所述的一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,其特征在于,所述离子交换树脂的型号为LSC-485、LSC-495、LSC-855、LX-1850H、LX-1850NH、001×7和LX-300C中的一种。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于铜酸废液处理技术领域,具体涉及一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺。
背景技术
[0002]铜蚀刻工序是PCB、面板等生产中的重要工序;在该工艺下,会产生大量含有过氧化氢、二价铜离子的铜酸废液。铜酸废液无法直接排放,需要对其中有害环境的化学组分进行处理,尤其是重点处理过氧化氢和铜离子。
[0003]目前,对铜酸废液中过氧化氢的处理多使用加碱或者加酵素的方法还原,对铜的处理方案则以沉降法、萃取法、电解法为主;同时处理铜酸废液中的过氧化氢和铜离子的工艺主要有以下三种:
[0004]1)稀释-沉降工艺:通过加入大量不含铜离子和过氧化氢的废液稀释铜酸废液中的过氧化氢和铜离子浓度,随后向其中加碱,提高体系的pH值,在高pH值的状态下,废液中的过氧化氢会分解,铜离子会沉淀。
[0005]2)萃取-电解-分解过氧化氢工艺:通过对铜酸废液进行萃取/反萃取,将铜酸废液中的铜离子提取至一定浓度的硫酸溶液中,得到硫酸铜溶液。电解硫酸铜得到单质铜,同时低铜废液稀释,加入酵素分解过氧化氢。
[0006]3)分解过氧化氢-加酸稀释-电解工艺:通过釜式加热方式分解过氧化氢,再使用硫酸稀释来降低废液中COD浓度,最后进行电解析出铜单质。
[0007]然而采用上述三种工艺处理含有高浓度过氧化氢的铜酸废液时,往往存在以下问题:
[0008]1、采用稀释-加碱沉降的方法处理,需要大幅稀释铜酸废液原液,考虑到废液中过氧化氢的浓度与安全性诉求,稀释比例往往超过50倍,处理成本高且效率较低;
[0009]2、采用萃取-电解方法回收铜离子时,由于废液中大量有机螯合物的存在,很难通过萃取将处理后铜离子浓度降低到排放标准以下;
[0010]3、高浓度过氧化氢具有很大的安全隐患,先回收铜再使用酵素降解过氧化氢的方案会大幅提高工艺的安全成本;
[0011]4、高浓度过氧化氢的氧化性会导致其对设备、管道具有一定的腐蚀性,处理含高浓度过氧化氢的废液会提高设备的防腐蚀成本;
[0012]5、采用分解过氧化氢-加酸稀释-电解工艺,过氧化氢的分解时间过长,分解效率低,且分解后仍有部分过氧化氢残留在废液中;废液在电解前即使被硫酸稀释数倍,其含有的有机物仍会对
电解铜产生影响,会降低电极使用寿命;且电解效率低,使得废液中铜离子远未达到安全排放标准。
发明内容
[0013]本发明的目的在于提供一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,以解决现有铜酸废液回收处理工艺存在处理成本高且效果差的问题。
[0014]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0015]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,所述处理工艺包括以下步骤:
[0016](1)加酸-加热法分解过氧化氢:将铜酸废液与浓硫酸混合后输送至混合分解槽,加热保温处理,得到除过氧化氢铜酸废液;
[0017]铜酸废液先通过管道混合器与浓硫酸进行混合,随后进入混合分解槽的加热区,在此期间,铜酸废液中的过氧化氢开始自加热并快速分解,随后逐渐流入保温区,保温区保证高效分解的同时,也会保证过氧化氢分解的稳定性与安全性,最终过氧化氢分解完全的废液通过管道流出混合分解槽,得到除过氧化氢铜酸废液;
[0018](2)萃取/反萃取:调节除过氧化氢铜酸废液的pH值并与萃取剂混合均匀,静置分层,获得低铜废液和高铜萃取液,向高铜萃取液中加入硫酸溶液进行反萃取,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用;
[0019](3)电解硫酸铜:对硫酸铜溶液进行电解,得到金属铜和硫酸溶液,硫酸溶液前往反萃取槽循环使用;
[0020](4)树脂吸附:采用离子交换树脂对低铜废液进行处理,完成高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺。
[0021]进一步地,步骤(1)中浓硫酸加入量为铜酸废液质量的0.5%~5%,浓硫酸加入量过低,过氧化氢分解不稳定,安全性无法保证;浓硫酸加入量过高,过氧化氢的分解速率大幅降低,同时过多的酸会降低后续铜离子的回收效果。
[0022]进一步地,步骤(1)中混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,混合分解槽包括加热区与保温区,加热区的温度为70℃~98℃,保温区的温度为80℃~98℃。
[0023]进一步地,步骤(1)所述加热保温处理时间为5min~20min。
[0024]进一步地,所述浓硫酸质量分数为95%~98%。
[0025]进一步地,所述铜酸废液的pH值为2~5,铜离子含量为2000ppm~5000ppm,过氧化氢含量为5wt%~22wt%。
[0026]进一步地,所述除过氧化氢铜酸废液中过氧化氢含量<0.1wt%。
[0027]进一步地,步骤(2)具体操作为:
[0028]将除过氧化氢铜酸废液输送至预处理槽中,再向预处理槽中加入浓硫酸调节pH值为1~3,得到酸化除过氧化氢铜酸废液,将酸化除过氧化氢铜酸废液输送至萃取槽中,再向萃取槽中加入萃取剂,搅拌均匀,静置分层,相分离后,获得低铜废液和高铜萃取液;高铜萃取液输送至反萃取槽中,并向反萃取槽中加入硫酸溶液,搅拌均匀,静置分层,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用。
[0029]进一步地,步骤(2)中除过氧化氢铜酸废液和萃取剂的质量比为1~10:1。
[0030]进一步地,步骤(2)中高铜萃取液与硫酸溶液的质量比为1~5:1,硫酸溶液的质量分数为10%~30%。
[0031]进一步地,所述萃取剂为L i x54-100、L i x84、L i x84i、L i x860、L i x984、P204、P507、N-910、N1923、N902、TBP(磷酸三丁酯)和M5640中的一种。
[0032]进一步地,所述低铜萃取液中铜离子含量为10ppm~50ppm,硫酸铜溶液中硫酸铜含量≥20000ppm。
[0033]进一步地,步骤(3)中电解温度为40℃~50℃,电流密度为200A/m2~250A/m2,电解电压为3V~5V,电解时间为8h~15h。
[0034]进一步地,步骤(3)中电解槽正极连接
电解液,负极连接硫酸铜溶液,硫酸铜溶液和电解液之间设置有反渗透
隔膜,工作时,正极有氧气产生,负极有单质铜产生。
[0035]进一步地,步骤(4)具体操作为:将低铜废液输送至填充有离子交换树脂的树脂塔中,流速为0.5BV/h~2.8BV/h,温度为15℃~50℃,低铜废液中的铜离子被离子交换树脂吸附,树脂塔流出液集中在储罐中,得到处理后废液;当离子交换树脂吸附达到饱和后,停止通入低铜废液,向树脂塔中加入浓硫酸,使用浓硫酸清洗离子交换树脂,使离子交换树脂恢复吸附能力,得到清洗液前往预处理槽中参与pH值的调节。
[0036]进一步地,所述离子交换树脂的型号为LSC-485、LSC-495、LSC-855、LX-1850H、LX-1850NH、001×7和LX-300C中的一种。
[0037]进一步地,所述处理后废液中铜离子含量≤0.5ppm。
[0038]本发明的有益效果:
[0039]1.本发明采用加酸-加热法分解过氧化氢,随后再对除过氧化氢的铜酸废液采用萃取-电解的方法回收其中的金属铜,最后采用离子交换树脂吸附的方式吸附处理低铜废液中少量铜离子,使其达到排放标准,本发明工艺操作步骤简单,安全性高,不涉及酵素等添加剂的使用,成本低,且处理效果好。
[0040]2.本发明采用加酸-加热法分解铜酸废液中的高浓度过氧化氢,该方法安全、稳定、高效,通过调节加酸的比例、加热温度以及处理时间,可以有效调节不同浓度铜离子的铜酸废液中过氧化氢的分解时间和烈度;相对于仅加热法分解过氧化氢,加酸-加热法可以有效控制反应的烈度,能够更好地处理高浓度过氧化氢,提高生产的安全性。
[0041]3.本发明的铜酸废液通过混合分解槽进行连续加热分解过氧化氢,在保证分解安全性的基础上,大大提高了过氧化氢的分解效率,能够快速有效除去铜酸废液中的过氧化氢。
[0042]4.本发明优先处理铜酸废液中的过氧化氢,有效避免了其对剩余步骤中设备、管道、材料的腐蚀,大大降低设备防腐蚀成本和材料成本。
[0043]5.本发明通过挑选高效的萃取剂,采用萃取-电解法回收铜酸废液中的金属铜,避免了直接电解除过氧化氢铜酸废液因铜酸废液中有机物的干扰,增加了电解液中铜离子浓度,极大地提高了电解效率;且在该系统中,萃取剂和硫酸溶液均可以循环使用,大幅降低了铜回收的成本。
[0044]6.本发明采用离子交换树脂处理,有效降低萃取后铜酸废液中的铜离子含量,使其满足排放标准,同时通过强酸溶液反洗树脂塔,有效回收了其中吸附的铜离子,并使离子交换树脂可以循环使用,降低原料成本。
附图说明
[0045]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0046]图1是本发明一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺的流程图;
[0047]图2是本发明加酸-加热法分解过氧化氢步骤的流程图;
[0048]图3是本发明萃取/反萃取步骤的流程图;
[0049]图4是本发明电解硫酸铜步骤的流程图;
[0050]图5是本发明树脂吸附步骤的流程图。
具体实施方式
[0051]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
[0052]本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,“a,b,或c中的至少一项(个)”,或,“a,b,和c中的至少一项(个)”,均可以表示:a,b,c,a~b(即a和b),a~c,b~c,或a~b~c,其中a,b,c分别可以是单个,也可以是多个。
[0053]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施条例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请实施条例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
[0054]应理解,在本申请的各种实施例中,各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,部分或全部步骤可以并行执行或先后执行,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施条例的实施过程构成任何限定。
[0055]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量,也可以表示各组分间重量的比例关系,因此,只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地,本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0056]除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0057]除非另有特别说明,本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0058]针对现有铜酸废液回收处理工艺存在处理成本高且效果差的问题,为在一定程度上解决上述问题,本申请提供一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,所述处理工艺包括以下步骤:
[0059](1)加酸-加热法分解过氧化氢:将铜酸废液与浓硫酸混合后输送至混合分解槽,加热保温处理,得到除过氧化氢铜酸废液;
[0060]铜酸废液先通过管道混合器与浓硫酸进行混合,随后进入混合分解槽的加热区,在此期间,铜酸废液中的过氧化氢开始自加热并快速分解,随后逐渐流入保温区,保温区保证高效分解的同时,也会保证过氧化氢分解的稳定性与安全性,最终过氧化氢分解完全的废液通过管道流出混合分解槽,得到除过氧化氢铜酸废液;
[0061](2)萃取/反萃取:调节除过氧化氢铜酸废液的pH值并与萃取剂混合均匀,静置分层,获得低铜废液和高铜萃取液,向高铜萃取液中加入硫酸溶液进行反萃取,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用;
[0062](3)电解硫酸铜:对硫酸铜溶液进行电解,得到金属铜和硫酸溶液,硫酸溶液前往反萃取槽循环使用;
[0063](4)树脂吸附:采用离子交换树脂对低铜废液进行处理,完成高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺。
[0064]在一些实施例中,步骤(1)中浓硫酸加入量为铜酸废液质量的0.5%~5%,示范例中,可以为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%等典型但非限制性的质量比例或任意两比例之间的范围,在该质量比例范围内,过氧化氢分解稳定且不会影响后续铜离子的回收效果,且应当注意,浓硫酸加入量不应超过上述范围,否则,浓硫酸加入量过低,过氧化氢分解不稳定,安全性无法保证;浓硫酸加入量过高,过氧化氢的分解速率大幅降低,同时过多的酸会降低后续铜离子的回收效果。
[0065]在一些实施例中,步骤(1)中混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,包括加热区与保温区,加热区的温度为70℃~98℃,示范例中,可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、98℃等典型但非限制性的温度或任意两温度之间的范围;保温区的温度为80℃~98℃,示范例中,可以为80℃、85℃、90℃、95℃、98℃等典型但非限制性的温度或任意两温度之间的范围。
[0066]在一些实施例中,步骤(1)所述加热保温处理时间为5min~20min。
[0067]在一些实施例中,所述浓硫酸质量分数为95%~98%。
[0068]在一些实施例中,所述铜酸废液的pH值为2~5,铜离子含量为2000ppm~5000ppm,过氧化氢含量为5wt%~22wt%。
[0069]在一些实施例中,所述除过氧化氢铜酸废液中过氧化氢含量<0.1wt%。
[0070]在一些实施例中,步骤(2)具体操作为:
[0071]将除过氧化氢铜酸废液输送至预处理槽中,再向预处理槽中加入浓硫酸调节pH值为1~3,得到酸化除过氧化氢铜酸废液,将酸化除过氧化氢铜酸废液输送至萃取槽中,再向萃取槽中加入萃取剂,搅拌均匀,静置分层,相分离后,获得低铜废液和高铜萃取液;高铜萃取液输送至反萃取槽中,并向反萃取槽中加入硫酸溶液,搅拌均匀,静置分层,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用。
[0072]在一些实施例中,步骤(2)中除过氧化氢铜酸废液和萃取剂的质量比为1~10:1。
[0073]在一些实施例中,步骤(2)中高铜萃取液与硫酸溶液的质量比为1~5:1,硫酸溶液的质量分数为10%~30%。
[0074]在一些实施例中,所述萃取剂为L i x54-100、L i x84、L i x84i、L i x860、L ix984、P204、P507、N-910、N1923、N902、TBP(磷酸三丁酯)和M5640中的一种。
[0075]在一些实施例中,所述低铜萃取液中铜离子含量为10ppm~50ppm,硫酸铜溶液中硫酸铜含量≥20000ppm。
[0076]在一些实施例中,步骤(3)中电解温度为40℃~50℃,电流密度为200A/m2~250A/m2,电解电压为3V~5V,电解时间为8h~15h。
[0077]在一些实施例中,步骤(3)中电解槽正极连接电解液,负极连接硫酸铜溶液,硫酸铜溶液和电解液之间设置有反渗透隔膜,工作时,正极有氧气产生,负极有单质铜产生。
[0078]在一些实施例中,步骤(4)具体操作为:将低铜废液输送至填充有离子交换树脂的树脂塔中,流速为0.5BV/h~2.8BV/h,温度为15℃~50℃,低铜废液中的铜离子被离子交换树脂吸附,树脂塔流出液集中在储罐中,得到处理后废液;当离子交换树脂吸附达到饱和后,停止通入低铜废液,向树脂塔中加入浓硫酸,使用浓硫酸清洗离子交换树脂,使离子交换树脂恢复吸附能力,得到清洗液前往预处理槽中参与pH值的调节。
[0079]在一些实施例中,所述离子交换树脂的型号为LSC-485、LSC-495、LSC-855、LX-1850H、LX-1850NH、001×7和LX-300C中的一种。
[0080]在一些实施例中,所述处理后废液中铜离子含量≤0.5ppm。
[0081]下述实施例1-5和对比例1-5中铜酸废液为面板行业的含铜废液,其pH值为3.5,铜离子含量为5000ppm,过氧化氢含量为18wt%,浓硫酸质量分数为98.3%。
[0082]实施例1
[0083]请参阅图1-图5所示,一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,包括以下步骤:
[0084](1)加酸-加热法分解过氧化氢:将9kg铜酸废液与45g浓硫酸混合后输送至混合分解槽,混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,包括加热区与保温区,控制混合分解槽中加热区温度为70℃,保温区的温度为80℃,加热保温处理时间为20min后,得到除过氧化氢铜酸废液,对除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0085](2)萃取/反萃取:将除过氧化氢铜酸废液输送至预处理槽中,再向预处理槽中加入浓硫酸调节pH值为3,得到酸化除过氧化氢铜酸废液,将酸化除过氧化氢铜酸废液输送至萃取槽中,再向萃取槽中加入萃取剂N902,控制除过氧化氢铜酸废液和萃取剂的质量比为1:1,搅拌均匀,静置分层,相分离后,获得低铜废液和高铜萃取液;高铜萃取液输送至反萃取槽中,并向反萃取槽中加入10wt%硫酸溶液,高铜萃取液与10wt%硫酸溶液的质量比为1:1,搅拌均匀,静置分层,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用;
[0086](3)电解硫酸铜:将硫酸铜溶液输送至电解槽中,电解槽正极连接电解液,负极连接硫酸铜溶液,硫酸铜溶液和电解液之间设置有反渗透隔膜,电解温度为40℃,电流密度为200A/m2,电解电压为3V,电解时间为8h,正极有氧气产生,负极有单质铜产生,得到38g金属铜和硫酸溶液,硫酸溶液前往反萃取槽循环使用;
[0087](4)树脂吸附:将低铜废液输送至填充有LSC-855型离子交换树脂的树脂塔中,流速为0.5BV/h,温度为15℃,低铜废液中的铜离子被离子交换树脂吸附,树脂塔流出液集中在储罐中,得到处理后废液;当离子交换树脂吸附达到饱和后,停止通入低铜废液,向树脂塔中加入浓硫酸,使用浓硫酸清洗离子交换树脂,使离子交换树脂恢复吸附能力,得到清洗液前往预处理槽中参与pH值的调节。
[0088]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.5ppm,达到排放标准。
[0089]实施例2
[0090]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,包括以下步骤:
[0091](1)加酸-加热法分解过氧化氢:将9kg铜酸废液与250g浓硫酸混合后输送至混合分解槽,混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,包括加热区与保温区,控制混合分解槽中加热区温度为80℃,保温区的温度为85℃,加热保温处理时间为10min后,得到除过氧化氢铜酸废液,对除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0092](2)萃取/反萃取:将除过氧化氢铜酸废液输送至预处理槽中,再向预处理槽中加入浓硫酸调节pH值为2,得到酸化除过氧化氢铜酸废液,将酸化除过氧化氢铜酸废液输送至萃取槽中,再向萃取槽中加入萃取剂N902,控制除过氧化氢铜酸废液和萃取剂的质量比为5:1,搅拌均匀,静置分层,相分离后,获得低铜废液和高铜萃取液;高铜萃取液输送至反萃取槽中,并向反萃取槽中加入20wt%硫酸溶液,高铜萃取液与20wt%硫酸溶液的质量比为3:1,搅拌均匀,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用;
[0093](3)电解硫酸铜:将硫酸铜溶液输送至电解槽中,电解槽正极连接电解液,负极连接硫酸铜溶液,硫酸铜溶液和电解液之间设置有反渗透隔膜,电解温度为45℃,电流密度为250A/m2,电解电压为5V,电解时间为12h,正极有氧气产生,负极有单质铜产生,得到38g金属铜和硫酸溶液,硫酸溶液前往反萃取槽循环使用;
[0094](4)树脂吸附:将低铜废液输送至填充有LSC-855型离子交换树脂的树脂塔中,流速为1.8BV/h,温度为30℃,低铜废液中的铜离子被离子交换树脂吸附,树脂塔流出液集中在储罐中,得到处理后废液;当离子交换树脂吸附达到饱和后,停止通入低铜废液,向树脂塔中加入浓硫酸,使用浓硫酸清洗离子交换树脂,使离子交换树脂恢复吸附能力,得到清洗液前往预处理槽中参与pH值的调节。
[0095]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.4ppm,达到排放标准。
[0096]实施例3
[0097]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,包括以下步骤:
[0098](1)加酸-加热法分解过氧化氢:将9kg铜酸废液与450g浓硫酸混合后输送至混合分解槽,混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,包括加热区与保温区,控制混合分解槽中加热区温度为95℃,保温区的温度为93℃,加热保温处理时间为5min后,得到除过氧化氢铜酸废液,对除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0099](2)萃取/反萃取:将除过氧化氢铜酸废液输送至预处理槽中,再向预处理槽中加入浓硫酸调节pH值为1.8,得到酸化除过氧化氢铜酸废液,将酸化除过氧化氢铜酸废液输送至萃取槽中,再向萃取槽中加入萃取剂N902,控制除过氧化氢铜酸废液和萃取剂的质量比为10:1,搅拌均匀,静置分层,相分离后,获得低铜废液和高铜萃取液;高铜萃取液输送至反萃取槽中,并向反萃取槽中加入30wt%硫酸溶液,高铜萃取液与30wt%硫酸溶液的质量比为5:1,搅拌均匀,得到低铜萃取液和硫酸铜溶液,低铜萃取液前往萃取槽中循环使用;
[0100](3)电解硫酸铜:将硫酸铜溶液输送至电解槽中,电解槽正极连接电解液,负极连接硫酸铜溶液,硫酸铜溶液和电解液之间设置有反渗透隔膜,电解温度为50℃,电流密度为200A/m2,电解电压为5V,电解时间为15h,正极有氧气产生,负极有单质铜产生,得到36g金属铜和硫酸溶液,硫酸溶液前往反萃取槽循环使用;
[0101](4)树脂吸附:将低铜废液输送至填充有LSC-855型离子交换树脂的树脂塔中,流速为2.8BV/h,温度为50℃,低铜废液中的铜离子被离子交换树脂吸附,树脂塔流出液集中在储罐中,得到处理后废液;当离子交换树脂吸附达到饱和后,停止通入低铜废液,向树脂塔中加入浓硫酸,使用浓硫酸清洗离子交换树脂,使离子交换树脂恢复吸附能力,得到清洗液前往预处理槽中参与pH值的调节。
[0102]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.3ppm,达到排放标准。
[0103]实施例4
[0104]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,与实施例1相比,区别仅在于,萃取/反萃取过程中所用萃取剂为萃取剂M5640,离子交换树脂为LSC-495型离子交换树脂。
[0105]对该实施例获得的除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0106]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.2ppm,达到排放标准。
[0107]实施例5
[0108]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,与实施例1相比,区别仅在于,萃取/反萃取过程中所用萃取剂为萃取剂N-910,树脂吸附过程中所用离子交换树脂为LSC-495型离子交换树脂。
[0109]对该实施例获得的除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0110]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.4ppm,达到排放标准。
[0111]实施例6
[0112]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,与实施例1相比,区别仅在于,铜酸废液组成不同,该实施例中铜酸废液pH值为3.7,铜离子含量为3000ppm,过氧化氢含量为22wt%。
[0113]对该实施例获得的除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0114]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.2ppm,达到排放标准。
[0115]实施例7
[0116]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,与实施例1相比,区别仅在于,铜酸废液组成不同,该实施例中铜酸废液pH值为4.2,铜离子含量为2000ppm,过氧化氢含量为20wt%。
[0117]对该实施例获得的除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,未检出过氧化氢;
[0118]对该实施例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为0.1ppm,达到排放标准。
[0119]对比例1
[0120]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,包括以下步骤:
[0121]向9kg铜酸废液加入36g浓硫酸(浓硫酸的加入量为铜酸废液质量的0.4%),混合均匀后通入混合分解槽,混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,包括加热区与保温区,加热区温度70℃,随后剧烈冒泡分解,冒泡量大于液体体积的10倍;考虑到实验安全,直接向体系中加入9kg冷水(5℃),实验结束。
[0122]对比例2
[0123]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,与实施例3相比,区别仅在于,将实施例3步骤(1)中“将9kg铜酸废液与450g浓硫酸混合后输送至混合分解槽”调整为“将9kg铜酸废液与540g浓硫酸(浓硫酸的加入量为铜酸废液质量的6%)混合后输送至混合分解槽”,步骤(2)中除过氧化氢铜酸废液不需要通过预处理槽进行酸化,直接进入萃取槽中;
[0124]对该对比例获得的除过氧化氢铜酸废液进行抽样检测,过氧化氢含量为5.8wt%,且所得除过氧化氢铜酸废液pH值<1.0;
[0125]对该对比例获得的处理后废液进行抽样检测,处理后废液中铜离子含量为56ppm,未达到排放标准。
[0126]对比例3
[0127]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,包括以下步骤:
[0128]将9kg铜酸废液加入混合分解槽,混合分解槽内部采用隔板分隔为弯曲通道,包括加热区与保温区,加热区温度70℃,立即剧烈冒泡分解,冒泡量大于液体体积的10倍,考虑到实验安全,直接向体系中加入9kg冷水(5℃),实验结束。
[0129]对比例4
[0130]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺(稀释-沉降工艺),包括以下步骤:
[0131]将9kg铜酸废液加入降解槽中,加入450kg水,搅拌均匀,得到459kg铜酸稀释液废液;向铜酸稀释液废液加入液碱(36wt%NaOH溶液)200kg,体系pH值至9,搅拌均匀,有少量气泡生成;静置24h,有65g蓝色泥状沉淀生成,过滤,滤液抽样测量,未检出过氧化氢,铜离子含量为15ppm,未达到排放标准。
[0132]对比例5
[0133]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,(萃取-电解-分解过氧化氢工艺)包括以下步骤:
[0134](1)将10kg铜酸废液加入预处理槽,加入50g浓硫酸调节pH至3;将调节好pH值的废液加入萃取槽中,加入1kg萃取剂N902,搅拌5min,静置至相分离,重复三次,得到高铜萃取液和低铜废液;
[0135](2)将高铜萃取液加入反萃取槽中,加入3kg的10wt%硫酸溶液,搅拌5min,静置至相分离,水相注入电解槽中;
[0136](3)在电解槽中,使用5V的电极电解硫酸铜溶液,电解温度为40℃,电流密度为200A/m2,电解8h,最终在阴极得到15g金属铜;
[0137](4)向低铜废液加入氢氧化钠20g,调节pH至6.5,加入酵素40g,升温至37℃,搅拌分解4h后,抽样测量,未检出过氧化氢,铜离子含量为12ppm,未达到排放标准。
[0138]对比例6
[0139]一种基于高浓度过氧化氢的铜酸废液的回收处理工艺,(分解过氧化氢-加酸稀释-电解工艺)包括以下步骤:
[0140](1)将10kg铜酸废液(pH值为4,铜离子含量为5000ppm,过氧化氢含量为5wt%)供给至加热装置加热至80℃后,然后导入保温槽保温7h以分解过氧化氢,抽样测量,过氧化氢含量为1.1wt%,得到初处理铜酸废液;
[0141](2)向初处理铜酸废液中加入10kg的10wt%硫酸溶液,进行充分稀释后,加入电解槽中,通直流500A,持续48小时进行恒电流电解,在负极收集得到45.8g金属铜,处理后废液进行抽样检测,测得过氧化氢含量为0.4wt%,铜离子含量为100ppm,未达到排放标准。
[0142]需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0143]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
说明书附图(5)