从铜氨废液中回收铜

图 4 电流密度对铜回收率的影响
2. 2. 3 电解温度的确定 在硫酸加入量 4 mL、电流密度 250 A /m 2、电解
时间 4 h的条件下进行铜氨废液的电解实验, 电解 温度对铜回收率的影响见图 5。由图 5可见, 当温 度达到 50~ 60 e 时, 铜回收率达到 98% 。因此, 确 定电解温度为 60 e 。
[摘要 ] 分别采用化学沉淀法和电解法从电镀污泥水热合成铁氧体后过滤分离的铜 氨废液中回收铜。实验结果表
明: 采用化学沉淀法处理铜氨废液, 以体积比为 1 B1的 盐酸调 节铜氨废 液 pH 为 5. 4 ~ 6. 4, 沉 淀出碱 式氯化 铜固
体, 铜回收率在 98% 以上, 1 L 铜氨废液可回收碱式氯化铜 5. 83 g( 合铜 3. 50 g ); 采用电 解法处 理铜氨废 液, 在电
第 2期
陈丹等. 从铜氨废液中回收铜
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化学法、物化法和生物法, 各种方法之 间的优缺点 也相对明显 [ 4~ 8] 。经多年研究, 国内外多采用化学 法处理含铜废水, 但存在操 作过程复杂、成本较高 等缺点, 同时也很难实现重 金属的一步分 离, 且所 得产品质量不高 [ 9~ 12 ] 。
在 25 e 、电流密度 200 A /m 2、电解时间 4 h的 条件下进行铜氨废液的电解实验, N aC l加入量对铜 回收率的 影响见图 3。当向溶液 中投加强 电解质 N aC l后, 能迅速完全电离生成 N a+ , 承担电荷的传 递, 提高电导率, 增大电流效率, 铜回收率也随之增 加。从图 3可见, 当 N aC l质量浓度为 70 g /L 时, 铜 回收率达 90% 以上。
过测定铜氨废液处理前后溶液中 C u2+ 的质量浓度, 计算铜回收率。
2 结果与讨论
2. 1 化学沉淀法回收铜 铜氨废液的 pH 大致在 8. 0~ 9. 0之间, 当以体
积比为 1 B1的盐酸调节 pH 时, H+ 能破坏铜氨络离 子的稳定结构, 释放出 NH4 + , 进而生成碱式氯化铜 沉淀, 其反应方程式见式 ( 1)。
采用调节 pH 使铜氨废液中的铜氨络离子沉淀 的方法回收铜, 即以体积比为 1 B1的盐酸溶液调节 pH 至 4. 0~ 7. 2, 滤出沉淀物, 以去离子水洗涤 6~ 8 次后 在 70 e 下 干 燥 15 h, 即 得 到 较 为 纯 净 的 C u2 C l( OH ) 3固体。 1. 2. 2 电解法
本工作采用的铜 氨废液是电镀污 泥水热合成
铁氧体后的含铜分离液。考虑到该液成分较单一、
其他重金属干扰小等特点, 分别采用化学沉淀法和 电解法, 以碱式氯化铜 ( C u2C l( OH ) 3 ) 或单质铜粉 的形式实现铜的一步分离, 为工业处理电镀污泥铜 氨废液提供技术支持。
1 实验部分
1. 1 材料、试剂和仪器 铜氨废液由上海危险废物处理中心提供, 其中
表 2 硫酸酸化对重金属去除率的影响
电镀污泥含大量重金属, 如 C u, C r, Pb, N ,i Z n 等 [ 1, 2] , 其中 Cu是一种具有高附加值的回收资源。 电镀污泥水热处理合成铁氧体被证明 是一种消纳
电镀污泥的有效方法。采用水及合适的沉淀剂, 可 将电镀污泥合成铁氧体后分离液中的 C u2+ 富集至 上清液中 [ 3] 。在文献 [ 3] 的基础上, 通过合理处置 将 C u2+ 回收, 对于电镀污泥最大资源化具有很大意
以 100 m L 铜氨废液为电解原液, 石墨为阳极, 铜片为阴极, 极距 10 mm。通过投加一定量的添加 剂增强溶液导电性。电解后以去离子 水洗涤阴极 铜片上的刮取物 6~ 8次, 在真空 25 e 下干燥 15 h, 即得单质铜粉。 1. 3 分析方法
铜氨废液中的重 金属浓度采用 IC P - AES 测 定; 沉淀物的物相组成采用 X 射线衍射仪测定。通
流密度 250 A /m2、电解时间 5 h、电解温度 60 e 的条件下, 1 L 铜 氨废液可回收 3. 54 g铜粉, 铜回收率超过 99% , 铜
粉的粒径和纯度均可达到 G B5246) 855电解铜粉 6的要求。
[关键词 ] 电镀污泥; 废液; 化学沉淀; 电解; 铜; 回收; 综合利用
[中图分类号 ] X 781. 1
义。含铜废水的处理技 术繁多, 主要包括物理法、
[收稿日期 ] 2007- 09- 18; [修订日 期 ] 2007- 12- 07。 [作者简介 ] 陈丹 ( 1974) ), 女, 浙 江省 瑞安 市 人, 博士, 讲 师, 主 要从 事固 体废 弃物 处理 与资 源化 研究。 电话: 02156338094; 电邮: y izhong - yu@ 163. com。 [基金项目 ] 国家自然科学基 金资助项 目 ( 50704023); 上海 市教委 青年基金资助项目 ( 2006A Z 109)。
2[ C u( N H3 ) 4 ] 2+ + C l- + 5H+ + 3H2 O
Cu2 C l( O H ) 3 |
+
8
NH
+ 4
( 1)
铜氨废液的 pH 对化学沉淀法铜回收率的影响 见图 1。由图 1可见, 当调节铜氨废液 pH 为 5. 4~ 6. 4时, 铜的回收 率较高, 均在 98% 以 上。由此 可 见, 化学沉淀法回收铜的最佳 pH 为 6. 0 左右, pH 过高或过低都不利于 C u2C l( OH ) 3 的沉淀, pH 过低 会导致 C u2C l( OH ) 3 的复溶, pH 过高则难以破坏铜 氨络离子稳定的配位键。沉淀物的 X 射 线衍射谱 图见图 2。通过分析图 2中的衍射峰, 可 判断沉淀 物为 C u2C l( O H ) 3。 100 m L 铜氨废液经化学 沉淀 法处理后可回收 C u2C l( OH ) 3 5. 83 g, 合铜 3. 50 g。
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化工环保 EN V IRONM ENTA L PROT ECT ION OF CH EM ICA L INDU STRY
2008年第 28卷第 2期
综合利用
从铜氨废液中回收铜
陈 丹1, 于义忠 1, 朱化军 2, 王 雷2, 秦 哲 3
( 1. 上海大学 环境与 化学工程学院, 上海 200072; 2. 上海市环境工程设计科学研究院, 上 海 200232; 3. 河北大学 化学与环境科学学院, 河北 保定 071000)
主要重金属的质量浓度见表 1。
表 1 铜氨废液中主要重金属的质量浓 度
重金属 Q/( m g# L - 1 )
Cu
Z n Fe C r N i
3 579. 07 4. 53 2. 13 3. 86 33. 88
氨水、N aOH、硝 酸、盐酸、N aC l 和 H2 SO 4: 分 析纯。
W Y J- 30V /2A 型晶体管直流 稳压电源: 上海 长春电器仪器厂; PH S- 3C 型精密 pH 计: 上海雷磁 仪器厂; Prod ig y型电感耦合等离子体原子发射光谱 仪 ( ICP - AES ): 美国利曼公司; D /m ax - r A 型 X 射线衍射仪: 日本理学公司; LKY - 2型微粒度测定 仪: 上海精密科学仪器有限公司。 1. 2 实验方法 1. 2. 1 化学沉淀法
图 3 N aC l加入量对铜回收率的影响
再考察铜氨废液经硫酸酸化后电解 4 h的铜回 收效果。硫酸酸化对重金属去除率的影响 见表 2。 由表 2可见, 电解液经硫酸酸化后, 不需投加其他添 加剂, 电解 4 h后铜回收率可达 90% 以上, 相当于 N aC l加入量为 70 g /L 左右时的水平。
3. Co llege of Chem istry and E nvironm en tal Science, H ebei U n iversity, B aod ing H ebei 071000, C h ina)
Abstract: Copper in copper-amm onia w aste liquo r, w hich is generated in filtra tion separation o f ferrite produced by hydro therm al synthesis from electrop la ting sludg e, w as reco vered re spective ly by e lectro lysis and chem ical prec ip ita tion. T he experim enta l resu lts show tha:t W ith the chem ical prec ip ita tion pro cess, w hen the pH o f copper-amm onia w aste liquo r is adjusted to 5. 4-6. 4 using hydroch lo ric ac id w ith 1 B1 o f v o lum e f ract ion, so lid Cu2C l( OH ) 3 can be precipitated w ith over 98% o f copper reco very, 5. 83 g o f Cu2C l( OH ) 3 ( 3. 50 g co pper) can be recovered from 1 L o f copperamm onia w aste liquo r; W ith the electro ly sis process, under the conditions o f current density 250 A /m2, e lectro lysis tim e 5 h and e lectro ly sis tem perature 60 e , 3. 54 g o f copper pow der can be recovered from 1 L o f copper-amm onia w aste liquo r w ith ov er 99% o f copper recov ery; T he size and purity o f reco vered copper pow der can m eet the nationa l standardsGB 5246-85. Key words: electrop la ting sludg e; w aste liquo r; chem ica l precip ita tion; electro ly sis; reco very; copper; com prehensive utilization
图 1 铜氨废液的 pH 对化学沉淀法铜回收率的影响
图 2 化学沉淀法沉淀物的 X 射线衍射谱图 C u2 C l( OH ) 3
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化工 环保 ENV IRO NM EN TAL PRO TECT ION O F CHEM ICA L INDU STRY
2008年第 28卷
2. 2 电解法回收铜 2. 2. 1 添加剂的选择
[Hale Waihona Puke Baidu献标识码 ] A
[文章编号 ] 1006- 1878( 2008) 02- 0158- 04
R ecovery of Copper from Copper-am monia W aste L iquor
Chen D an 1, Yu Y izhong 1, Z hu Hua jun 2, W ang Le i2, Q in Zhe3
( 1. C ollege o f Env ironm ental and C hem ical Eng ineering, Shanghai U n ivers ity, Shanghai 200072, C h ina; 2. Shan ghai In stitu te for D esign &R esearch in E nvironm en tal Eng ineering, Sh angh ai 200232, C h ina;