印刷废液的采集与提取

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1、印刷废液的采集与提取印刷废液的采集与提取随着电子工业的迅猛发展，印刷线路板（ printed circuit board， PCB）的数量也急剧增加。对于大量的废弃 PCB 不加以回收，不仅会对环境造成 严重污染，还导致大量宝贵资源的浪费。回收电子废料的主要目的是回收所含 有的稀贵金属。稀贵金属对于改进 PCB 的性能发挥着重要的作用。在稀贵金属 中，人们最注意回收金；因为在最近 30 年里，电子工业中使用了一定数量的金。 在美国和欧洲，用于电子工业的黄金消耗量： 1968 年为 82，t 1972 年达到 127 ，t 1975 年降至 67；t 从 1978 年至今，黄金的年消耗量稳定地保

2、持在 80t 左右。 回收 PCB 中的金，目前应用比较普遍的是化学法，其主要工艺是：碱浸法 （硫代硫酸盐、氰盐）或酸浸法（硝酸、王水）对含金废料进行处理，使金以 络合离子的状态存在于溶液中，然后，采用溶剂萃取、活性炭吸附、阴离子树 脂交换等方法，将金从浸出液中分离、富集。笔者提出采用双水相萃取体系， 萃取酸浸出液中的金，是溶剂萃取法中新兴的方法之一。 所谓双水相，是一种聚合物或两种聚合物与一种盐溶解于同一种溶剂时， 当聚合物或无机盐的浓度达到一定值时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的 不相溶性，就会生成互不相溶的两相。双水相萃取系统（ aqueous two phase system， AT

3、PS）就是利用双水相呈相现象和待分离的物质在两相间分配系数的 不同来实现分离和提纯的目的。双水相萃取技术已广泛应用于生物化学、细胞 生物学、生物化工和食品化工等领域，并取得了许多成功的范例，具有广阔的 工业应用前景。相对双水相应用于生物领域，该体系用于金属离子的分配研究 较少。在 Zvarova 提出利用此体系可分离金属离子的可能性后，无机离子在双 水相体系中的分配行为研究才逐渐发展起来。目前，利用这一技术分离金属离 子的研究相当活跃，研究了金（）在聚乙二醇-硫酸铵双水相体系中的分配行为， 研究了 KAu（ CN ）2 在双水相中的分配规律。 1 试验部分 1. 1 试验样品该预处理液是将废弃

4、印刷线路板首先经过人工拆 卸，分离塑料和金属板，再把金属板进行机械破碎，破碎后的颗粒为 70 200 目。 此时，电子废料含铜超过 90% ，若用王水直接溶解不利于后期萃取，所以先用 硝酸除去大部分铜和其他金属，再将过滤的滤渣用王水溶解，用盐酸调节溶液 pH = 1，制备成质量浓度为 3mg/L 含金溶液供萃取试验使用。 1. 2 试剂及仪器试剂： PEG 系列、硫酸铵、硝酸、盐酸、醋酸、醋酸钠均 为分析纯。试验用水为去离子水。缓冲溶液按文献配制。 仪器： AA320 原子吸收分光光度计（上海分析仪器总厂）； FD- 97 无油 空气压缩机（复旦大学科教仪器厂）； KY 系列空心阴极灯（河北衡

5、水市宁强 光源公司）； YP600 电子天平（上海第二天平仪器厂）；pHS- 3TC 酸度计（上 海天达仪器有限公司）；恒温水浴锅。 1. 3 试验方法取 7m l 含金溶液于 30m l 刻度分液漏斗中，加入 15m l 一 定质量分数的 PEG 溶液，再加入 8m l 缓冲溶液调节萃取体系的 pH 值，使其最 后体积为 30m ，l 摇匀后，加入一定质量的分相盐硫酸铵，置于水浴锅中恒定 温度，振荡萃取 3m in；待溶液分相完全后，分出 PEG 相和盐水相，制备成 3% HC l 溶液，用原子吸收法分别测定盐水相和 PEG 相中金的质量浓度，计算萃取 率。 1. 4 试验机理 Au 3+易

6、与卤素离子发生亲核取代反应生成配合物， Au 3+ 在待萃液中的主要形态是 AuCl 4 -。将萃取 AuCl 4 -后的 PEG 相进行紫外可见 光谱分析，并与 AuCl 4 -水溶液比较，发现待萃取水溶液中 AuCl 4 -的最大吸 收峰出现在波长 314nm 处，而 PEG 相萃合物的最大吸收峰在波长 317nm 处，表 明萃入 PEG 相后，Au 3+形态没有发生变化，仍以 AuCl 4 -形式存在。 AuCl 4 -与萃取剂无配合反应其结构保持不变，萃取反应有 H +参与，面 电荷密度小的离子有利于萃取，萃取具有离子缔合萃取的特征。萃取反应包括： 水相中的 H +与部分 PEG 通过

7、氢键生成溶剂化阳离子 PEGH +（ 1）式； PEGH + 与 AuCl 4 -配阴离子通过静电作用形成电中性离子对，被萃入析出的 PEG 相（ 2）式； Cl -竞争进入 PEG 相（ 3）式。 H + + PEG PEGH +（ 1）AuC l 4 - + （ PEGH）+ PEG 相（ 2）Cl - + （ PEGH ）+ PEG 相（ 3）根据（ 1） （ 3）式，萃取反应可表示为：2H + + 2PEG+ AuCl 4 - + Cl - PEG 相+ PEG 相 2 试 验结果与讨论 2. 1 pH 值对萃取率的影响在 25 的温度下，在 30m l 刻度分液漏 斗中，加入 7m

8、l 金质量浓度为 3mg/L 的待萃取溶液，加入 15m l 30%的 PEG2000 溶液，加入 8m l 不同缓冲溶剂改变萃取体系的 pH 值，最后加入 6g 分 相盐硫酸铵（质量分数为 20% ），考察 pH 值变化对金萃取率的影响。 可以看出，金的萃取率随着 pH 值的降低而增加；当 pH = 1 时，萃取率达 到最大 84. 99%.pH 值继续增大，萃取率反而下降，这是因为 PEG -（NH 4）2 SO 4 双水相体系的形成是盐析作用的结果，溶液 pH 值的提高使（ NH 4）2 SO 4 的盐析作用减弱，从而使分相困难，降低了萃取率。在金萃取过程中，溶液 的 pH 值影响金离子

9、与萃取剂缔合物的形成、缔合物的稳定性和表面电荷等，从 而影响金的萃取率。因此， pH 值是金在双水相体系中分配的一个重要因素， 而且相对来说易于控制，所以也成为双水相萃取分离的主要控制条件。 2. 2 PEG 质量分数对萃取率的影响在 25 温度下，在 30m l 分液漏斗中， 加入 7m l 金质量浓度为 3mg /L 的待萃取溶液，加入质量分数分别为 10%、20%、30%、40%和 60%的 PEG2000 溶液 15m，l 加入 8m lpH = 1 的缓冲溶 剂，最后加入 6g 分相盐硫酸铵（质量分数为 20% ），考察 PEG 质量分数的变 化对金萃取率的影响。 可以看出，在 PE

10、G 质量分数较低的情况下（， 温度高于 50 时能够分相，同时相分离速度随温度的升高而加快，而相体积 V PEG 则随温度的升高而降低。升高温度对双水相体系的影响与加入无机盐对双 水相体系的影响相似。但是，考虑到升高温度，增加了加热设备，耗费热能， 提高了成本。相对于室温下 85. 16%的萃取率，当萃取温度达到 70 时，萃取率 为 90. 11%，提高并不十分明显，所以笔者认为，在室温 25 下进行萃取是经济 适宜的。 2. 6 萃取级数的确定按以上试验得到的最佳条件进行：温度设定 25，加入 30m l 刻度分液漏斗中的萃取剂 PEG2000 和含金溶液各为 15m l 和 7m，l 处

11、理 液中金的质量浓度为 3mg/L，混合后液体由盐酸调节 pH = 1，用去离子水定容 到 30m，l 最后加入 6g 硫酸铵，计算一级萃取率，分离出萃余液，再取出体积 为萃余液两倍的萃取剂与之充分混合进行二、三级萃取，计算二、三级萃取率。2. 7 PEG 相中金的还原 AuCl 4 -被富集后，还须将其转变为单质。一般用 电沉积或加入还原剂（如锌粉、铁粉）。不同于一般萃取，无需将 PEG 相中的 金反萃取到水中，可直接在 PEG 相中加入锌粉还原。比较有无 PEG 相的还原差 别。 可以看出，无论 PEG 是否存在，几乎全部的 AuCl 4 -被还原。而且，从试 验观察到，有 PEG 存在还

12、原反应更快，有利于获得金单质。这可能是由于 PEG 占有一定体积，相对于水， AuC l 4 -质量浓度相对增大的缘故。 3 结语（ 1）利用 PEG -（NH 4）2 SO 4 双水相体系可以把溶解的废弃印 刷线路板中的金从酸性氯化液中萃取出来，并与其他的金属离子分离，使金得 到纯化。萃取体系中的传质和平衡速度快，回收率较高，分相时间短，自然分 相时间在 10m in 左右。 （ 2）双水相萃取体系的萃取温度、pH 值、PEG 及（NH 4）2 SO 4 质量分 数、PEG 聚合度等因素对萃取效果有很大的影响，因此可以采用多种手段调整 这些影响因素来提高萃取体系选择性和回收率。通过试验给出了优化的一级萃 取条件参数：温度为 25，pH = 1，PEG2000 的质量分数为 15%，硫酸铵的质量 分数为 20%.一级萃取率达到 85% ，二级萃取率达到 95% ，三级萃取率超过了 97%. （ 3）双水相萃取体系对低质量浓度金具有较好的富集能力，不存在有机 溶剂的残留问题，对环境污染小，对人体无害。经过多级萃取后，所得到的富 集金的 PEG 溶液可以不经反萃取，直接加入锌粉还原出金，易于连续化操作。注：本资料由【东莞市鑫晟机械设备有限公司 】整理，仅供学习参考！