СПОСОБ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА МЕДИ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ МЕДНО-АММИАЧНЫЙ КОМПЛЕКС
METHOD FOR ELECTROFLOTATION EXTRACTION OF COPPER HYDROXIDE FROM WASTEWATER CONTAINING COPPER-AMMONIUM COMPLEX

Изобретение относится к способам электрофлотационного извлечения гидроксида меди из сточных вод, содержащих медно-аммиачный комплекс и может быть использовано в производстве печатных плат электронной техники.
4
3
4
2
3
изб
2+
В производстве печатных плат электронной техники широко используют травильные растворы на основе NHOH, NH и NHCl. В промывные воды после операции травления попадают ионы меди на уровне концентраций 50-200 мг/л, а также комплексообразователь аммиак 100-500 мг/л. Величина pH указанных вод находится на уровне 8-10. Известен способ (Колесников В.А., Губин А.Ф., Колесникова О.Ю., Кондратьева Е.С. Электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений меди из промывных вод производства печатных плат. // Теоретические основы химической технологии. 2016. Том 50, № 4, с. 393-401). В данном способе эффективность извлечения ионов меди из системы Cu - НО - электролит - (NH). в присутствии ПАВ анионной природы достигает 92-98%.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (Колесников В.А., Губин А.Ф., Колесникова О.Ю., Перфильева А.В. Повышение эффективности электрофлотационной очистки сточных вод производства печатных плат от ионов меди в присутствии комплексообразователей, поверхностно-активных веществ и флокулянтов. // Журнал прикладной химии. 2017. Т.90. Вып. 5, с. 598-603). Показано, что процесс электрофлотационного извлечения ионов меди в присутствии избытка аммиака в виде комплексных соединений протекает со степенью извлечения ионов меди 95-99% при добавлении катионного поверхностно-активного вещества и катионного флокулянта.
3
+
2+
Недостатком метода является значительное снижение степени извлечения при повышении концентраций аммиака (NH) и меди (Сu).
2+)
Технической задачей данного изобретения является разработка способа электрофлотационного извлечения гидроксида меди из сточных вод, содержащих медно-аммиачный комплекс, позволяющего повысить степень очистки и скорость электрофлотационного процесса очистки при расширении диапазона исходных концентраций аммиака (NH3+) до 100-1000 мг/л и меди (Сu до 50-200 мг/л.
3
+
2+
Поставленная задача решается тем, что в очищаемую воду, содержащую медно-аммиачный комплекс, вводят флокулирующую добавку катионного типа при массовом соотношении [NH]: [Сu]: [флокурирующая добавка], равном 1:[0,2-1]: [0,005-0,01]. При этом флокурирующая добавка содержит дидецилдиметиламмоний хлорид, этанол и катионный флокулянт на основе высокополимеризованного полиакриламида при их массовом соотношении друг к другу 1: [0,5]: [0,25]. Полученный раствор выдерживают для формирования флотокомплекса в течении 10 минут, а далее ведут электрофлотационный процесс при рН=9-11, объемной плотности тока 0,1-0,3 А/л, времени 15 минут.
Механизм положительного влияния флокулирующей добавки состоит в том, что катионное поверхностно-активное вещество, входящее в ее состав, адсорбируется на дисперсной фазе гидроксида меди, ξ-потенциал смещается в область положительных значений к изоэлектрической точке, соответственно повышается степень извлечения гидроксида меди из сточных вод, содержащих медно-аммиачный комплекс.
исх
кон
Извлечение гидроксида меди из сточных вод, содержащих медно-аммиачный комплекс осуществлялось в непроточном электрофлотаторе с нерастворимыми металл-оксидными анодами. Исследования проводились в диапазоне концентраций по ионам металла от 50 до 200 мг/л при комнатной температуре (20±2 °С). В качестве фонового электролита, позволяющего повысить электропроводность, использовали раствор NaCl с концентрацией 1 г/л. Содержание органических компонентов ПАВ определяли бихроматным методом по Лейте и оценивали в единицах химического потребления кислорода (ХПК). Анализ на содержание ионов металлов с и с проводили на атомно-адсорбционном спектрофотометре марки КВАНТ-АФА. Эффективность очистки оценивали по формуле: %, где  - степень извлечения. Контроль кислотности среды осуществлялся на рН-метре марки “И-160МИ”.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
4
3
+
2+
Пример 1. В 1 л воды, содержащей 50 мг гидроксид меди (II), вводят гидроксид аммония (NHOH) в количестве 100 мг/л. Далее вводят флокулирующую добавку катионного типа при массовом соотношении [NH]: [Сu]: [флокурирующая добавка], равном 1:[0,2]: [0,005]. При этом флокурирующая добавка содержит дидецилдиметиламмоний хлорид, этанол и катионный флокулянт на основе высокополимеризованного полиакриламида при их массовом соотношении друг к другу 1: [0,5]: [0,25]. Полученный раствор выдерживают для формирования флотокомплекса в течении 10 минут, а далее подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,4 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 15 мин. После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ и определяют содержание ионов меди (II).
4
3
+
2+
Пример 2. В 1 л воды, содержащей 200 мг гидроксид меди (II), вводят гидроксид аммония (NHOH) в количестве 700 мг/л. Далее вводят флокулирующую добавку катионного типа при массовом соотношении [NH]: [Сu]: [флокурирующая добавка], равном 1:[01]: [0,01]. При этом флокурирующая добавка содержит дидецилдиметиламмоний хлорид, этанол и катионный флокулянт на основе высокополимеризованного полиакриламида при их массовом соотношении друг к другу 1: [0,5]: [0,25]. Полученный раствор выдерживают для формирования флотокомплекса в течении 10 минут, а далее подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,4 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 15 мин. После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ и определяют содержание ионов меди (II).
3
+
2+
Аналогичные опыты проводят при различных концентрациях ионов аммиака (NH) и меди (Сu). Полученные результаты приведены в таблице 1.
3
+
2+
Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, исходной концентрации ионов аммиака (NH) и меди (Сu), рН среды. Полученные результаты представлены в таблице 2.
3
+
2+
Эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена повышением степени извлечения гидроксида меди из сточных вод, содержащих медно-аммиачный комплекс до 93-99 % при увеличении исходных концентраций аммиака (NH) до 1000 мг/л и меди (Сu) до 200 мг/л, сокращением времени электрофлотации с 30 до 15 минут и, соответственно, сокращением энергозатрат в 2 раза.
Таблица 1
С(Сu<sup>2+</sup>), мг/л
Степень извлечения гидроксида меди в системе Cu-H<sub>2</sub>O-NH<sub>3</sub>, α %
С(NH<sub>3</sub><sup>+</sup>), мг/л
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
50
98
99
98
97
94
94
94
93
93
93
100
98
98
98
99
99
95
95
94
95
94
150
97
97
97
98
98
96
97
94
96
95
200
97
96
97
97
98
96
97
95
96
97
Таблица 2
С(Сu<sup>2+</sup>), мг/л
Время обработки, мин
Степень извлечения гидроксида меди в системе Cu-H<sub>2</sub>O-NH<sub>3</sub>, α %
С(NH<sub>3</sub><sup>+</sup>), мг/л
100
250
500
1000
Способ
Исходный
Предлагаемый
Исходный
Предлагаемый
Исходный
Предлагаемый
Исходный
Предлагаемый
50
5
87
94
92
95
66
88
55
85
15
95
98
96
98
72
94
60
93
30
94
99
97
98
72
94
65
93