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[重金属] 电镀、线路板废水专题讨论贴

本主题由 点源扩散 于 2008-11-13 08:42 设置高亮
同意楼上的说法,我做过一个试验,将硫酸加入到亚硫酸钠溶液中,反应很剧烈,一下子就产生很多的二氧化硫,刺鼻!
再长的路都会有尽头,千万不要回头,再沮丧的心都会有希望,千万不要失望!
亚硫酸钠还原六价铬,pH值最好在3左右吧
Hope This Helps                         Email:samepain@126.com

有污水的地方就有人烟。

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一般用稀硫酸调节PH值在2~3之间!
再长的路都会有尽头,千万不要回头,再沮丧的心都会有希望,千万不要失望!
我来凑热闹~~
波哥就是厉害啊
顶一下啊
以后我碰到这样的工程了,你可不要有所保留哦
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回复 47# 的帖子

谢谢楼主的耐心解答,备受鼓舞。感激中!
脚步还是应该放慢下来,过程是很重要的啊。

转贴:电镀重金属废水治理技术现状及发展趋势

内容: 摘要:介绍了电镀重金属废水各种治理技术——化学沉淀、氧化还原处理、溶剂萃取分离、吸附法、膜分离技术、离子交换处理法、生物处理技术的现状,并提出了治理技术的发展趋势。

概述
电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。

电镀废水的成分非常复杂,除含氰(CN-)废水和酸碱废水外,重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类,一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视,研制出多种治理技术,通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高,目前,电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段,资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向。

1电镀重金属废水治理技术的现状
1.1化学沉淀
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉淀法等。
1.1.1中和沉淀法
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应,使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单,是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点[1]:(1)中和沉淀后,废水中若pH值高,需要中和处理后才可排放;(2)废水中常常有多种重金属共存,当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时,pH值偏高,可能有再溶解倾向,因此要严格控制pH值,实行分段沉淀;(3)废水中有些阴离子如:卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物,因此要在中和之前需经过预处理;(4)有些颗粒小,不易沉淀,则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。

1.1.2硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法。与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的优点是:重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低,而且反应的pH值在7—9之间,处理后的废水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺点是[2]:硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体;硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,产生二次污染。为了防止二次污染问题,英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法,即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解,这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来,同时防止有害气体硫化氢生成和硫化物离子残留问题。

1.2氧化还原处理
1.2.1化学还原法
电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在,因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后,投加石灰或NaOH产生Cr(OH)3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一,在我国有着广泛的应用,其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同,可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。

应用化学还原法处理含Cr废水,碱化时一般用石灰,但废渣多;用NaOH或Na2CO3,则污泥少,但药剂费用高,处理成本大,这是化学还原法的缺点。

1.2.2铁氧体法
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4,使Cr6+还原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+,调节pH值至8左右,使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应,形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高,易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外,特别适用于含重金属离子的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史,处理后的废水能达到排放标准,在国内电镀工业中应用较多。

铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70oC),能耗较高,处理后盐度高,而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。

1.2.3电解法
电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史,具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术,能减少污泥的生成量,且能回收Cu、Ag、Cd等金属,已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高,一般经浓缩后再电解经济效益较好。

近年来,电解法迅速发展,并对铁屑内电解进行了深入研究,利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

另外,高压脉冲电凝系统(HighVoltageElectrocagulationSystem)为当今世界新一代电化学水处理设备,对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%;电解时间缩短30%—40%;节省电能达到30%—40%;污泥产生量少;对重金属去除率可达96%一99%[3]。

1.3溶剂萃取分离
溶剂萃取法[4]是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。

1.4吸附法

吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单,在废水治理中应用广泛,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂,把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr、含Ni废水已有成功经验。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低[5]。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率达到99%,出水中Cr6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前暑[6]。

1.5膜分离技术

膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术,包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水,处理后废水组成不变,有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理,已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水,已处理水可以回用,实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多,有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段,如我国和奥地利均用乳状液膜技术处理含Zn废水,此外也应用于镀Au废液处理中[7]。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术,该项技术在金属萃取方面有很大进展。

1.6离子交换处理法

离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等,离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性,后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大,因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力,多数情况下离子是先被吸附,再被交换,离子交换剂具有吸附、交换双重作用。这种材料的应用越来越多,如膨润土[11],它是以蒙脱石为主要成分的粘土,具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力,若经改良后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生,天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点:沸石[9]是含网架结构的铝硅酸盐矿物,其内部多孔,比表面积大,具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明[10],沸石从废水中去除重金属离子的机理,多数情况下是吸附和离子交换双重作用,随流速增加,离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程,废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜,在NaCl再生过程中,去除率达97%以上,可多次吸附交换,再生循环,而且对铜的去除率并不降低。

1.7生物处理技术

由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点,经过多年的探索和研究,生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展,采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头,根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。

1.7.1生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、[wiki]纤维素[/wiki]、[wiki]糖蛋白[/wiki]、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。

1.7.2生物吸附法

生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。

1.7.3生物化学法

生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%[11]。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人[12]用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8mg/L的溶液,当pH为4.0时,去除率达99.12%。

1.7.4植物修复法[13]

植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属;(2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散:(3)利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。

藻类净化重金属废水的能力,主要表现在对重金属具有很强的吸附力[14],利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道[15]。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%,马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻,但仍具有较好的去除能力。

草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现[16]凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。

木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点,受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用,由胡焕斌等[17]试验结果表明:芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。2电镀重金属废水治理技术展望

随着全球可持续发展战略的实施,循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。电镀重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。未来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面:

(1)贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用;提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率;从源头上削减重金属污染物的产生量,并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。

(2)电镀重金属废水的处理技术很多,其中生物技术是具有较大发展潜力的技术,具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点。随着基因工程、分子生物学等技术的发展和应用,具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功,为生物技术的广泛应用提供了有利条件。对于已经污染的、范围大的外环境,可采用植物修复技术治理,在治污的同时,不仅美化了环境,还可以获得一定的经济效益。

(3)综合一体化技术是未来电镀废水治理技术的热点。电镀废水种类繁多,各种电镀工艺差异很大,仅使用一种废水治理方法往往有其局限性,达不到理想的效果。因此,综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。

3结束语

综上所述,虽然化学法、物理化学法、生物化学法都可以治理和回收废水中的重金属,但通过生物化学法处理重金属污水成本低、效益高、容易管理、不给环境造成二次污染、有利于生态环境的改善。但生物化学法也有一定的局限性,无论是植物还是微生物,一般都具有选择性,只吸取或吸附一种或几种金属,有的在重金属浓度较高时会导致中毒,从而限制其应用。尽管如此生物化学法的研究和发展仍有广阔前景,许多学者通过基因工程、分子生物学等技术应用,使生物具有更强的吸附、絮凝、整治修复能力。我们应该充分利用自然界中的微生物与植物的协同净化作用,并辅之以物理或化学方法,寻找净化重金属的有效途径。
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化学镀铜/沉铜工艺流程介绍(上)
内容: 化学镀铜(Eletcroless Plating Copper)通常也叫沉铜或孔化(PTH)是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理,使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯粒子(钯是一种十分昂贵的金属,价格高且一直在上升,为降低成本现在国外有实用胶体铜工艺在运行),铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原,而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层,使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。化学镀铜在我们PCB制造业中得到了广泛的应用,目前最多的是用化学镀铜进行PCB的孔金属化。PCB孔金属化工艺流程如下:

钻孔→磨板去毛刺→上板→整孔清洁处理→双水洗→微蚀化学粗化→双水洗→预浸处理→胶体钯活化处理→双水洗→解胶处理(加速)→双水洗→沉铜→双水洗→下板→上板→浸酸→一次铜→水洗→下板→烘干

一、镀前处理

1.去毛刺

钻孔后的覆铜泊板, 其孔口部位不可避免的产生一些小的毛刺,这些毛刺如不去除将会影响金属化孔的质量。最简单去毛刺的方法是用200~400号水砂纸将钻孔后的铜箔表面磨光。机械化的去毛刺方法是采用去毛刺机。去毛刺机的磨辊是采用含有碳化硅磨料的尼龙刷或毡。一般的去毛刺机在去除毛刺时,在顺着板面移动方向有部分毛刺倒向孔口内壁,改进型的磨板机,具有双向转动带摆动尼龙刷辊,消除了除了这种弊病。

2 整孔清洁处理

对多层PCB有整孔要求,目的是除去钻污及孔微蚀处理。以前多用浓硫酸除钻污,而现在多用碱性高锰酸钾处理法,随后清洁调整处理。

孔金属化时,化学镀铜反应是在孔壁和整个铜箔表面上同时发生的。如果某些部位不清洁,就会影响化学镀铜层和印制导线铜箔间的结合强度,所以在化学镀铜前必须进行基体的清洁处理。最常用的清洗液及操作条件列于表如下:

清洗液及操作条件

配方

组分 1 2 3

碳酸钠(g/l) 40~60 — —

磷酸三钠(g/l) 40~60 — —

OP乳化剂(g/l) 2~3 — —

氢氧化钠(g/l) — 10~15 —

金属洗净剂(g/l) — — 10~15

温    度(℃) 50 50 40

处理时间(min) 3 3 3

搅拌方法 空气搅拌机械移动 空气搅拌

机械移动 空气搅拌  机械移动

3.覆铜箔粗化处理

利用化学微蚀刻法对铜表面进行浸蚀处理(蚀刻深度为2-3微米),使铜表面产生凹凸不平的微观粗糙带活性的表面,从而保证化学镀铜层和铜箔基体之间有牢固的结合强度。以往粗化处理主要采用过硫酸盐或酸性氯化铜水溶液进行微蚀粗化处理。现在大多采用硫酸/双氧水(H2SO4/H202 )其蚀刻速度比较恒定,粗化效果均匀一致。由于双氧水易分解,所以在该溶液中应加入合适的稳定剂,这样可控制双氧水的快速分解,提高蚀刻溶液的稳定性使成本进一步降低。常用微蚀液配方如下:

硫酸H2SO4        150~200克/升

双氧水H202        40~80毫升/升

常用稳定剂如下:

稳定剂化合物  添加量  蚀刻铜速率      双氧水H202分解率

C2H5NH 2    10g/l     28%         1.4mg/l.min

n-C4H9NH2   10ml/l     232%        2.7 mg/l.min

n-C8H17NH2   1 ml/l     314%         1.4mg/l.min

H2NCH2NH2    10g/l               2.4 mg/l.min

C2H5CONH2   0.5 g/l     98%           /

C2H5CONH2   1 g/l      53%           /

不加稳定剂    0      100%        快速分解

我们以不加稳定剂的蚀刻速率 为100%,那么蚀刻速率大于100%的为正性加速稳定剂,小于100%的为负性减速稳定剂。对于正性的加速稳定剂不用加热,在室温(25度C)条件下就具有较高的蚀刻速度。而负性减速稳定剂,必须加热使用才能产生微蚀刻铜的效果。应注意新开缸的微蚀刻液,开始蚀刻时速率较慢,可加入4g/l硫酸铜或保留25%的旧溶液。
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化学镀铜的基本原理
内容: 白化学镀铜技术诞生以来,科学工作者不断地探索其异相表面催化沉积的动力学过程;提出了各种化学沉积的机理、假说,试图对化学镀铜的实验事实作出合理解释,增加对化学镀铜现象的本质的认识。目前,大多数商品化学镀铜溶液采用甲醛作为还原剂,反应过程中存在两个基本化学反应,即

Cu2++2e→Cu

2HCHO+40H一→H2↑+2H20+2HC00一+2e

化学反应发生在催化性异相表面,并不存在外来电源和电子。化学镀铜的总反应式可表示为

Cu2++2HCHO+40H一→Cu+H2↑+2H20+2HC00一

该反应式只表示反应物与最终的反应产物的关系,实际反应过程要复杂得多,可能分为二步或多步进行,可能有一价铜盐作为反应的中间产物形成,目前还不了解反应的确切过程。一般认为,化学镀铜反应历程是通过两个连贯的反应而发生的,即电子在阳极部分反应中释放,在阴极部分反应中消耗。化学镀铜反应受甲醛氧化过程的动力学控制,即完全受阳极部分反应控制,反应中两个部分电极反应不是相互独立的;甲醛的氧化反应发生在同时产生沉积铜的表面。当然,讨论化学镀铜反应机理是复杂的,它还要受到主要反应物浓度比的影响;倘若镀液中反应物浓度比朝着低铜离子浓度、高甲醛浓度的方向极端变化,化学镀铜反应机理也会朝着受阴极部分反应控制的方向变化。
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化学镀铜溶液的配方组成
内容: 化学镀铜溶液的种类很多。按镀铜层的厚度分为镀薄铜溶液和镀厚铜溶液;按络合剂种类可分为酒石酸盐型、EDTA二钠盐型和混合络合剂型等;按所用还原剂分为甲醛、肼、次磷酸盐、硼氢化物等溶液;而根据溶液的用途,又可分为塑料金属化、印制电路板孔金属化等溶液。化学镀铜溶液主要是由铜盐、还原剂、络合剂、稳定剂、pH值调节剂和其他添加剂组成。

(1)主盐

主盐的主要作用是提供铜离子,在化学镀铜液中可使用硫酸铜、氯化铜、碱式碳酸铜、酒石酸铜、醋酸铜等。从降低成本考虑,多数配方选用五水硫酸铜(CuS04•5H20)。

化学镀铜溶液中铜盐含量对沉积速度有一定的影响。当溶液的pH值控制在工艺范围内时,提高溶液中的铜含量,沉积速度有所增加,但溶液自然分解的倾向也随之增大。在不含稳定剂的溶液中,宜采用低浓度的镀液;在含有稳定剂的溶液中,铜离子浓度可适当高一些。铜盐浓度对镀层性能的影响不大,但铜盐中的杂质可能对镀层产生很大影响,因此化学镀铜液对铜盐纯度的要求一般较高。

(2)络合剂

以甲醛作还原剂的化学镀铜溶液是碱性的,为防止铜离子形成氢氧化物沉淀析出,镀液中必须加入络合剂,以使铜离子成为络离子状态。可以选用的络合剂有酒石酸钾钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、三乙醇胺、四羟丙基乙二胺、甘油、甘醇酸、EDTA等。在实践中使用最多的是酒石酸钾钠和EDTA二钠。EDTA二钠稳定镀液的能力比酒石酸钾钠强,但酒石酸钾钠镀液中所得到的镀层外观优于EDTA型镀液。

络合剂对于化学镀铜溶液和镀层性能的影响很大。近代化学镀铜溶液中通常添加两种或两种以上的络合剂例如合用酒石酸钾钠和EDTA二钠两种络合剂。正确选用络合剂不仅有利于提高镀液的稳定性,而且可以提高镀速和镀层质量。

(3)还原剂

化学镀铜溶液中的还原剂可选用甲醛、次磷酸钠、硼氢化钠、二甲氨基硼烷(DMAB)、肼等。由于成本的原因,目前配制化学镀铜溶液时多采用甲醛为还原剂。甲醛的还原能力随镀液碱性的提高而增加,通常化学镀铜液在pH值大于11的条件才具有还原铜的能力。镀液的pH值越高,甲醛的还原能力越强,镀速越快。但是如果镀液pH值过高,容易造成镀液的自发分解,降低镀液的稳定性,因此大多数化学镀铜溶液的pH值都控制在12左右。

(4)pH值调节剂

由于化学镀铜的过程是镀液pH值降低的过程,因此必须向镀液中加入pH值调节剂,以维持镀液的pH值在正常的范围内。通常化学镀铜溶液的pH值调节剂为氢氧化钠或碳酸钠。

(5)稳定剂

在化学镀铜的过程中,除铜离子在催化表面进行有效的氧化还原反应,被甲醛还原成金属铜之外,还存在许多副反应。主要的副反应包括:

康尼查罗(Cannizzaro)反应

2HCHO+OH一→CH30H+HC00一

以及非催化型反应

2Cu2++HCHO+50H一→Cu20↓+2HC00一+3H20

通过该反应氧化亚铜的微粒被还原出来,此后,氧化亚铜又可能被进一步还原成微粒铜,即

Cu20+2HCH0+20H一→2Cu↓+2HC00一+H2↓+H20

这些副反应不仅消耗了镀液中的有效成分,而且产生的氧化亚铜以极细微的粉末悬浮在镀液中,很难用过滤除去,容易引起镀液分解,若与铜共沉积,则得到的铜沉积层疏松粗糙、与基体结合力差。

针对上述情况,化学镀铜液中需加入稳定剂以达到稳定镀液和改善镀层质量的作用。化学镀铜液的稳定剂种类很多,常用的稳定剂有甲醇、氰化钠、硫代尿素、烷基硫醇、二羟基氮苯、2—2联吡啶等。这些稳定剂对提高镀液稳定性有效。但是,大多数的稳定剂又同时是化学镀铜反应的催化毒化剂,因此,使用稳定剂时,用量的控制是十分重要的。否则,用量多时,会显著降低镀速甚至造成停镀。

(6)其他添加剂

能在稳定镀液的前提下提高铜沉积速度的添加剂称为加速剂或促进剂。这一类物质有铵盐、硝酸盐、聚氧乙烯氨基醚等。为降低化学镀铜溶液的表面张力,改善镀层质量,在化学镀铜溶液中有时也添加某些表面活性剂。
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化学镀铜的工艺是什么?
内容:     化学镀铜的工艺是指金属或非金属零件经过一定程序的处理后,将零件浸入一个由铜盐、络合剂、还原剂和稳定剂组成的溶液中,在一定温度下,经过一定的时间进行氧化还原反应,在零件表面沉积一层细致、致密的金属铜层。

    化学镀铜具体工艺举例如下:

硫酸铜(CuS04·5H20)                16g/L;

酒石酸钾钠(NaKC4H406·4H20)       14g/L;

EDTA二钠                         25g/L;

甲醛(37%)(HCHO)                  15~30mL/L:

氢氧化钠(NaOH)                    12~14g/L:

a.a一联吡啶                       20mg/L:

pH                                12~12.5:

温度                              40~50℃:
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使用不同络合剂的化学镀铜溶液各有何特点?
内容:在镀液中加入络合剂的目的是为了防止在碱性中发生氢氧化铜沉淀,将铜离子成为络离子状态。常用的络合剂有:
    1)EDTA钠盐采用这类络合剂可在较高温度的镀液中保持其稳定性,且镀层性能优良,但成本高。
    2)酒石酸盐  这类络合剂只适合在室温下工作的镀液,.所得镀层韧性较差,但成本低。
    3)EDTA钠盐一酒石酸盐混合型  这类混合型稳定性好,长期放置不沉淀,工作温度范围宽,镀层性能良好,成本适中。
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印制电路板(PCB)表面镀镍工艺(下)
内容: 3 镀光亮镍

光亮镍镀层均匀、细致、光亮,但不可焊。与普通金属零件镀光亮镍相比,印制板镀光亮镍层要求有更好的延展性。

光亮度镍的溶液应具有很好的分散能力和深镀能力以及对杂质的容忍性强等特点,同时应稳定,便于维护。

3.1镀液配方及操作条件

光亮镀镍工艺的通用配方及操作条件见表7-6。

3.2镀液配制

1)在备用槽中,用60℃左右的热纯水将计量的硫酸镍、氯化镍和1/2计量的硼酸溶解。

2)在60℃左右的溶液中,加入活性炭粉3g/L,搅拌1-2小时。静置,过滤,将澄清的无炭粒的溶液转入已经清洗好的工作槽中。

3)加纯水至接近镀液体积,调pH到3(用10%H2SO4),调液温到50-60℃,用瓦楞形阴极以 0.2~0.5 A/dm2的阴极电流密度电解4-8小时,直至阴极镀层均匀一致为止。电解过程中逐渐加人另一半硼酸。电解处理的通电量一般不少于4 Ah/L。

4)按工艺要求加入添加剂、润湿剂,在搅拌下调整pH和液位。分析镀液成分。

5)试镀。

3.3镀液中各成分的作用

3.3.1硫酸镍(NiSO4·6H2O)

硫酸镍是镀液的主要成分。浓度以250-300 g/L为宜。硫酸镍浓度高,镀层沉积速度快,电流密度范围大,但浓度太高导致携带损失增加,也不利于镀液的分散能力。硫酸镍浓度太低。镀层沉积速度慢,高电流区容易烧焦。为了维持稳定的沉积速度,最好将硫酸镍浓度控制在较小的范围内,如280 g/L左右。

3.3.2氯化镍(NiCl2·6H2O)

氯化镍是阳极活化剂,氯化镍浓度高有利于提高阳极电流效率,保持阳极溶解正常进行,但浓度太高导致镀层应力增加。氯化镍浓度太低将导致阳极钝化。氯化镍浓度以50-70 g/L为宜。

3.3.3硼酸(H2BO3)

硼酸是镀液的缓冲剂,其浓度40-50 g/L为宜。硼酸浓度太低,影响溶液的导电率,同时镀液缓冲效果差;提高硼酸浓度,溶液导电率提高,镀层均匀度改善。硼酸浓度高对电镀过程无害。

3.3.4添加剂

光亮镀镍的添加剂分为初级光亮剂和次级光亮剂两种。初级光亮剂就是通常所说的开缸剂、柔软剂等,它的作用是改善和细化镀层结晶,使镀层分布均匀,并与次级光亮剂配合,降低镀层内应力。次级光亮剂就是通常所说光亮剂、主光剂等,它与初级光亮剂配合,使镀层光亮整平、均匀、细致,并且延展性好。单独使用次级光亮剂虽然可以获得光亮的镍镀层,但镀层光亮范围窄,应力高,脆性大。目前普遍使用的初级光亮剂是糖精、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酰胺等。广泛使用的次级光亮剂是1.4-丁炔二醇及其衍生物,丙炔醇及其衍生物及吡啶类化合物等。这类成分配合得当,就可成为理想的镀镍光亮剂。为了使用方便和得到最佳效果一般都配成专利添加剂在市场销售,使用者可以根据自己的需要选择性能好,价格合理的添加剂用于生产。

3.3.5润湿剂

润湿剂是表面活性剂,它可降低溶液的表面能力,减少或克服镀层出现的针孔、麻点等疵病。作为印制板镀镍,应选用低泡润湿剂,浓度一般1-5 ml/L。控制表面张力在35-40 dyn/em。

润湿剂太少,镀层出现针孔、麻点;润湿剂太多会导致镀层发雾、发花。甚至构成有机污染。

3.4操作条件的影响

3.4.1 pH值

光亮镀镍的pH值一般在4左右。pH太高,镀层脆性会增加;pH太低,阴极电流效率低,严重时,阴极析出大量氢气而无镀层析出。

3.4.2温度

温度控制在50-60~C,提高温度镀层沉积速度加快,允许电流密度范围扩大,且镀层内应力低,镀液分散能力和深镀能力都得到改善。为了得到最佳镀层,镀液最好配有控温装置,保持液温稳定。

3.4.3电流密度

光亮镀镍的电流密度可达1.5-8 A/dm2,线路板操作中,一般选用2-4 A/dm2,这是因为大的拼板上其中心部位和边缘部位电流分布差距很大,为防止边缘烧焦,对不同的板面要选好最佳电流密度。

3.4.4搅拌和过滤

光亮镀镍的允许电流密度较高,为保证得到均匀细致的镀层,镀液需要流动和净化。空气搅拌和阴极移动并配有镀液连续过滤是必要的,可以根据具体情况选用空气搅拌配连续过滤,或阴极移动配连续过滤,或三者联合使用。

3.4.5阳极

光亮镀镍使用可溶性镍阳极,镍角可使用纯镍或含硫活性镍。镍角装入有阳极袋包裹的钛篮中,阳极袋用[wiki]聚丙烯[/wiki]布制成。

3.5光亮镀镍溶液的维护

1)定期分析硫酸镍、氯化镍、硼酸,并及时给予调整。补加硫酸镍、氯化镍时,应事先溶解并经活性炭处理后方可加入镀槽。硼酸的补加:可将待补加的硼酸放人聚丙烯袋内,将其吊人溶液中慢慢溶解。

2)及时检查和调整溶液的pH值。降低pH用10%(V/V)H2SO4,升高pH用NiCO3或NiCO3·Ni(OH)2。日常作业中,PH会升高,一般至少4小时应调整一次。

3)按赫尔槽试验或参考说明书中给出的添加剂消耗数据及时补充所用添加剂。

4)及时处理镀液中的污染。铜、铁、锌等重金属离子的污染通常是用在pH,下,在操作温度下,用瓦楞形阴极通0.1-0.5 A/dm2电流处理,直到瓦楞形阴极上镀层颜色均匀为止。必要时可以用除杂水,除杂水加入量不可太多,过多会导致镀层发脆。也可以在加入除杂水后辅以小电流处理。

有机污染用活性炭处理。

如果镀液使用时间比较长,有必要进行大处理时,可参见2.6节。

3.6常见故障及处理方法见表7-7。
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印制电路板污水处理及铜回收技术探讨
内容: 印制电路板制造技术是一项非常复杂的、综合性很高的加工技术。可分为干法(设计和布线、模版制作、钻孔、贴膜、曝光和外形加工等)加工和湿法(内层板黑膜氧化、去孔壁树脂腻污、沉铜、电镀、显影、蚀刻、脱膜、丝印、热风整平等)加工过程。尤其是在湿法加工过程中,需采用大量的水,因而有多种重金属废水和有机废水排出,成分复杂,处理难度较大。按印制电路板铜箔的利用率为30%~40%进行计算,那么在废液、废水中的含铜量就相当可观了。按一万平方米双面板计算(每面铜箔厚度为35微米),则废液、废水中的含铜量就有4500公斤左右,并还有不少其他的重金属和贵金属。这些存在于废液、废水中的金属如不经处理就排放,既造成了浪费又污染了环境。因此,在印制板生产过程中的废水处理和铜等金属的回收是很有意义的,是印制板生产中不可缺少的部分。

众所周知,印制电路板生产过程中的废水,其中大量的是铜,极少量的有铅、锡、金、银、氟、氨、有机物和有机络合物等。

至于产生铜废水的工序,主要有:沉铜、全板电镀铜、图形电镀铜、蚀刻以及各种印制板前处理工序(化学前处理、刷板前处理、火山灰磨板前处理等)。

以上工序所产生的含铜废水,按其成分,大致可分为络合物废水和非络合物废水。为使废水处理达到国家规定的排放标准,其中铜及其化合物的最高允许排放浓度为1mg/l(按铜计),必须针对不同的含铜废水,采取不同的废水处理方法。

2 含铜络合物污水处理方法

2.1 污水来源及其成分

2.1.1 化学沉铜工序

废水主要含有络合剂EDTA、酒石酸钠或其它络合剂与Cu2+。其中,Cu2+与络合剂形成极稳定的络合物,采用常规的中和沉淀法是无法处理Cu2+的。

2.1.2 碱性蚀刻工序:

废水中主要含Cu2+及NH3·H2O,当NH4+含量较高以及在碱性条件下,Cu2+与NH4+可形成铜氨络合物,无法用中和沉淀的方法来处理。

2.1.3 微蚀(过硫酸铵-硫酸)工序:

废水中主要含Cu2+及NH4+。在酸性条件下,废水中的Cu2+与NH4+无法生成络合物,但在碱性条件下,可形成络合物。

2.1.4 其它工序:

对于酸性去油、碱性去油、解胶、去钻污、膨化等工序,根据所使用的化学药品,其废水都可能含有络合剂。因而不可采用一般的中和沉淀来处理。

2.2 国内外处理络合物污水的主要方法

2.2.1 离子交换法

采用离子交换法来处理络合物重金属,有着许多优点:占地少、不需对废水进行分类处理费用相对较低。但此方法有许多缺点:投资大、对树脂要求高、不便于控制管理等。处理过程如下:

2.2.2 破络处理法

主要是通过强氧化来破坏络合剂的结构,使之形成非络合物,这样,络合物废水经破络处理后,可采用一般的中和沉淀来处理。处理过程如下:

2.2.3 置换处理法

利用重金属络合物在酸性条件下不稳定,成离解状态,通过添加Cu2+,Fe2+将Cu2+置换出来,然后再调高PH值,将Cu2+沉淀出来。

2.2.4 化学沉淀法

利用添加能与重金属形成比其络合物更稳定的沉淀物的化学药品,如Na2S、CaS和H2S等,从而达到去除重金属的目的。

2.2.5重金属捕集剂沉淀法

采用高分子重金属捕集剂,其能与重金属离子强力螯合,且不受重金属离子浓度高低的影响,均能与之形成沉淀,达到去除重金属的目的。

3 含铜非络合物污水处理方法

3.1 污水来源

主要来源为全板电镀、图形电镀、酸性蚀刻以及其他一些工序产生的漂洗水。

3.2 处理非络合物污水的主要方法

主要是采用化学沉淀法。在废液呈碱性时,使其成为不溶性的氢氧化物沉淀、碳酸盐沉淀或硫化物沉淀。通常,往酸性废水中加入石灰(氧化钙),使废水呈碱性,并形成氢氧化物沉淀。

4 结束语

综上所述,印制板生产废水的处理工作较为复杂,要想保证废水处理达标具有一定的难度。但只要各级领导重视,加强对职工进行环保法规和法令的宣传教育,提高广大职工的环保意识,就一定能使我国的环保水平迈上一个新台阶。另一方面,各生产厂家要加大废水处理的资金投入,改造旧设备,保证废水处理设备能正常运转。此外,要积极引入新的废水处理技术,只有这样,才能真正确保废水处理达标,为我们营造出一个无污染的美好环境。
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PCB是什么?
内容: 印刷电路板:电路板(Printed circuit board,PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中.如果在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上.除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接.随着电子设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了.
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