鍍銅廢水的處理設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鍍銅廢水的處理設備，以同時回收金屬銅和水。該鍍銅廢水包含位于一回收槽的回收液和位于一第一清洗槽的清洗液，該回收槽與該第一清洗槽相連，該第一清洗槽與一第二清洗槽相連，該設備包括：電沉積裝置，與該回收槽相連，用于輸入該回收液進行電沉積以得到金屬銅，并將經電沉積的回收液返回該回收槽，其中電沉積平衡濃度范圍設為0.5-10g/L；離子交換裝置，與該第一清洗槽相連，用于輸入該清洗液以吸附其中的銅，并將凈化水輸出回用，其中該清洗液的銅離子濃度低于0.3g/L；以及離子交換再生裝置，對該離子交換裝置進行再生以獲得再生洗脫液，并將該再生洗脫液輸送至該電沉積裝置進行電沉積以得到金屬銅。
【專利說明】鍍銅廢水的處理設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及廢水處理技術，尤其是涉及一種鍍銅廢水的處理設備。
【背景技術】
[0002]酸性鍍銅是使用面最廣、最重要的電鍍銅工藝之一，生產過程中會產生大量含銅廢水，廢水的主要成分為硫酸銅和少量電鍍添加劑，呈酸性。
[0003]酸性鍍銅廢水的傳統(tǒng)處理方法是采用化學沉淀法。廢水中的銅離子轉化為沉淀物，經過固液分離后清水直接排放，含銅污泥作為危險廢物處置。這種傳統(tǒng)的處理方法以廢水達標排放為目的，不考慮銅和水的再利用，不僅損失了資源，而且存在二次污染的風險。
[0004]電沉積法是一種利用電化學原理將溶液中的金屬離子還原成單質金屬的技術，可以應用于含銅廢液的回收。根據電化學的原理，電沉積的電流效率和產物的質量受到多種因素的影響，其中金屬離子的濃度就是關鍵因素之一，一般濃度高有利于提高電流效率和電沉積金屬的質量，如果含銅廢液的濃度過低將會失去技術和經濟的可行性。因此，電沉積法適用于回收銅，但不適合回收濃度過低的含銅廢水，也無法回收廢水。
[0005]離子交換技術是利用液相中的離子和固相中離子間所進行的可逆性化學反應提純或分離物質的方法。當含有銅陽離子的廢水經過陽離子交換樹脂時銅離子與離子交換樹脂基團上的其它陽離子發(fā)生交換而吸附于樹脂上，除去銅離子的水可以回收利用。一般離子交換適合于回收低濃度的廢水(銅含量一般小于0.3g/L)，當濃度過高時銅離子容易泄漏，再生周期縮短，缺少實用價值。
[0006]因此，離子交換法可以回收廢水，但是不適合回收濃度過高的含銅廢水。
[0007]希望有一種可以同時實現金屬銅和水的回收的含銅廢水的處理方法。
實用新型內容
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種鍍銅廢水的處理設備，可以同時回收金屬銅和水。
[0009]本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種鍍銅廢水的處理設備，該鍍銅廢水包含位于一回收槽的回收液和位于一第一清洗槽的清洗液，該回收槽與該第一清洗槽相連，該第一清洗槽與一第二清洗槽相連，該設備包括:電沉積裝置，與該回收槽相連，用于輸入該回收液進行電沉積以得到金屬銅，并將經電沉積的回收液返回該回收槽，其中電沉積平衡濃度范圍設為0.5-10g/L ;離子交換裝置，與該第一清洗槽相連，用于輸入該清洗液以吸附其中的銅，并將凈化水輸出回用，其中該清洗液的銅離子濃度低于
0.3g/L ;以及離子交換再生裝置，對該離子交換裝置進行再生以獲得再生洗脫液，并將該再生洗脫液輸送至該電沉積裝置進行電沉積以得到金屬銅。
[0010]在本實用新型的一實施例中，該離子交換裝置還連接該第二清洗槽，并將該凈化水輸出至該第二清洗槽以代替該第二清洗槽補充的部分新鮮水。
[0011]在本實用新型的一實施例中，該離子交換裝置將該凈化水提供給其它清洗工序。[0012]在本實用新型的一實施例中，該離子交換再生裝置連接該回收槽，并將該再生洗脫液分批加入該回收槽。
[0013]本實用新型由于采用以上技術方案，將電沉積法與離子交換法結合來處理鍍銅廢水，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，并將再生洗脫液進行電沉積以進一步回收銅及廢水，使得廢水可以被充分的處理，提高了回收率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為讓本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0015]圖1示出本實用新型一實施例的含銅廢水的處理設備的結構圖。
[0016]圖2示出本實用新型一實施例的含銅廢水的處理流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面本實用新型的實施例將以酸性鍍銅廢水為例，描述鍍銅廢水的處理技術。但是可以理解，這些實施例經適當變化可以應用其他鍍銅工藝，如焦磷酸鍍銅、氰化鍍銅等。因此本實用新型并不限于酸性鍍銅廢水，而是可以適用于各種鍍銅廢水。
[0018]圖1示出本實用新型一實施例的含銅廢水的處理設備的結構圖。首先參照圖1說明一般酸性鍍銅的生產流程。電鍍工件從酸性鍍銅槽11帶出高濃度的含銅鍍液，進入回收槽12浸洗。浸洗后鍍件先后進入第一清洗槽13和第二清洗槽14清洗，回收槽12的回收液帶入第一清洗槽13，第一清洗槽13的清洗液(為含銅廢水)帶入第二清洗槽14。為保證產品清洗質量，第二清洗槽14按一定流量連續(xù)補充新鮮水，同等水量的清洗水會從第二清洗槽14逆向流入第一清洗槽13，再從第一清洗槽13排出，進入廢水處理系統(tǒng)。
[0019]在此，補充水的水質只要能保證清洗質量即可。補充水可以選用自來水或純水，也可以選用經過處理的回用水。
[0020]一般情況下，回收槽12內的部分回收液返回酸性鍍銅槽11，以補充鍍液的蒸發(fā)損失。由于酸洗鍍銅為低溫電鍍，蒸發(fā)量較小，返回酸性鍍銅槽11的回收液的量有限，銅離子從酸性鍍銅槽11帶入回收槽12的總量大于從回收槽12返回酸性鍍銅槽11的總量，所以回收槽12回收液的銅離子濃度呈不斷上升趨勢。當后續(xù)第二清洗槽14的補充水量不變的情況下，第一清洗槽13和第二漂洗槽14中的銅離子濃度隨回收液濃度的升高而增加。當銅離子濃度過高時會影響后道工序的電鍍質量(酸性鍍銅一般是中間鍍層)，而且從第一清洗槽13排出的廢水銅離子濃度增高會引起廢水處理負荷增大。這時如果通過直接更換回收槽12中回收液的方法降低濃度，則每升高達十幾，甚至幾十克的含銅廢液將排入廢水處理系統(tǒng)，不但影響廢水處理效果，而且浪費大量的銅資源。
[0021]本實用新型一實施例的含銅廢水的處理設備包括電沉積裝置21、離子交換裝置22和離子交換再生裝置23。電沉積裝置21實施電沉積過程，使得銅離子在其陰極被還原成金屬銅。離子交換裝置22中含有離子交換樹脂，能夠深度吸附銅離子，使廢水得到凈化。離子交換樹脂需要在離子交換再生裝置23中進行再生，再回到離子交換裝置22中繼續(xù)使用。
[0022]電沉積裝置21、離子交換裝置22和離子交換再生裝置23均是成熟的設備，在此不再對其具體結構展開描述。
[0023]在一實施例中，電沉積裝置21連接前述的回收槽12。離子交換裝置22連接前述的第一清洗槽13和第二清洗槽14。離子交換再生裝置23連接前述的回收槽12。
[0024]圖2示出本實用新型一實施例的含銅廢水的處理流程圖?，F參照圖1和圖2描述本實用新型的處理流程。
[0025]在步驟31，將回收液從回收槽12輸出至電沉積裝置21進行電沉積以得到金屬銅，并將經電沉積的回收液返回回收槽12。
[0026]具體地說，電沉積裝置21可以通過循環(huán)泵將回收槽12中的含銅的回收液抽出，經過電沉積后返回回收槽12。在循環(huán)電沉積過程中，銅離子在陰極獲得電子，被還原為層狀金屬銅。當銅的電沉積速率與酸性鍍銅槽11帶入回收槽12的速率相同時，回收槽12中回收液的銅離子達到平衡濃度，第一清洗槽3和第二清洗槽4的銅離子濃度也趨于穩(wěn)定，有利于保證后道電鍍工序質量和減輕廢水處理負荷。
[0027]在此步驟31中，電沉積平衡濃度控制得越低越有利于電鍍質量和廢水處理，但是當電沉積平衡濃度過低時會降低電流效率和電沉積銅的質量。為了避免這種情況的出現，需要設定一個合理的沉積平衡濃度范圍，本實施例的電沉積平衡濃度范圍設為0.5-10g/L。
[0028]步驟32，將清洗液從第一清洗槽13輸出至離子交換裝置22以吸附其中的銅，并將凈化水輸出回用。在此，第一清洗槽13中清洗液的銅離子濃度通常低于0.3g/L，在離子交換技術的合理應用范圍之內。
[0029]含銅離子的清洗液經過離子交換裝置22后，99%以上的銅離子會被吸附。
[0030]在一實施例中，凈化水可以返回至第二清洗槽14直接回用，這樣的重復使用可以減少對第二清洗槽14的新鮮水的補充量。
[0031]在另一實施例中，凈化水也可以間接回用，例如將離子交換裝置22的出水回用于水質要求相對較低的清洗工序。在此實施例中，離子交換裝置22不需與第二清洗槽14連接。
[0032]步驟33，在離子交換再生裝置23中，對離子交換裝置22的離子交換樹脂進行再生以獲得再生洗脫液。
[0033]當離子交換樹脂飽和時必須再生樹脂，以恢復其吸附性能。可以用再生劑硫酸再生離子交換樹脂，獲得硫酸銅再生洗脫液。在硫酸銅再生洗脫液中，銅離子濃度一般可以達到20-50g/L。再生后離子交換樹脂的吸附性能恢復，可以放到離子交換裝置22重復使用。
[0034]在一實施例中，可以將裝填有離子交換樹脂的整個離子交換柱從離子交換裝置22拆下，安裝到離子交換再生裝置23中進行再生。再生完畢后再將離子交換柱裝回離子交換裝置22。
[0035]步驟34，將再生洗脫液輸送至電沉積裝置21進行電沉積以得到金屬銅。
[0036]由于再生洗脫液的銅離子濃度很高，而且主要成分與回收液相同，都是硫酸銅，非常適合于電沉積回收技術的應用，本實施例中利用電沉積裝置21對再生洗脫液進行回收處理。
[0037]在一實施例中，再生洗脫液可以分批加入回收槽12，與回收液一同進入到電沉積裝置21進行電沉積回收。洗脫液分批加入的量可以與回收液返回酸性鍍銅槽11的量大致相同。[0038]可以看出，盡管單獨的鍍銅廢水處理方法并不理想，但是將電沉積法與離子交換法結合使用時，可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使得廢水可以被充分的處理。尤其是，將再生洗脫液進行電沉積以進一步回收銅及廢水，提高了回收率。通常而言，銅回收的比例可以達到99%左右，廢水回用的比例亦可以達到70%左右。
[0039]下面以實例的例子來說明本實用新型實施例的技術效果。
[0040]酸性鍍銅生產過程的基本參數如下:
[0041]鍍液濃度:酸性鍍銅槽液的銅離子濃度為50g/L ；
[0042]溶液帶出量:電鍍過程中附著于電鍍件表面的鍍液以5L/h的量隨鍍件從酸性鍍銅槽11帶進回收槽12，回收槽12的回收液同樣以5L/h的量帶入第一清洗槽13，其中h代表小時；
[0043]鍍液銅離子帶出速率:銅離子從酸性鍍銅槽11帶入回收槽的速率為250g/h ；
[0044]鍍液銅離子帶出速率=50g/LX5L/h=250g/h
[0045]平衡濃度:設定電沉積平衡濃度為銅離子5g/L ；
[0046]回收液銅離子帶出速率:回收液以5g/L的平衡濃度，5L/h的帶出量進入第一清洗槽13，銅離子的帶出速率為25g/h ；
[0047]回收液銅離子帶出速率=5g/LX5L/h=25g/h
[0048]電沉積電流密度:設定電沉積電流密度為0.5A/dm2 ；
[0049]補水量:第二清洗槽14的補水量為1000L/h。
[0050]運行效果如下:
[0051]電沉積回收速率:在上述條件下電沉積裝置21每小時回收層狀銅約250g，與鍍液銅離子的帶出速率基本相同；
[0052]電沉積回收率:電沉積裝置21的銅回收率為90% ；
[0053]電沉積回收率=(50g/L-5g/L)+50g/LX 100% ；
[0054]離子交換回收率:經過離子交換裝置22吸附后出水銅離子濃度降低到lmg/L(0.001g/L)以下，銅的回收率為96% ；
[0055]離子交換回收率=(5g/LX5L/h-0.001g/LX1000L/h) + (5g/LX5L/h) X 100% ；
[0056]銅的總回收率達到99.6% (電沉積與離子交換裝置組合)
[0057]總回收率=(50g/LX5L/h-0.001g/LX 1000L/h) + (50g/LX5L/h) X 100%
[0058]節(jié)水率:第一清洗槽13的含銅廢水經過離子交換裝置22處理后，銅離子含量降低到lmg/L以下，返回第二清洗槽14替代部分補充水，新鮮水的補充量由原來的1000L/h，減少到300L/h，節(jié)水率為70%。
[0059]當離子交換裝置22中的樹脂飽和時用再生劑硫酸進行再生，硫酸濃度為5%，再生獲得銅離子濃度35g/L的再生洗脫液，再生洗脫液在回收液返回酸性鍍銅槽11補充鍍液蒸發(fā)損失時加入回收槽12，加入量與回收液返回量一致。由于在一個再生周期內所產生的再生洗脫液總量小于鍍液蒸發(fā)損失的總量，所以再生洗脫液可以全部加入回收槽12。加入回收槽12的再生洗脫液與回收液融為一體同時進行電沉積回收，獲得層狀金屬銅。
[0060]雖然本實用新型已參照當前的具體實施例來描述，但是本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，在沒有脫離本實用新型精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本實用新型的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種鍍銅廢水的處理設備，該鍍銅廢水包含位于一回收槽的回收液和位于一第一清洗槽的清洗液，該回收槽與該第一清洗槽相連，該第一清洗槽與一第二清洗槽相連，其特征在于該設備包括: 電沉積裝置，與該回收槽相連，用于輸入該回收液進行電沉積以得到金屬銅，并將經電沉積的回收液返回該回收槽，其中電沉積平衡濃度范圍設為0.5-10g/L ； 離子交換裝置，與該第一清洗槽相連，用于輸入該清洗液以吸附其中的銅，并將凈化水輸出回用，其中該清洗液的銅離子濃度低于0.3g/L ;以及 離子交換再生裝置，對該離子交換裝置進行再生以獲得再生洗脫液，并將該再生洗脫液輸送至該電沉積裝置進行電沉積以得到金屬銅。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該離子交換裝置還連接該第二清洗槽，并將該凈化水輸出至該第二清洗槽以代替該第二清洗槽補充的部分新鮮水。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該離子交換裝置將該凈化水提供給其它清洗工序。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該離子交換再生裝置連接該回收槽，并將該再生洗脫液分批加入該回收槽。
【文檔編號】C02F1/46GK203486940SQ201320540328
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】王維平, 邱海兵, 付丹 申請人:上海輕工業(yè)研究所有限公司