Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)

Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hoá (LA tiến sĩ)

LỜI  CAM  ĐOAN   Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tập thể hướng dẫn PGS TS Hồng Thị Bích Thủy PGS TS Mai Thanh Tùng TÁC GIẢ Nguyễn Thị Thu Huyền LỜI  CẢM  ƠN   Đầu tiên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới tập thể cán hướng dẫn khoa học PGS.TS Hồng Thị Bích Thủy PGS.TS Mai Thanh Tùng Thầy cô người gợi mở cho ý tưởng khoa học nghiên cứu tận tình hướng dẫn tơi suốt thời gian thực luận án Đặc biệt cảm ơn Bộ môn Công nghệ Điện hóa Bảo vệ kim loại, Bộ mơn Hóa vơ đại cương - Viện Kỹ thuật Hóa học; Viện Khoa học Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Khoa Kỹ thuật hoá học, trường Đại học Strathclyde, vương quốc Anh giúp đỡ nhiều sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm, kỹ thuật phân tích… để tơi hồn thành tốt cơng trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, anh, chị, em bạn đồng nghiệp thuộc Bộ mơn Cơng nghệ Điện hóa Bảo vệ kim loại - Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ động viên để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tạo điều kiện cho tơi q trình học tập nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân động viên tinh thần, thời gian vật chất để tơi có động lực cơng việc nghiên cứu khoa học Hà Nội, ngày tháng năm 20 TÁC GIẢ Nguyễn Thị Thu Huyền MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tái chế đồng từ bùn thải sản xuất mạch điện tử (Printed circuit board - PCB) 1.1.1 Bùn thải trình sản xuất PCB 1.1.2 Các phương pháp tái chế đồng 1.1.2.1 Phương pháp hỏa luyện 1.1.2.2 Phương pháp thủy luyện 1.2 Quá trình thủy luyện thu hồi đồng 11 1.2.1 Q trình hòa tách 11 1.2.2 Quá trình điện phân 14 1.2.2.1 Lý thuyết điện phân thu hồi đồng 14 1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện phân thu hồi đồng công nghiệp 17 1.2.2.3 Thiết bị điện phân thu hồi đồng 20 1.3 Tối ưu hóa q trình hòa tách mơ hình hóa trình điện phân thu hồi đồng 23 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 26 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 32 2.1 Chuẩn bị thí nghiệm 32 2.1.1 Hóa chất 32 2.1.2 Mẫu nghiên cứu 32 2.1.3 Điện cực 32 2.2 Chế độ thí nghiệm thơng số cần xác định 33 2.2.1 Hòa tách đồng từ bùn thải q trình sản xuất mạch điện tử 33 2.2.1.1 Quy trình thí nghiệm hòa tách đồng 33 2.2.1.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình hòa tách 34 2.2.1.3 Nghiên cứu tối ưu hóa q trình hòa tách 34 i 2.2.2 Chiết tách thu dung dịch đồng 36 2.2.3 Điện phân thu hồi đồng từ dung dịch chiết tách 36 2.2.3.1 Quy trình thí nghiệm điện phân thu hồi đồng 36 2.2.3.2 Khảo sát chế độ điện phân thiết bị điện cực phẳng 39 2.2.3.3 Khảo sát chế độ điện phân thiết bị Porocell 41 2.2.3.4 Các thơng số q trình điện phân cần xác định 41 2.3 Phương pháp nghiên cứu 43 2.3.1 Phương pháp điện hóa 43 2.3.2 Các phương pháp phân tích 45 2.3.2.1 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) 45 2.3.2.2 Phương pháp phổ khối Plasma cảm ứng (Inductively Coupled Plasma emission Mass Spectrometry - ICP-MS) 46 2.3.2.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction – XRD) 47 2.3.2.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 47 2.3.2.5 Phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 48 2.3.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 49 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Q trình hòa tách đồng từ bùn thải sản xuất mạch điện tử 50 3.1.1 Khảo sát đặc tính mẫu bùn thải nghiên cứu 50 3.1.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình hòa tách đồng từ bùn thải q trình sản xuất mạch điện tử 53 3.1.2.1 Ảnh hưởng nồng độ axit H2SO4 54 3.1.2.2 Ảnh hưởng lượng rắn/lỏng (số gam bùn thải/số ml dung dịch axit) 55 3.1.2.3 Ảnh hưởng thời gian hòa tách 56 3.1.2.4 Ảnh hưởng thông số công nghệ khác 57 3.1.3 Tối ưu hóa điều kiện q trình hòa tách đồng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 58 3.1.3.1 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm 59 3.1.3.2 Xác định hiệu suất hòa tách đồng thực nghiệm 62 3.1.3.3 Xây dựng phương trình hồi quy 62 ii 3.1.3.4 Đánh giá tác động qua lại lẫn yếu tố ảnh hưởng chúng đến hiệu suất hòa tách 64 3.1.3.5 Tối ưu hóa điều kiện q trình hòa tách đồng 70 3.2 Quá trình chiết tách loại tạp sắt 71 3.3 Quá trình điện phân thu hồi đồng 73 3.3.1 Đánh giá dung dịch điện phân phương pháp bậc điện 74 3.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình điện phân thiết bị cực phẳng 77 3.3.2.1 Nhiệt độ điện phân 77 3.3.2.2 Khoảng cách anốt – catốt 79 3.3.2.3 Điện phân thu hồi đồng theo bậc dòng điện 80 3.2.2.4 Phân tích chất lượng lớp kết tủa đồng thu hồi 87 3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình điện phân thiết bị Porocell 90 3.2.3.1 Dòng điện phân 90 3.2.3.2 Lưu lượng dòng chảy 92 3.2.3.3 Chất lượng đồng thu hồi 96 3.2.4 Điện phân với dung dịch thực 97 3.3 Mơ hình hóa q trình điện phân 99 3.3.1 Xây dựng mơ hình hệ điện phân 99 3.3.2 Xây dựng mơ hình tính 100 3.3.3 Xác định thông số dung dịch điện phân ban đầu 105 3.3.3.1 Thông số nhiệt động 105 3.3.3.2 Thông số động học 106 3.3.4 Kết tính mơ tốn học 108 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 𝑎𝐶𝑢2+ 𝑎𝐻 + Hoạt độ ion Cu2+ Hoạt độ ion H+ aj Hoạt độ ion j aO Hoạt độ chất oxy hóa aR Hoạt độ chất khử A Diện tích catốt Ađl Khối lượng đương lượng chất điện phân C Nồng độ chất phản ứng sát bề mặt điện cực C0 C0* Nồng độ ban đầu Nồng độ chất phản ứng thể tích dung dịch CE Điện cực đối CIN Nồng độ đầu vào COUT 𝑑𝐶 𝑑𝑥 D Nồng độ đầu Gradient nồng độ Hằng số khuếch tán (đơn vị bề mặt/đơn vị thời gian) 𝐸𝑒0 Điện điện cực tiêu chuẩn Ee Điện cân Ea Điện điện cực anốt Ec Điện điện cực catốt F Hằng số Faraday Hht Hiệu suất hòa tách Hr Tỷ lệ thu hồi đồng Hi Hiệu suất dòng điện 𝑖𝑔ℎ Mật độ dòng điện giới hạn 𝑖𝑔ℎ,𝑐 Mật độ dòng điện giới hạn catốt I Cường độ dòng điện i0 Mật độ dòng trao đổi i0,a Mật độ dòng trao đổi anốt 𝑖0,𝑐 ikt Mật độ dòng trao đổi catốt Mật độ dòng điện khuếch tán Iγ Lực ion J Lượng chất khuếch tán đơn vị thời gian iv km Hệ số chuyển khối M Khối lượng chất điện phân M Lượng đồng lại dung dịch sau khoảng thời gian t m0 Lượng đồng dung dịch thời điểm ban đầu mc Lượng đồng thu catốt ∆m Chênh lệch khối lượng N Số điện tử tham gia phản ứng điện hóa N Tổng số chất dung dịch điện phân PCBs Bảng mạch điện tử 𝑃𝑂2 Q Áp suất khí oxy Qd Tốc độ dòng Qf Tốc độ dòng vào Qv Lưu lượng thể tích R Hằng số khí lý tưởng Điện lượng chạy qua Ra Điện trở dung dịch RE Điện cực so sánh rgen,j Tốc độ tạo thành cấu tử j revap,j Tốc độ bay cấu tử j rcon,j Tốc độ đối lưu cấu tử j RH Điện trở mối nối ri Bán kính ion S Diện tích hạt phản ứng S Diện tích bề mặt vng góc với dòng di cư ion T Nhiệt độ t Thời gian điện phân V Thể tích thiết bị 𝑊 WE Năng lượng tiêu hao Điện cực làm việc xj Nồng độ cấu tử j dung dịch cấp vào ban đầu yi Nồng độ cấu tử j dung dịch điện phân 𝜀𝐶𝑢2+ αa Đương lượng điện hóa đồng αc Hệ số vận chuyển điện tích catốt γj Hệ số hoạt độ ion j Hệ số vận chuyển điện tích anốt v δ Chiều dày lớp khuếch tán ηa Quá anốt ηc Quá catốt κ Độ dẫn điện riêng λ Chiều dài bước sóng tia X 𝜙 Hiệu suất dòng điện vi DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất mạch điện tử Hình 1.2 Sơ đồ quy trình kết tủa xử lý nước thải Hình 1.3 Phân bố nồng độ chất phản ứng theo khoảng cách đến điện cực thời gian điện phân (t1 < t2 < t3) 16 Hình 1.4 Các khu vực đường cong phân cực catốt 18 Hình 1.5 Hệ thiết bị điện phân Porocell 22 Hình 1.6 Loại đồng khỏi dung dịch rượu whiskey Porocell 22 Hình 1.7 Quy trình cơng nghệ xử lý bùn thải luận văn lựa chọn 30 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thí nghiệm hòa tách đồng từ bùn thải sản xuất mạch điện tử Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm quy trình chiết tách đồng từ dung dịch hòa tách 33 36 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình thí nghiệm thu hồi đồng từ dung dịch hòa tách mơ 37 Hình 2.4 Thiết bị điện phân cực phẳng thơng số thiết bị 38 Hình 2.5 Thiết bị điện phân Porocell thơng số thiết bị 38 Hình 2.6 Chế độ đặt dòng thay đổi sau nửa điện phân 40 Hình 2.7 Đường Tafel nhánh anốt catot đường cong phân cực dòng – 44 Hình 2.8 Thiết bị đo điện hóa Autolab PGSTAT 302N 45 Hình 3.1 Hình thái bề mặt mẫu bùn thải 50 Hình 3.2 Phổ tán xạ lượng tia X mẫu bùn thải 51 Hình 3.3 Đường chuẩn xác định nồng độ dung dịch hòa tách HNO3 51 Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bùn thải 52 Hình 3.5 Đồ thị đường chuẩn thể mối quan hệ độ hấp thụ với bước song nồng độ Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hòa tách giá trị nồng độ H2SO4 khác vii 54 55 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hòa tách giá trị lượng rắn/lỏng khác Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hòa tách thời gian khác Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất phương trình thực nghiệm Hình 3.10 Ảnh hưởng tương quan nồng độ lượng rắn/lỏng (thời gian hòa tách 60 phút) Hình 3.11 Ảnh hưởng tưởng quan thời gian lượng rắn/lỏng (nồng độ H2SO4 1M) Hình 3.12 Ảnh hưởng tưởng quan nồng độ thời gian Hình 3.13 Phân bố hiệu suất hòa tách đồng theo nồng độ H2SO4 lượng rắn/lỏng thời gian hòa tách khác Hình 3.14 Phân bố hiệu suất hòa tách đồng theo lượng rắn/lỏng thời gian nồng độ H2SO4 khác Hình 3.15 Phân bố hiệu suất hòa tách đồng theo nồng độ H2SO4 thời gian hòa tách lượng rắn/lỏng khác Hình 3.16 Bề mặt biểu diễn hiệu suất hòa tách theo tỉ lệ rắn/lỏng nồng độ ta hòa tách với thời gian 75,44 phút 55 56 64 65 65 66 67 68 69 70 Hình 3.17 Kết phân tích phổ tán xạ lượng tia X mẫu bã sau hòa tách 71 Hình 3.18 Các dung dịch thu trình chiết tách 73 Hình 3.19 Đường cong phân cực điện cực thép không gỉ 304 dung dịch khác nhau, tốc độ quét 2mV/s Hình 3.20 Sự phụ thuộc km vào nồng độ Cu(II) Hình 3.21 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất dòng điện lượng tiêu thụ riêng Hình 3.22 Ảnh hưởng khoảng cách anốt - catốt đến hiệu suất dòng điện lượng tiêu thụ riêng 76 77 78 79 Hình 3.23 Hiệu suất dòng điện phụ thuộc vào thời gian điện phân 84 Hình 3.24 Tỷ lệ thu hồi theo thời gian điện phân 85 Hình 3.25 Năng lượng tiêu thụ riêng theo thời gian điện phân 85 Hình 3.26 So sánh tương quan hiệu suất dòng điện lượng tiêu thụ riêng Hình 3.27 So sánh tương quan tỷ lệ thu hồi lượng tiêu thụ riêng viii 86 86 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyen Thi Thu Huyen, Dang Trung Dung, Mai Thanh Tung, Hoang Thi Bich Thuy, 2015, Copper recovery from e-waste via leaching-electrodeposition: The influence of parameters, Journal of Science and Technology, vol 53 (1B) Pham T Huyen, T.D Dang, Mai T Tung, Nguyen T.T Huyen, T.A Green, S Roy, 2016, Electrochemical copper recovery from waste sludge, Hydrometallurgy, vol 164, 295-303 Nguyen Thi Thu Huyen, Dang Trung Dung, Nguyen Huong Giang, Nguyen Dang Binh Thanh, Mai Thanh Tung, Hoang Thi Bich Thuy, 2017, Optimization of the leaching process of the printed circuit boards production’s sludge for copper recovery via electrolysis, Journal of Chemistry, vol.55 (2), 254-258 Nguyễn Thị Thu Huyền, Đặng Trung Dũng, Mai Thanh Tùng, Hồng Thị Bích Thủy, 2017, Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc hòa tách bùn thải có chứa đồng q trình sản xuất mạch điện tử, Tạp chí hóa học, tập 55, số 1, 121-124 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Đinh Phạm Thái, Lê Xuân Khuông, Phạm Kim Đĩnh, 1996, Luyện kim loại màu quý hiếm, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Huỳnh Trung Hải, 2016, Nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử gia dụng, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Lê Đức Tri, 2003, Kỹ thuật điện phân thoát kim loại, Hà Nội Nguyễn Minh Tuyển, 2005, Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trịnh Xuân Sén, 2004, Điện hóa học, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội Trương Ngọc Liên, 2000, Điện hóa lý thuyết, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Minh Hoàng, 2001, Mạ điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh Allen J Bard, Faulkner L.R., 2001, Electrochemical Methods Fundamentals and Applications, 2nd, John Wiley & Sons Inc, New York Amaral, F.A.D., dos Santos, V.S., Bernardes, A.M., 2014, Metal recovery from galvanic sludge by sulfate roasting and thiosulfate leaching, Miner Eng., 60, 1–7 10 Andreas Kemminger, Andreas Ludwig, 2013, Modelling the Electrolyte Flow in a Full-scale Copper Electrorefining Tankhouse Cell, Proceedings of EMC, 795-805 11 Aya Yoshida, Atsushi Terazono, Florencio C Ballesteros Jr., Duc-Quang Nguyen, 2015, Sunadar Sukandar, Michikadu Kojima, Shozo Sakata, Ewaste recycling processes in Indonesia, the Philippines, and Vietnam: A case study of cathode ray tube TVs and montors, Resources, Conservation and Recycling, 106, 48-58 12 Bancroft, J., Dalrymple, I., 1996, Porocell: A dramatic improvement in the extraction of metals from waste solution, Technology report No 3942 13 Barton, G.W., Scott, A.C., 1992, A validated mathematical model for a zinc electrowinning cell, Journal of Applied Electrochemistry, 22, 104-115 120 14 Bernardes, A.M., Bohlinger, I., Wuth, W., 1996, The thermal treatment of galvanic sludges for environmental compatibility, JOM 48, 59–62 15 Beukes, N.T., Badenhorst, J., 2009, Copper electrownning: theoretical and practical design, Hydrometallurgy Conference, The Southern African Institute of Mining and Metallurgy 16 Bisang, J.M., 1996, Theoretical and experimental studies of the effect of side reactions in copper deposition from dilute solutions on packed-bed electrodes, J Appl Electrochem 26, 135–142 17 Brett, C.M.A., and Brett, Ana M.O., 1993, Electrochemistry - Principles, Methods, and Applications, Oxford University Press Inc, New York 18 Campbell, D.A., Dalrymple, I.M., Sunderland, J.G., Tilson, D., 1994, The electrochemical recovery of metals from effluent and process streams, Resour Conserv Recycl, 10, 25-33 19 Casas, J.M., Alvarez, F., Cifuentes, L., 2000, Aquaous speciation of sulfuric acid-cupric sulfate solutions, Chemical Engineering Science, 55, 6223-6234 20 Cheng, T.W., Chu, J.P., Tzeng, C.C., Chen, Y.S., 2002, Treatment and recycling of incinerated ash using thermal plasma technology, Waste Manage, 22, 485−490 21 Cheng, T.W., Huang, M.Z, Tzeng, C.C., Cheng, K.B., Ueng, T.H, 2007, Production of coloured glass-ceramics from incinerator ash using thermal plasma technology, Chemosphere, DOI: 10.1016/ j.chemosphere, 02.046 22 Chu, J.P., Hwang, I.J., Tzeng, C.C., Kuo, Y.Y., Yu, Y.J., 1998, Characterization of vitrified slag from mixed medical waste surrogates treated by a thermal plasma system, J Hazard Mater, 58, 179− 194 23 Chung Duc Tran, Stefan Petrus Salhofer, 2016, Analyis of recycling structures for e-waste in Vietnam, J Mater Cycles Waste Manag 24 Cifuentes, L., Casas, J.M., Simpson, J., 2008, Modelling the effect of temperature and time on the performance of a copper electrowinning cell based on reactive electrodialysis, Chemical Engineering Science, 63, 11171130 25 Cifuentes, L., Castro, J.M., Casas, J.M., Simpson, J., 2007, Modelling a copper electrowinning cell based on reactive electrodialysis, Applied Mathematical Modelling, 31, 1308-1320 26 Cifuentes, L., Garcia, I., Arriagada, P., Casas, J.M., 2008, The use of electrolysis for metal separation and water recovery from CuSO4–H2SO4–Fe solutions, Separation and Purification Technology, 68, 105–108 121 27 Coeuret, F., 1980, The fluidized bed electrode for the continuous recovery of metals, J Appl Electrochem, 10, 687–696 28 Cooper, W.C., 1985, Advances and future prospects in copper electrowinning, J Appl Electrochem, 15, 789–805 29 Davenport, W.G., King, M., Schlesinger, M., Biswas, A.K., 2002, Extrative Metallurgy of Copper, 4th, Elsevier Science, Oxford 30 Debora M de Oliveira, Luis G.S Sobral, Gregory J.Olson, Susan B Olson, 2014, Acid leaching of a copper ore by sulphur-oxidizing microorganisms, Hydrometallurgy 147-148, 223-227 31 Dew, D.W., and Phillips, C.V., 1985, The effect of Fe(II) and Fe(III) on the efficiency of copper electrowinning from dilute acid Cu(II) sulphate solutions with the chemelec cell, Hydrometallurgy, 14, 331-349 32 Dickinson, C.F., Hwel, G.R., 1999, Solid-liquid diffusion controlled rate equations, Chermochimica Acta, 340−341, 89−103 33 Ekmekyapar, A., Demirkıran, N., AktasE., 2015, Leaching of malachite ore in ammonium sulfate solution and production of copper oxide, Brazilian Journal of Chemical Engineering 34 Espinosa, D.C.R., Tenorio, J.A.S., 2000, Laboratory study of galvanic sludge’s influence on the clinkerization process, Resour Conserv Recycl., 31, 71–82 35 Ferreira, B.K., 2008, Three-dimensional electrodes for the removal of metals from dilute solutions: a review, Miner Process Extr Metall Rev., 29 (4), 330–371 36 Flett, D.S., 1972, The fluidised-bed electrode in extractive metallurgy, Chem Ind 52, 983-988 37 Fornari, P., Abbruzzese, C., 1999, Copper and nickel selective recovery by electrowinning from electronic and galvanic industrial solutions, Hydrometallurgy, 52, 209–222 38 Friedrich, J.M., Ponce-de-Leon, C., Reade, G.W., Walsh, F.C., 2004, Reticulated vitreous carbon as an electrode material, J Electroanal Chem., 561, 203–217 39 Gomez, E., Rani, D.A., Cheeseman, C.R., Deegan, D., Wisec, M., A Boccaccini, R., et al.,2009, Thermal plasma technology for the treatment of waste: a critical review, J Hazard Master, 161, 614-626 122 40 Gonzalez-Garcia, J., Bonete, P., Exposito, E., Montiel, V., Aldaz, A., Torregrosa-Macia, R., 1999, Characterization of a carbon felt electrode: structural and physical properties, J Mater Chem., 9, 419–426 41 Grimshaw, P., Calo, J.M., Shirvanian, P.A., Hradil, G., 2011, Electrodeposition/ removal of nickel in a spouted electrochemical reactor, Ind Eng Chem Res., 50, 9525–9531 42 Habbache, N., Alane, N., Djerad, S., Tifouti, L., 2009, Dissolution kinetics of malachite in ammonia/ammonium sulphate solution, Chemical Engineering Journal, 152, 503–508 43 Habbache, N., Alane, N., Djerad, S., Tifouti, L., 2009, Leaching of copper oxide with different acid solutions, Chemical Engineering Journal, 152, 503– 508 44 Hatfield, T.L., Kleven, T.L., Pierce, D.T., 1996, Electrochemical remediation of metal-bearing wastewaters Part II: corrosion-based inhibition of copper removal by iron (III), J Appl Electrochem, 28, 397–403 45 Haugsten, K.E., Gustavson, B., 2000, Environmental properties of vitrified fly ash from hazardous and municipal waste incineration, Waste Manage, 20, 167−176 46 Helgeson, H.C., 1969, Thermodynamics of hydrothermal systems at elevated temperatures and pressures, American Journal of Science, 267, 724-804 47 Helmut Gunzler, Alex Williams, 2002, Handbook of analytical techniques, WILEY-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany 48 Hoang Hong Le, Jinki Jeong, Jea-Chun Lee, Banshi D Pandey, Lea-Min Yoo, Trung Hai Huynh, 2011, Hydrometallurgical Process for Copper Recovery from Waste Printed Circuit Boards (PCBs), Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 32:2, 90-104 49 Hossein Aminian, Claude Bazin, Daniel Hodouin, Claude Jacob, 1999, Simulation of a SX-EW pilot plant, Hydrometallurgy, 56, 13-31 50 Hubler, D.K., Baygents, J.C., Farrell, J., 2012, Sustainable electrochemical regeneration of copper-loaded ion exchange media, Ind Chem Eng Res., 51, 13259–13267 51 Hutin, D., Coeuret, F., 1977, Experimental study of copper deposition in afluidized bed electrode, J Appl Electrochem., 7, 463–471 52 Huynh Trung Hai, Ha Vinh Hung, Nguyen Duc Quang, 2017, An overview of electronic waste recycling in Vietnam, J Mater Cycles Waste Manag, 19, 536-544 123 53 Jakub Szałatkiewicz, 2014, Metals Content in Printed Circuit Board Waste, Pol.J Environ Study, 2365-2369 54 Jan Laufer, Edward Zhang and Paul Beard, 2010, Evaluation of Absorbing Chromophores Used in Tissue Phantoms for Quantitative Photoacoustic Spectroscopy and Imaging, IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, 16, 600-607 55 Jandova, J., Stefanova, T., Niemczykov, R., 2000, Recovery of Cuconcentrates from waste galvanic copper sludges, Hydrometallurgy 57, 77– 84 56 Jose, A.C., Broekaert, 2002, Analytical atomic spectrometry with flames and Plasmas, Wiley-VCH Verlag GmbH 57 Katou, K., Asou, T., Kurauchi, Y., Sameshima, R., 2001, Melting municipal solid waste incineration residue by plasma melting furnace with a graphite electrode, Thin Solid Films, 386, 183−188 58 Kim,K.R., Choi, S.Y., Paek, S., Park, J.Y., Hwang, I.S., and Jung, Y., 2013, Electrochemical Hydrodynamics Modeling Approach for a Copper Electrowinning Cell, Int J Electrochem Sci., 12333 – 12347 59 Leal-Quiros, E., 2004, Plasma processing of municipal solid waste, Braz J Phys 34, 1587−1593 60 Li Peng C S., Song S X and Juan, 2011, Copper and nickel recovery from electroplating sludge by the process of acid leaching and electro-depositing, International Journal of Enviromental Research, 5, 797-804 61 Liu Zhi-xiong, Yin Zhou-lan, Hu Hui-ping, 2012, Sulphuric acid leaching of mechanically activated copper sulphidic concentrate, J Cent South Univ 62 Liu Zhi-xiong, Yin Zhou-lan, Hu Hui-ping, Chen Qi-yuan, 2012, Leaching kinetic of low-grade copper ore containing calcium-magnesium carbonate in ammonium sulfate solution with persulfate, Trans Nonferrous Met Soc China, 2822-2830 63 Luz, C.A., Rocha, J.C., Cheriaf, M., Pera, J., 2006, Use of sulfoaluminate cement and bottom ashinthesolidification/stabilization of galvanic sludge, J Hazard Mater B136, 837-845 64 Magalhaes J.M., Silva J.E, Castro F.P., Labrincha J.A., 2004, Effect of experimental variables on the inertization of galvanic sludges in clay-based ceramics, J Hazard Mat 106B, 139-147 124 65 Magalhaes, J.M., Silva, J.E., Castro, F.P., Labrincha, J.A., 2005, Physical and chemical characterisation of metalfinishing industrial wastes, J Environ Manag., 75, 157–166 66 Mahjabin Najminoori, Ali Mohebbi, Babak Ghadami Arabi, Shahram Daneshpajouh, 2015, CFD simulation of an industrial copper electrowinning cell, Hydrometallurgy 67 Martin, J Leahy and Philip Schwarz, M., 2010, Experimental Validation of a Computational Fluid Dynamics Model of Copper Electrowinning, Metallurgical and material transactions B, 1247-1260 68 Miskufova A., Havlik T., Laubertova M., Ukasik, M., 2006, Hydrometallurgical route for copper, zinc and chromium from galvanic sludge, Acta Metallurgica Slovaca, 12, 293-302 69 Nguyen Thi Thu Huyen, Hoang Thi Bich Thuy, Mai Thanh Tung, 2014, The influence of electrolysis parameters on the electrodeposition of copper in NH4+ solution, Journal of Chemistry, 52(6B), 197-201 70 Odele R.R., Martinez I., Deets L.A 1991, The recycling of hazardous metal plating wastes, JOM, 43, 28-31 71 Orhan, G., Arslan, C., Bombach, H., Stelter, M., 2002, Nickel recovery from the rinse waters of plating baths, Hydrometallurgy, 65, 1-8 72 Park, Y J.; Heo, J 2002, Vitrification of fly ash from municipal solid waste incinerator, J Hazard Mater B91, 83−93 73 Perez-Villarejo, L., Martinez-Martinez, S., Carrasco-Hurtado, B., ElicheQuesada, D., UrenaNieto, C., Sanchez-Soto, P.J., 2015, Valorization and inertization of galvanic sludge waste in clay bricks, Appl Clay Sci., 105106, 89–99 74 Pletcher, D., 2009, A First Course in Electrode Processes, Second ed RSC Publishing, 263-268 75 Pletcher, D., Walsh, F.C., 1993, Industrial Electrochemistry, Second ed Blackie Academic and Professional 76 Pletcher, D., Whyte, I., Walsh, F.C., Millington, J.P., 1991, Reticulated vitreous carbon cathodes for metal ion removal from process streams Part II: Removal of copper(II) from acid sulphate media, Journal of applied electrochemistry, 21, 667-671 77 Pletcher, D., Whyte, I., Walsh, F.C., Millington, J.P., 1991, Reticulated vitreous carbon cathodes for metal ion removal from process streams Part I: Mass transport studies, Journal of applied electrochemistry, 21, 659-666 125 78 Pourali, M., 2010, Application of plasma gasification technology in waste to energy – Challengens and opportunities, IEEE Xplore Digitial Library (Institute of Electrical and Electronic Engineers), 1, 125-130 79 Price, D.C., and Davenport, W.G., 1980, Densities, electrical conductivities and viscosities of CuSO4/H2SO4 solutions in the range of modern electrorefining and electrowinning electrolytes, Metallurgical Transactions B, 11, 159-163 80 Quang D Nguyen, Eiji Yamasue, Hideyuki Okumaura, Keiichi N Ishiara, 2006, Wastes of Electronic and Electric Equipment (WEEE) Recycling System in Vietnam: A Case Study On Copper Recycling, The 2nd Joint International Conference on “Sustainable Energy and Environment (SEE 2006)” 81 Rossini, G., Bernardes, A.M., 2006, Galvanic sludge metals recovery by pyro-metallurgical and hydrometallurgical treatment, J Hazard Mater, 131, 210–216 82 Roy, A., Eaton, H.C., Cartledge, F.K., 1992, Solidification/stabilization of hazardous waste: evidence of physical encapsulation, Environ Sci Technol, 26, 7, 1349–1353 83 Roy, S., Gupte, Y., Green, T.A., 2001, Flow cell design for metal deposition at recessed circular electrodes and wafers, Chem Eng Sci 56, 5025–5035 84 Sarmad T Najim, 2016, Estimation of mass transfer coefficient for copper electrowinning process, Journal of Engineering, 22 85 Scott, A.C., Pitblado R.M and Barton G.W., 1987, A mathematical model of a zinc electrowinning cell, Proceeding of the Twentieth International Symposium on the Application of Computers and Mathematics in the Mineral Industries, Volume 2: Metallurgy, 51-62 86 Scott, K., 1981, Metal recovery using a moving–bed electrode, J Appl Electrochem 11, 339-346 87 Scott, K., 1995, Electrochemical Processes for Clean Technology, The Royal Society of Chemistry 88 Scott, K., Paton, E.M., 1993, An analysis of metal recovery by electrodeposition from mixed metal ion solutions - part I Theoretical behaviour of batch recycle operation, Electrochim Acta 38, 2181–2189 89 Shirvanian, P.A., Calo, J.M., 2005, Copper recovery in a spouted vessel electrolytic reactor (SBER), J Appl Electrochem 35, 101–111 126 90 Silva, A.C., Mello-Castanho, S., 2008, Incorporation of galvanic waste (Cr, Ni, Cu, Zn, Pb) in a soda-lime-borosilicate glass, J Am Ceram Soc., 91, 1300–1305 91 Silva, A.C., Mello-Castanho, S.R.H., 2004, Silicate glasses obtained from fine silica powder modified with galvanic waste addition, J Non-Cryst Solids, 348, 211–217 92 Silva, J.E., Paiva, A.P., Soares, D., Labrincha, A., Castro, F., 2005a, Solvent extraction applied to the recovery of heavy metals from galvanic sludge, J Hazard Mater B120, 113-118 93 Silva, J.E., Soares, D., Paiva, A.P., Labrincha, J.A., Castro, F., 2005b, Leaching behaviour of a galvanic sludge in sulphuric acid and ammoniacal media, J Hazard Mater B121, 195-202 94 Silva, L J.; Alves, F C.; Franca, F P., 2012, A review of the technological solutions for the treatment of oily sludge from petroleum refineries, Waste Manage, Res., 30, 1016−1030 95 Silva-Martinez, S., Roy, S., 2013, Copper recovery from tin striping solution: galvanostatic deposition in a batch-recycle system, Sep Purif Technol., 118, 6–12 96 Silva-Martinez, S., Roy, S., 2016, Metal recovery from low concentration solutions using a flow-by reactor under galvanostatic approach, Russ J Electrochem., 52, 71–77 97 Sobri, S., 2006, Electrocrystallisation and recovery of gold from thiosulphate-sulphite aged electrolyte, PhD Thesis, University of Newcastle upon Tyne 98 Stankovic, V.D., Wragg, A.A., 1995, Modelling of time-dependent performance criteria in a three-dimensional cell system during batch recirculation copper recovery, J Appl Electrochem., 25, 565–573 99 Subbaiah, T., Das, S.C., 1994, Effect of some common impurities on mass transfer coefficient and deposit quality during copper electrowinning, Hydrometallurgy, 36, 271-283 100 Sunderland J.G., Dalrymple I.M., Cell and method for the recovery of metal ions from dilute solutions, US Patent 5690806 101 Teng-Chien Chen, Priambodo, R., Huang, R.L., and Huang, Y.H., 2013, The effective electrolytic recovery of dilute copper from industrial wastewater, Journal of Waste Management 127 102 Tsapakh, S.L., Volkov, L.V., 1990, Fluidized-bed electrodeposition of heavy non-ferrous metals, Proceedings of the International Symposium on Electrometallurgical Plant Practice, Montreal, Quebec, Canada, 21–24 103 Vafacian, S., Ahmadian, M., Rezaei, B., 2011, Sulphuric acid leaching of mechanically activated copper sulphidic concentrate, Minerals Engineering, 24, 1713-1716 104 Veglio, F., Quaresima, R., Foranri, P., 2003, Recovery of valuable metals from electronic and galvanic industrial wastes by leaching and electrowinning, Waste Management, 23, 245–252 105 Vilarinho, C., Castro, F., Carneiro, F., Ribeiro, A., 2013, Development of a process for copper recovering from galvanic sludges, Mater Sci Forum, 730-732, 575–580 106 Walsh, F.C., 1993, A First Course in Electrochemical Engineering, The Electrochemical Consultancy 107 Wazeck J., 2013, Heavy metal extraction from electroplating sludge using Bacillus subtilis and Saccharomyces cerevisiae, Geologica Saxonica, 59, 251-258 108 Xiao, Y., Yang, Y., van den Berg, J., Sietsma, J., Agterhuis, H., Visser, G., Bol, D., 2013, Hydrometallurgical recovery of copper from complex mixtures of end-of-life shredded ICT products, Hydrometallurgy, 140, 128–134 109 Yang, G.C., Kao, K.L., 1996, Electroplating and calcium carbonate sludges as binding material for sludge solidification, Waste Environ Res., 68, 2, 215–221 110 Yang, S.F., Wang, T.M., Lee, W.C., Sun, K.S., Tzeng, C.C., et al., 2010, Man-made vitreous fiber produced from incinerator ash using the thermal plasma technique and application as reinforcement in concrete, J Hazard Mate., 182, 191−196 Website 111 http://www.vea.gov.vn/VN/khoahoccongnghe/congnghemt/xulychatt hairan/Pages/Thuhồikimloạiquýtừchấtthảicôngnghiệpmạ.aspx 128 PHỤ LỤC điện phân mơ Batdau.m – Chương trình để thực chạy lệnh chương trình Tập hợp chương trình Thongso.m – Thơng số đầu vào chương trình, liệu đầu nongdotheoC.m – Chương trình xác định nồng độ Cu2+ thay đổi theo thời gian NongdotheoH.m – Chương trình xác định nồng độ H+ thay đổi theo thời gian TinhHSHD.m – Tính hệ số hoạt độ cấu tử để sử dụng cho phương trình Nernst Noisuy.m – Đưa giá trị dòng áp vào chương trình Ea.m – Tính điện điện cực cân anot thơng qua phương trình Nernst Ec.m - Tính điện điện cực cân catot thơng qua phương trình Nernst Quathe.m - Xác định catot anot Dientro.m – Chương trình xác định điện trở dung dịch Thuhoi.m – Chương trình xác định tỷ lệ thu hồi Hieusuat.m – Chương trình tính hiệu suất điện phân Vcell.m – Chương trình tính điện thùng điện phân NangLuong.m – Chương trình tính tốn Năng lượng tiêu thụ End Các chương trình Thongso.m i0c=13.415; %Mat dong trao doi Anot, A/m^2 alpha_c=0.6329; %He so van chuyen dien tich catot i0a=0.1; %Mat dong trao doi Catot, A/m^2 alpha_a=0.198; %He so van chuyen dien tich anot F=96500; %Hang so Faraday R=8.314; %Hang so T=298; %Nhiet do, oK d=0.04; %khong cach Catot va Anot, m A=0.03; %Dien tich be mt vuong goc voi dong di cu, m^2 V=0.011; %The tich be dien phan, l Ao=0.5365; B=0.3329; Bo=0.043; r=[73e-12 10e-12]; %ban kinh nguyen tu Cu va H z=[2 1]; %Dien tich cua nguyen tu Cu va H nc=2; %So e trao doi cua Cu na=1; %So e trao doi cua H nCuSO4=0.3; %Nong cua Cu2+ nH2SO4=0.4584; %Nong cua H+ t=[0:1800:72000]; %Buoc nhay thoi gian nongdotheoC.m %Tinh nong cua Cu2+ theo thoi gian Co_Cu=nCuSO4; %Nong ban dau cua Cu2+ %Phuong trinh nong Cu2+ theo thoi gian Ct_Cu=((Co_Cu^-0.598)+(2*0.598e-5)*A*t/V).^(-1/0.598) nongdotheoH.m %Nong H+ theo thoi gian Co_H=nH2SO4; %Phuong trinh nong H+ theo thoi gian Ct_H2=(Co_H+2*(Co_Cu-Ct_Cu)) tinhHSHD.m %Tinh luc ion I1=0.5*((z(1)^2).*Ct_Cu) %Luc Ion cua Cu, mol/kg I2=0.5*((z(2)^2)*Ct_H2) %Luc Ion cua H, mol/kg %Tinh HSHD Y_Cu=10.^((-Ao*(z(1)^2)*sqrt(I1))./(1+r(1)*B*sqrt(I1))+Bo*I1) %He so hoat Cu Y_H=10.^(((-Ao*(z(2)^2)*sqrt(I2))./(1+r(2)*B*sqrt(I2)))+Bo*I2) %He so hoat H Ea.m Eoa=1.288; %Dien the cuc tieu chuan cua Anot, V a_H=I2.*Ct_H2 %Hoat cua ion H+ Eea=Eoa+(R*T/(na*F))*log(a_H.^2) %Dien the can bang dien cuc anot Ec.m Eoc=0.337; %Dien the cuc tieu chuan cua Catot, V a_Cu=I1.*Ct_Cu %Hoat cua ion Cu2+ Eec=Eoc+(R*T/(nc*F))*log(a_Cu.^2) Noisuy.m %Du lieu Noi suy tim dong Iapp Iapp=[16.9 15.68 14.56 13.57 12.65 11.83 11.07 10.38 9.75 9.16 8.63 8.14 7.68 7.26 6.87 6.5 6.17 5.86 5.57 5.3 5.04 4.8 4.58 4.38 4.18 3.82 3.66 3.51 3.36 3.23 3.1 2.98 2.86 2.75 2.65 2.55 2.45 2.37 2.28 0]; %Thong so Iapp xs=t; %Bien xet noi suy la t Iapp_f=interp1(t,Iapp,xs); Quathe.m %Noi suy tim dong Iapp noisuy ic=Iapp_f/0.03 ia=Iapp_f/0.08 %Xac dinh qua the anot catot km=2*1e-5*(Ct_Cu.^0.598) %Xac dinh he so chuyen khoi n_a=(R*T/(alpha_a*F))*log(ia/i0a)%Qua the anot n_c=(R*T./(alpha_c*F))*log(abs((i0c./ic)(i0c./(nc*F.*km.*Ct_Cu*1000))))%Qua the catot Dientro.m %Xac dinh dien tro dung dich k_R=13.4-0.356*64*Ct_Cu+(0.249*98*0.5*Ct_H2)+0.426*(T-273) %Do dan dien rieng Rs=(1./k_R)*(d/A)%Gia tri dien tro dung dich Thuhoi.m %Xac dinh ty le thu hoi r_th=(Co_Cu-Ct_Cu)/(Co_Cu) Hieusuat.m %Hieu suat dong dien Iapp_n=[0 Iapp_f(1:40)]; Ct_Cu_optical=[Ct_Cu(2:41) 0] e=((Ct_Cu-Ct_Cu_optical)*64*11)./(Iapp_f.*(0.5)*1.186) Vcell.m %Xac dinh Dien the thung V_cell=Eea-Eec+n_a+n_c+Iapp_f.*Rs Simpsons.m function I = simpsons(f,a,b,n) % This function computes the integral "I" via Simpson's rule in the interval [a,b] with n+1 equally spaced points % % Syntax: I = simpsons(f,a,b,n) % % Where, % f= can be either an anonymous function (e.g f=@(x) sin(x)) or a vector % containing equally spaced values of the function to be integrated % a= Initial point of interval % b= Last point of interval % n= # of sub-intervals (panels), must be integer % if numel(f)>1 % If the input provided is a vector n=numel(f)-1; h=(b-a)/n; I= h/3*(f(1)+2*sum(f(3:2:end-2))+4*sum(f(2:2:end))+f(end)); else % If the input provided is an anonymous function h=(b-a)/n; xi=a:h:b; I= h/3*(f(xi(1))+2*sum(f(xi(3:2:end2)))+4*sum(f(xi(2:2:end)))+f(xi(end))); end NangLuong.m %Nang luong tieu thu delta_Ct_Cu=Ct_Cu-Ct_Cu_optical; delta_Ct_Cu_work=delta_Ct_Cu(1:39); b=input('Nhap vao thong so thoi gian cuoi: '); a=b-1800; n=b-1; if b==1800 o=1; elseif b==3600 o=2; elseif b==3600 o=2; elseif o=3; elseif o=4; elseif o=5; elseif o=6; elseif o=7; elseif o=8; elseif o=9; elseif o=10; elseif o=11; elseif o=12; elseif o=13; elseif o=14; elseif o=15; elseif o=16; elseif o=17; elseif o=18; elseif o=19; elseif o=20; elseif o=21; elseif o=22; elseif o=23; elseif o=24; elseif o=25; elseif o=26; elseif o=27; elseif o=28; elseif o=29; elseif o=30; elseif o=31; b==5400 b==7200 b==9000 b==10800 b==12600 b==14400 b==16200 b==18000 b==19800 b==21600 b==23400 b==25200 b==27000 b==28800 b==30600 b==32400 b==34200 b==36000 b==37800 b==39600 b==41400 b==43200 b==45000 b==46800 b==48600 b==50400 b==52200 b==54000 b==55800 elseif o=32; elseif o=33; elseif o=34; elseif o=35; elseif o=36; elseif o=37; elseif o=38; elseif o=39; b==57600 b==59400 b==61200 b==63000 b==64800 b==66000 b==68400 b==70200 end f=@(x) 1.47971+0.86971*exp(-x/6.186); E=simpsons(f,a,b,n) NL=E*Iapp_f(o)/3600 %Xac dinh nang luong tieu thu NLTHR=NL/Delta_Ct_Cu_work(o)%Xac dinh nang luong tieu thu rieng Chương trình Batdau.m thongso; %Nhap thong so dau vao cua cac chuong trinh %Nong theo thoi gian cua Cu nongdotheoC; %Nong theo thoi gian cua H NongdotheoH; %Tinh he so hoat cua Cu2+ va H+ TinhHSHD; %Tinh dien the anot va catot Ea; Ec; %Tinh qua the catot va anot Quathe; %Tinh dien tro dung dich Dientro; %Tinh hieu suat thu hoi Thuhoi; %Tinh hieu suat dong dien Hieusuat; %Dien the thung Vcell; %Nang Luong tieu thu NangLuong; End ... án Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử phương pháp điện hóa” tập trung nghiên cứu thu hồi đồng từ bùn thải trình sản xuất mạch điện tử công nghệ thủy luyện với bước... bách đặt nghiên cứu thu hồi kim loại có bùn thải trước thải mơi trường 1.1.2 Các phương pháp tái chế đồng Hiện nay, lượng bùn thải từ nhà máy sản xuất mạch điện tử lớn với hàm lượng kim loại cao... điện tử Trong nội dung luận án này, chọn đối tượng tập trung nghiên cứu việc thu hồi từ bùn thải trình sản xuất mạch điện tử kim loại đồng kim loại có hàm lượng lớn bùn thải sản xuất mạch điện tử