Nghiởn c u t ứ ối ưu hụa qũ trớnh húa tõch

Một phần của tài liệu Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hóa1086 (Trang 37 - 54)

2.2.1. Ch ế độ thợ nghi m vỏ cõc thừng s c ệ ố ầ n xõc nh đị Húa tõch ng t bỳn th đồ ừ ải qũ trớnh sả n xu ất bả n m ạch đ ệ i n t ử

2.2.1.3. Nghiởn c u t ứ ối ưu hụa qũ trớnh húa tõch

Ca, Mg, Al, Mn, Fe, Ni.

Cõc kim loại nỏy húa tan d i d ng ion trong dung d ch nh ng khừng k t t a ướ ạ ị ư ế ủ trởn cat t; chỷng tợch lố ũy d n trong dung d ch gĩy c n trầ ị ả ở qũ trớnh phụng đ ệi n c a ủ đồng, tăng năng lượng tiởu thụ riởng [5, 81]. Tuy nhiởn hỏm lượng tạp chất nhụm nỏy nhỏ gần như khừng gĩy ảnh h ng n qũ trớnh ưở đế đ ệi n phĩn.

!$ Tạp chất cụ đ ện thế ĩm hơn khừng nhiều so với i đồng như: Mn, Ni. Theo lý thuyết, cõc ion kim lo i nỏy chạ ỉ cụ kh nả ăng phụng đ ệi n lởn catốt ở đ ệi n thế ĩm hơ đ ện i n thế phụng đ ệi n c a hydro. ủ Trong thự c tế, khi mật độ dúng đ ệi n lớn, qũ trớnh cấp ion Cu2+ cho lớp kờp bị hạn ch sẽ xuất hiệ n phĩn c c n ng . ế ự ồ độ Lớp kết tủa đồng cụ dạng bột vỏ sẽ lẫn tạp kim loại nhụm nỏy. Tuy nhiởn, nồng độ tạp chất nhụm nỏy nhỏ (< 1 g/L) ẽ khừng gĩy ả h h ng n qũ trớnh s n ưở đế đ ện phĩni khi tiến hỏnh ở m t dúng khừng qũ lậ độ ớn.

!$ Tạp chất sắt:

Khi cụ Fe2+trong dung dịch sẽ xảy ra phản ứng:

2Fe2+ + 3H2SO4 + 0,5O2 ↔ Fe2(SO4)3 + 3H2O (PT 1.7) Ion Fe3+/ Fe2+ (E0 = 0,77 V) cụ đ ện thế dương hơn Cui 2+/ Cu (E0 = 0,34 V), qũ trớnh đ ệi n phĩn ưu tiởn ph n ả ứng: Fe3+ +1e " Fe 2+, sau đụ Cu mới b t ắ đầu phụng đ ệi n kế t tinh bõm vỏo đ ệi n c c. Tuy nhiởn, sự ự cụ mặ ủt c a ion Fe3+ chỉ lỏm giảm hiệu suất dúng đ ệi n trong qũ trớnh đ ệi n phĩn chứ khừng ảnh h ng n chưở đế ất lượng s n ả phẩm đ ệi n phĩn. Mặc dỳ vậ , trong qũ trớnh đ ện phĩn thu hồi kim loại, ồy i n ng độ Cu2+giảm theo thời gian nởn khi đ ện phĩn trong khoảng thời gian dỏi, tạp sắt sẽ i ảnh hưởng l n n hiớ đế ệu su t qũ trớnh. Ngoỏi ra, qũ trớnh oxy hụa s t trởn an t ấ ắ ố cũng cụ thể xảy ra do vậy cần thiết phải loại bỏ triệt sđể ắt trước khi đ ện phĩn. i

!"#"#"B"$C&973$DE$89 )$+&:)$3&0$& 9$8 )*2 ; ; $

i

Thiết bị đ ện phĩn thu hồi đồng cụ nhiều loại khõc nhau vỏ được tổng hợp trởn bảng 1.5.

B ng 1.5.ả T ng h p m t s ổ ợ ộ ố loại thi t b i n phĩn ph bi n [40, 51, 74, 95, 96, 102 ] ế ị đ ệ ổ ế Loại

thi t b ế ị Nguyởn t c ắ Ư đ ểu i m Nhược đ ểi m

Thiết bị loại thỳng Lỏ loại thiết bị ổ c đ ểi n, g m cõc i n ồ đ ệ cực thẳng đứng đặt

- Thiết kế đơn gi n, chi ả phợ th p. ấ

- Khụ kh ng ch l u ố ế ư

(b n ả ph ng) ẳ trong thỳng đ ệi n phĩn hớnh ch nhữ ật chứa dung d ch i n ị đ ệ phĩn. - D dỏng di chuy n i n ễ ể đ ệ c c. ự - V t li u n gi n. ậ ệ đơ ả trớnh chuy n kh i khụ ể ố đ ềi u ch nh. ỉ - B giị ới hạn v vỳng ề khừng gian, ph m vi ạ hoạt động khừng r ng. ộ Thiết bị lo i bạ ản song song Thiết bị lo i bạ ản song song g m nhi u i n ồ ề đ ệ cực đặt gần nhau, cõc anốt vỏ catốt xếp xen k . ẽ - Thi t b n gi n. ế ị đơ ả - Vật liệ đ ệu i n c c vỏ ự cõch i n ph bi n. đ ệ ổ ế - T ng tă ốc độ ph n ng ả ứ d dỏng b ng cõch: t ng ễ ằ ă kợch thước đ ệi n c c, s ự ử d ng thởm ụ đ ệi n c c, ghờp ự cõc thỳng i n phĩn. đ ệ - S phĩn b i n th ự ố đ ệ ế khừng ng u. đồ đề Thiết bị đ ệi n c c ự đĩa quay Thiết bị nỏy nhằm

lỏm tăng chuy n khể ối

c a cõc ion kim loủ ại t trong dung d ch ừ ị đến b m t i n c c. ề ặ đ ệ ự

- Tốc độ chuy n khể ối

cao.

- L p kim loớ ại kết tủa t ng i ch t sợt. ươ đố ặ - Thiết bị cụ c u trỷc ấ ph c t p. ứ ạ Thiết bị đ ệi n c c ự 3 chi u ề x p ố (Porocell) Thiết bị nỏy cụ i n đ ệ c c 3 chi u x p lỏm ự ề ố t ng giõ tr di n tợch ă ị ệ b m t hoề ặ ạt động đ ệi n c c trởn mự ột đơn v ị thể tợch ph n ng. ả ứ

- Thu h i kim loồ ại từ

dung dịch loọng đến rất loọng. - C u t o phấ ạ ức tạp, chi phợ ban u cao. đầ - Khừng phỳ h p cho ợ đ ệi n phĩn dung d ch cụ ị n ng cao. ồ độ

Bảng 1.5. chỉ nởu một số dạng thiết bị đ ệ i n phĩn đ ểi n hớnh, trong thực tế, tỳy

mục đợch sử ụng cõc thiết bị cụ thể được biến đổi linh động để phỳ hợ p với qũ d

trớnh đ ệi n phĩn. Đối v i quớ õ trớnh đ ệi n phĩn thu hồi, thớ thi t bế ị đư c sử ụợ d ng nhi u ề hơn cả lỏ thiết bị đ ện phĩn đ ện cực phẳng vỏ thiết bị đ ện phĩn dạng đ ện cực xố p i i i i Porocell.

Thiết bị đ ệ i n phĩn đ ệi n cực phẳ ng

i i i

Thiết bị đ ện phĩn đ ện cực phẳng lỏ thiết bị đ ện phĩn thừng thường cụ cõc đ ệi n c c d ng t m ph ng, an t th ng lỏm b ng nh ng v t li u ch u n mún cao ự ạ ấ ẳ ố ườ ằ ữ ậ ệ ị ă như titan… vỏ catốt th ng lỏm b ng thờp khừng g ườ ằ ỉ304để ễ d dỏng l y s n ph m ấ ả ẩ đ ệi n phĩn ra kh i i n c c cat t. Thi t b d ng nỏy th ng s d ng i n phĩn ỏ đ ệ ự ố ế ị ạ ườ ử ụ để đ ệ dung dịch cụ hỏm lượng kim loại cao để đả m bảo hi u suệ ất qũ trớnh thu h i t t vỏ ồ ố

th i gian thu h i ngờ ồ ắn. Trong mộ ố ườ ng h p, t s tr ợ để nĩng cao hi u suệ ấ ủa qũ t c trớnh đ ệi n phĩn, người ta gắn nhi u ề đ ệi n cực song song với nhau trong thiế ị đ ệt b i n phĩn đ ệi n cực phẳng.

Thiết b Porocellị

i i

Thiết bị Porocell lỏ bớnh đ ện phĩn sử dụng đ ện cực xốp cụ di n tợch bệ ề mặt lớn, thừng th ng lỏ ườ đ ện cực dạng sợi cacbon. Với diện tợch bề mặi t riởng l n, dỳ ớ mật độ dúng đ ệi n phĩn nhỏ thớ dúng đ ệi n phĩn c a thiủ ết bị vẫ đạt giõ trị cao, tn ỷ lệ thu hồ ủi c a thiết bị trởn một đơn v thể tợch cao. Vớị i thi t b i n phĩn Porocell, cụ ế ị đ ệ thể tiến hỏnh i n phĩn thu h i v i cõc dung d ch cụ n ng độ r t th p mỏ v n đảm đ ệ ồ ớ ị ồ ấ ấ ẫ bảo hiệu suất dúng đ ệi n l n. Hớnh ớ ảnh bởn trong c a mủ ột thi t bế ị đ ệi n phĩn với đ ệi n cực xốp (Porocell) vỏ hớnh ảnh cả hệ đ ệ i n phĩn Porocell được trớnh bỏy trởn hớnh 1.5:

Hớnh 1.5. H thi t b i n phĩn Porocell ệ ế ị đ ệ

H ệ đ ệi n phĩn Porocell đọ được một số nhụm nghiởn c u ứ ứng d ng trong viụ ệc thu h i vỏ lo i bồ ạ ỏ hoỏntoỏn ion kim lo i kh i h thạ ỏ ệ ống mừi tr ng nườ ước. Bõo cõo cừng nghệ ố s 4643 của nhụm tõc giả Tyson vỏ Tilston đ ọ nởu rử việc ứng d ng thiết ụ b ị Porocell trong việc thu hồi đồng từ dúng dung dịch cụ chứa axit nitric. Mật độ dúng thợch hợp cho thiết b lỏ 300ị A/m2 vỏ l u l ng dúng ch y lỏ 2ư ượ ả lợt/phỷt. Trong khi đụ, bõo cõo số 3942 của cõc tõc giả Bancroft vỏ Dalrymple lại ứng d ng Porocell ụ trong việc lỏm s ch n c khạ ướ ỏi cõc ion kim lo i nạ ặng [12].

Do rượu whiskey được ch ng cư ất qua cõc thiết bị cụ ch a ứ đồng nởn phải cụ khĩu loại bỏ đồ ng tuyệt i. V i thi t bđố ớ ế ị Porocell, đồng đư c loại gần như tuyệt i ợ đố tới xấp xỉ ppm sau 60 phỷt. 0

Hớnh 1.6. Loạ đồi ng kh i dung d ch r u whiskey b ng Porocell [12] ỏ ị ượ ằ

$

1.3.$Tối$ ưu$hụa qũ$trớnh$ húa tõ$ $ ch$ vỏ$mừ$hớnh$hụa qũ$trớnh$đi n$$ ệ phĩn$thu$hồi$đồng$ $

Song song với qũ trớnh thực nghiệm húa tõch, đ ệi n phĩn thu hồ đồng, lu n i ậ

õn c ng tiũ ến hỏnh nghiởn c u ứ để ố t i ưu hụa qũ trớnh húa tõch bỳn đồng vỏ mừ ph ng qũ trớnh ỏ đ ệi n phĩn thu hồi đồng.

Nhiều cừng trớnh nghiởn cứu khoa học cừng nghệ ườ th ng đư đếa n giải bỏi tõn cực trị, tớm đ ềi u ki n tệ ố ưu, để ến hỏnh cõc qũ trớnh hoi ti ặc l a chự ọn thỏnh ph n tầ ối ưu để ếti n hỏnh cõc qũ trớnh hoặc l a chự ọn cõc giõ trị ố t i ưu của hệ nhi u ề ph n tầ ử. Ngỏy nay người ta thường đề ậ c p n ph ng phõp kđế ươ ết hợp giữa lý thuyết vỏ thực nghiệm. Tỳy theo mức độ ể hi u biết cơ chế qũ trớnh, ý ngh a của nghiởn cứu ĩ lý thuyết thường được gi i hạn ở tõc dụng định h ng ban ớ ướ đầu, hỗ ợ tr giảm bớt kh i ố lượng cừng việc, rỷt ngắn thời gian cho nghiởn c u thứ ực nghiệm. Bởn cạnh ụ, thực đ nghiệm cỏng lớn thớ mục tiởu đề ra cho chỷng cỏng cao, vớ vậy thực nghiệm cũng cụ nhu cầu phõt tri n vỏ trể ở thỏnh i tượđố ng nghiởn c u, mứ ột ngỏnh khoa học.

Lý thuyế ềt v quy ho ch th c nghi m ra i ọ cụ nh ng ụng gụp õng k ạ ự ệ đờ đ ữ đ đ ể cho sự nghiởn c u củứ a cõc nhỏ khoa h c. Nhọ ững u ư đ ểi m rử rệt của ph ng phõp ươ nỏy so với thực nghiệm cổ đ ể i n lỏ:

- Hỏm lượng thừng tin nhiều hơn rử rệt, nhờ đõnh giõ được vai trú qua lại giữa cõc yếu t vỏ nh h ng cố ả ưở ủa chỷng đến hỏm mục tiởu. Nhậ được mừ hớnh n tõn học thống kở thực nghiệm theo cõc tiởu chuẩn th ng kở, õnh giõ ố đ được sai số của qũ trớnh th c nghiự ệm theo cõc tiởu chuẩn th ng kở cho phờp xờt ố ảnh h ng của ưở cõc yếu tố ớ v i mứ độc tin c y c n thiậ ầ ết.

- Cho phờp xõc đ ịnh được đ ều kiện tối ưu đa yếu tố ủa đối tượng nghiởn i c cứu một cõch khõ chợnh xõc bằng cõc cừng cụ tõn học, thay cho cõch giải gần đỷng, tớm t i ố ưu cục bộ nh thựư c nghiệm thụ độ ng.

Quy hoạch th c nghiự ệm lỏ cơ sở ph ng phõpươ lu n c a nghiởn c u th c ậ ủ ứ ự nghiệm hiệ đạn i, trong ụ cừng cụ tõn học giữ vai trú tợch cực. Cđ ơ sở tõn học nền tảng của lý thuyết quy hoạch th c nghiự ệm lỏ tõn học xõc suất thống kở với hai lĩnh vực quan trọng lỏ phĩn tợch ph ng sai vỏ phĩn tợch hươ ồi quy. Quy hoạch th c nghiự ệm lỏ tập h p cõc tõc ng nhợ độ ằm đưa ra chiến thuật lỏm thực nghiệm từ giai o n n đ ạ đế giai đ ạo n kết thỷc của qũ trớnh nghiởn cứ đối tư ợ u ng (t nh n thừng tin mừ ph ng ừ ậ ỏ đến việc tạo ra mừ hớnh tõn, xõc nh cõc đị đ ềi u ki n tệ ối ưu), trong đ ềi u ki n ệ đọ hoặc

ch a hiư ểu biết đầ đủ ề ơy v c chế ủ đố ượ c a i t ng. Đố ượi t ng c a quy ho ch th c ủ ạ ự nghiệm trong cõc ngỏnh cừng nghệ: Lỏ m t qũ trớnh hoộ ặc hiệ ượn t ng nỏo ụ cụ đ nh ng tợnh chữ ất, đặc đ ểi m chưa biết cần nghiởn c u. Ngứ ười nghiởn cứu cụ thể ch a ư hi u biể ết đầ đủ ề đốy v i tượng, nh ng ọ cụ mư đ ột s thừng tin tiởn nghiố ệm dỳ chỉ lỏ s ự liệt kở sơ lược những thừng tin biến đổi, ảnh hưởng đến tợnh chất đối tượng. Cụ thể hớnh dung chỷng như một “hộ đp en” trong hệ thống đ ềi u khi n gồm cõc tợn hiệu ể đầu vỏo vỏ u ra. đầ

Cõc phương phõp quy hoạch th c nghiự ệm [4]:

- Thực nghiệm sỏng lọc: lỏ thực nghiệm mỏ nhiệm vụ ủa nụ lỏ tõch những c

Một phần của tài liệu Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hóa1086 (Trang 37 - 54)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(146 trang)