Kết quả đo phân cực khi điện phân với dung dịch điện phân có nồng độ Cu2+ ban đầu trong dung dịch là 30g/l với mật độ dòng điện 300A/m2 được thể hiện trong hình 3.14.
Hình 3.14. Điện phân ở nồng độ đồng 30g/L
Từ hình 3.14 cho thấy các đường phân cực catot thời gian đầu điện phân tăng không đáng kể sau đó giảm gần như tuyến tính theo thời gian. Còn đường phân cực anot, thời gian đầu điện phân giảm, sau đó lại tăng rất nhanh theo thời gian.
Tiếp đó ta tiến hành điện phân ở các nồng độ đồng ban đầu trong dung dịch lần lượt 45g/l, 70g/l và 90g/l với mật độ dòng 300A/m2. Kết quả được thể hiện ở hình 3.15 – 3.17. -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0.5 2.5 4.5 6.5 10 16 20 23 phân cực + phân cực - Điện áp Thời gian, h Điện áp, m V
42 Hình 3.15: Điện phân ở nồng độ đồng 45g/L Hình 3.16: Điện phân ở nồng độ đồng 70g/L -200 -100 0 100 200 300 400 500 0.5 1.5 3 4 5 6 710172224 Phân cực + Phân cực - Điện áp Thời gian, h Điện áp, m V -50 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 6 10 15 20 24 Phân cực + Phân cực - Điện áp Thời gian, h Điện áp, m V
43
Hình 3.17: Điện phân ở nồng độ đồng 90g/L
Từ đó ta thấy khi tăng nồng độ đồng trong dung dịch điện phân lên thì đường phân cực anot và catot tăng biến thiên
Một loạt các thí nghiệm điện phân được tiến hành ở các nồng độ Cu2+ ban đầu trong dung dịch là khác nhau lần lượt 30, 45, 70, 90 g/l với mật độ dòng điện tối ưu là 300A/m2. Kết quả chất lượng bề mặt đồng kết tủa thu được từ bề mặt catot của bể điện phân với mật độ dòng điện 300A/m2 được thể hiện trong hình 3.18.
-50 0 50 100 150 200 250 300 0.5 1.5 3 5 8 12 15 18 22 phân cực + phân cực - điện áp Thời gian, h Điệ n áp , m V
44
Hình 3.18. Bề mặt anot tại nồng độ dung dịch Cu a) 30mg/l, b) 45mg/l c) 70mg/l, d) 90mg/l
Từ kết quả điện phân ở các nồng độ Cu trong dung dịch ban đầu khác nhau ta thấy với nồng độ Cu trong dung dịch điện phân là 30mg/l thì thu được bề mặt catot gồ ghề, lớp đồng kết tủa mọc râu, khó bóc tách ra khỏi bề mặt. Còn với nồng độ Cu trong dung dịch điện phân là 90mg/l ta thu được bề mặt catot mịn, dễ bóc tách, độ tinh khiết của đồng thu được cao hơn so với nồng độ dung dịch Cu2+ 30mg/l. Độ tinh khiết của đồng thu được trên bề mặt điện cực catot khi điện phân với nồng độ dung dịch Cu khác nhau lần lượt là 30g/l, 45g/l, 70g/l, 90g/l được thể hiện trong bảng 3.5.
(a) (b)
45
Bảng 3.5. Độ tinh khiết của đồng trên điện cực catot khi điện phân trong dung dịch có nồng độ đồng khác nhau
Nồng độ Cu trong dung dịch điện phân (g/l) Độ tinh khiết của đồng (%)
30 91,3
45 92
70 92,9
90 93,5
Từ bảng 3.5 trên ta thấy cảng điện phân trong dung dịch có nồng độ đồng cao hơn thì độ tinh khiết của đồng thu được trên điện cực catot cao hơn. Kết hợp với chất lượng bề mặt catot và kinh tế thì khi điện phân trong dung dịch có nồng độ đồng 45g/l là tối ưu, thu được độ đồng tinh khiết đạt 92%.
46
KẾT LUẬN
Qua quá trình thực nghiệm chúng tôi thu được một số kết quả chính như sau:
- Xác định được hàm lượng một số kim loại chính trong bản mạch điện tử ban đầu, trong đó lượng đồng chiếm khoảng 28,1%.
- Quá trình xử lý bản mạch bằng phương pháp hỏa luyện đã được nghiên cứu thực nghiệm cho kết quả khả quan. Sau khi tiến hành thiêu ở những khoảng nhiệt độ và thời gian khác nhau nhận thấy với nhiệt độ 7500C cho kết quả phù hợp. Ở nhiệt độ thiêu khoảng 750°C trong thời gian 45 phút, khối lượng sản phẩm thu được sau xử lý chỉ còn khoảng 25% khối lượng ban đầu. Tổng hàm lượng kim loại trong sản phẩm đạt xấp xỉ 80% và hàm lượng kim loại đồng được tăng lên từ 28,1% đến 68% sau quá trình thiêu và tuyển rửa.
- Sau quá trình đúc ở nhiệt độ 11500
C trong thời gian 45 phút hàm lượng đồng được tăng lên từ 68% đến 75,6%.
- Qua quá trình điện phân ở các mật độ dòng khác nhau và nồng độ đồng trong dung dịch điện phân khác nhau ta đưa ra mật độ dòng 300A/m2 và nồng độ Cu2+ trong dung dịch điện phân là 45g/L là tối ưu và thu được độ tinh khiết của đồng tại cực catot đạt 92%.
KIẾN NGHỊ
Các kết quả nghiên cứu bước đầu đã khẳng định được khả năng thu hồi kim loại đồng trong bản mạch điện tử thải. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn quá trình hỏa luyện để thu được hàm lượng đồng cao hơn, nâng cao được độ tinh khiết của đồng ở điện cực anot trong quá trình điện phân thì mới có thể triển khai ứng dụng phương pháp thu hồi này trong thực tế.
47
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Association of Plastics Manufacturers in Europe (APME). Plastics—A Material of Choice for the Electrical and Electronic Industry-Plastics Consumption and Recovery in Western Europe 1995;APME: Brussels, Belgium, 2004; p. 1.
2. Antti Tohka and Harri Lehto, Mechanical and Thermal Recycling of Waste from Electric and Electrical Equipment, Energy Engineering and Environmental Protection Publications, Helsinki University of Technology, Espoo, 2005.
3. Andrea Mecucci and Keith Scott, Leaching and electrochemical recovery of copper, lead and tin from scrap printed circuit boards. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol 77, issue 4, pages 449 – 457, April 2002.
4. C. Eswaraiah, T. Kavitha, S. Vidyasagar and S.S. Narayanan, Classification of metals and plastics from printed circuit boards (PCB) using air classifier, 2006.
5. Das, A., Vidyadhar, A., Mehrotra, S.P.: A novel flowsheet for the recovery of metal values from waste printed circuit boards. Resour. Conserv. Recycl.53, 464–469 (2009) 6. Dr Martin Goosey and Dr Rod kellner, A scoping study End-of-life Printed Circuit Boards, PCIF Environmental Working Group, UK PCB industry, 2003.
7. Electrical and Electronics Institute Thailand (2007), ―Final Report Development of E-Waste Inventory in Thailand‖.
8. EC Review of Directive 2002/96/EC: Waste Electrical and Electronic Equipment
(WEEE). Final Report (Contract No.07010401/2006/442493/ETU/G4
ENV.G.4/ETU/2006/0032).Brussels, August (2007).
9. European Parliament. Directive 2002/96/EC of the European Parliament and of the Council of 27 January 2003 on waste electrical and electronic equipment (WEEE). Off. J. Eur. Union 2003, L37, 24–38.
10. European Parliament. Directive 2012/19/EU of the European Parliament and of the Council of 4 July 2012 on waste electrical and electronic equipment (WEEE). Off. J. Eur. Union 2012, L197, 38–71.
11. Gongming Zhou, Zhihua Luo and XuluZhai, Experimental study on metal recycling from waste PCB, Proceedings of the International Conference on Sustainable Solid Waste Management, India, 155-162, 2007.
12. Hagelüken C., Improving Metal Returns and Eco-Efficiency in Electronics Recycling—A Holistic Approach for Interface Optimisation between Pre-Processing
48
and Integrated Metals Smelting and Refining, In Proceedings of the IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, Scottsdale, AZ, USA, 2006.
13. Lai, Y. C.; Lee W. J. & Wangli, H. Inhibition of Polybrominated Pyrolysis of Printed Circuit Boards. Environmental Science & Technology, Vol. 41, pp. 957-962, ISSN: 0013936X,2007.
14. Mark F.E, Lehner T, Plastics Recovery from Waster Electrical and Electronic Equipment in Non-Ferrous Metal Processes, Association of Plastics Manufacturesrs in Europe: Brussels, Belgium, 2000.
15. Ogunniyi, I.O.; Vermaak, M.K.G.; Groot, D.R. Chemical composition and liberation characterization of printed circuit board comminution fines for beneficiation investigations. Waste Manag. 2009, 29, 2140–2146.
16. Paretsky, V.M.; Antipov, N.I.; Tarasov, A.V. Hydrometallurgical Method for Treating Special Alloys, Jewelry, Electronic and Electrotechnical Scrap. In Proceedings of the Minerals, Metals & Materials Society (TMS) Annual Meeting, Charlotte, NC, USA, 14–18 March 2004; pp. 713–721.
17. Park, Y.J.; Fray, D.J. Recovery of high purity precious metals from printed circuit boards. J. Hazard. Mater. 164, 1152–1158, 2009
18. Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2003.
19. The Ministry of Environment (MoE), UNEP-DTIE (2009). ―WEEE/E-waste Management Report Phnom Penh Municipality King dom of Cambodia‖. http://www.unep.or.jp/ietc/GPWM/data/T3/EW_1_2_WEEE_EwasteMngtR.prt.pdf, 22/5/2012.
20. Tổng cục Thống kê. Kết quả khảo sát mức sống hộ gia đình năm 2010. Nhà xuất bản Thống kê. Hà Nội. 2011
21. ReuterM.A, Metal Recycling – Opportunities, Limits and Infrastructure, United Nations Environment Programme (UNEP), nairobi, Kenya, 2013.
22. UNEP. E-waste Vol I: Inventory assessment manual. 2007.
23. UNEP (2009). ―Sustainable Innovation and Technology Transfer Industrial Sector Studies: Recycling - From E-waste to Resources‖.
http://www.unep.org/PDF/PressRealeases/EWaste_publication_screen_FINALVERSI ON-sml.pdf, 20/2/2012.
49
24. UNEP. Basel Conference Addresses Electronic Wastes Challenge. Press Release Nov, 2006
25. URENCO. The development of e-waste inventory in Vietnam (Final Report). Hanoi. July 2007.
26. United States Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste (2009), ―Municipal Solid Waste Generation, Recycling, and Disposal in the United States: Facts and Figures for 2008‖ .
http://www.epa.gov/epawaste/nonhaz/municipal/pubs/msw2008data.pdf, 1/4/2012. http://archive.basel.int/techmatters/e_wastes/Ewaste%20Inventory%20in%20Thailand. pdf, 22/5/2012.
27. Zeljko Kamberovic, Hydrometallugical process for extraction of metals from electronic water – part II: Development of the processes for the recovery of copper from printed circuit boards association of metallurgical engineers of serbia, 2011. 28. Zeljko Kamberovic, Leaching of copper (I) sulphide by sulphuric acid solution with addition of sodium nitrate, Hydrometallurgy, 2003.