Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hóa

MỤC LỤC<br /> DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ........................................................... iv<br /> DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. vii<br /> DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... x<br /> MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1<br /> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 4<br /> 1.1. Tái chế đồng từ bùn thải sản xuất bản mạch điện tử (Printed circuit board - PCB) ........ 4<br /> 1.1.1. Bùn thải quá trình sản xuất PCB .................................................................................... 4<br /> 1.1.2. Các phương pháp tái chế đồng ....................................................................................... 6<br /> 1.1.2.1. Phương pháp hỏa luyện ........................................................................................... 8<br /> 1.1.2.2. Phương pháp thủy luyện ......................................................................................... 9<br /> 1.2. Quá trình thủy luyện thu hồi đồng .................................................................................. 11<br /> 1.2.1. Quá trình hòa tách ........................................................................................................ 11<br /> 1.2.2. Quá trình điện phân ...................................................................................................... 14<br /> 1.2.2.1. Lý thuyết điện phân thu hồi đồng ......................................................................... 14<br /> 1.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện phân thu hồi đồng công nghiệp ......................... 17<br /> 1.2.2.3. Thiết bị điện phân thu hồi đồng ............................................................................ 20<br /> 1.3. Tối ưu hóa quá trình hòa tách và mô hình hóa quá trình điện phân thu hồi đồng ......... 23<br /> 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ..................................................................... 26<br /> CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................... 32<br /> 2.1. Chuẩn bị thí nghiệm ........................................................................................................ 32<br /> 2.1.1. Hóa chất ........................................................................................................................ 32<br /> 2.1.2. Mẫu nghiên cứu ............................................................................................................ 32<br /> 2.1.3. Điện cực ........................................................................................................................ 32<br /> 2.2. Chế độ thí nghiệm và các thông số cần xác định ............................................................ 33<br /> 2.2.1. Hòa tách đồng từ bùn thải quá trình sản xuất bản mạch điện tử ................................. 33<br /> 2.2.1.1. Quy trình thí nghiệm hòa tách đồng ..................................................................... 33<br /> 2.2.1.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hòa tách ........................................ 34<br /> 2.2.1.3. Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình hòa tách ............................................................. 34<br /> i<br /> <br /> 2.2.2. Chiết tách thu dung dịch đồng sạch ............................................................................. 36<br /> 2.2.3. Điện phân thu hồi đồng từ dung dịch chiết tách .......................................................... 36<br /> 2.2.3.1. Quy trình thí nghiệm điện phân thu hồi đồng....................................................... 36<br /> 2.2.3.2. Khảo sát chế độ điện phân trong thiết bị điện cực phẳng..................................... 39<br /> 2.2.3.3. Khảo sát chế độ điện phân trong thiết bị Porocell ................................................ 41<br /> 2.2.3.4. Các thông số quá trình điện phân cần xác định .................................................... 41<br /> 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................. 43<br /> 2.3.1. Phương pháp điện hóa .................................................................................................. 43<br /> 2.3.2. Các phương pháp phân tích .......................................................................................... 45<br /> 2.3.2.1. Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) ..................................................... 45<br /> 2.3.2.2. Phương pháp phổ khối Plasma cảm ứng (Inductively Coupled Plasma emission<br /> Mass Spectrometry - ICP-MS) ........................................................................................... 46<br /> 2.3.2.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction – XRD).................................... 47<br /> 2.3.2.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................... 47<br /> 2.3.2.5. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) ............................................... 48<br /> 2.3.3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm .......................................................................... 49<br /> CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 50<br /> 3.1. Quá trình hòa tách đồng từ bùn thải sản xuất bản mạch điện tử .................................... 50<br /> 3.1.1. Khảo sát đặc tính của mẫu bùn thải nghiên cứu .......................................................... 50<br /> 3.1.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hòa tách đồng từ bùn thải quá trình<br /> sản xuất bản mạch điện tử ...................................................................................................... 53<br /> 3.1.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 ..................................................................... 54<br /> 3.1.2.2. Ảnh hưởng của lượng rắn/lỏng (số gam bùn thải/số ml dung dịch axit) ............. 55<br /> 3.1.2.3. Ảnh hưởng của thời gian hòa tách ........................................................................ 56<br /> 3.1.2.4. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ khác ...................................................... 57<br /> 3.1.3. Tối ưu hóa các điều kiện của quá trình hòa tách đồng bằng phương pháp quy hoạch<br /> thực nghiệm ............................................................................................................................ 58<br /> 3.1.3.1. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm .......................................................................... 59<br /> 3.1.3.2. Xác định hiệu suất hòa tách đồng bằng thực nghiệm ........................................... 62<br /> 3.1.3.3. Xây dựng phương trình hồi quy ............................................................................ 62<br /> ii<br /> <br /> 3.1.3.4. Đánh giá sự tác động qua lại lẫn nhau giữa các yếu tố và ảnh hưởng của chúng<br /> đến hiệu suất hòa tách. ....................................................................................................... 64<br /> 3.1.3.5. Tối ưu hóa các điều kiện của quá trình hòa tách đồng ......................................... 70<br /> 3.2. Quá trình chiết tách loại tạp sắt ....................................................................................... 71<br /> 3.3. Quá trình điện phân thu hồi đồng.................................................................................... 73<br /> 3.3.1. Đánh giá dung dịch điện phân bằng phương pháp bậc điện thế .................................. 74<br /> 3.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện phân trong thiết bị bản cực phẳng ............. 77<br /> 3.3.2.1. Nhiệt độ điện phân ................................................................................................ 77<br /> 3.3.2.2. Khoảng cách anốt – catốt ...................................................................................... 79<br /> 3.3.2.3. Điện phân thu hồi đồng theo bậc dòng điện ......................................................... 80<br /> 3.2.2.4. Phân tích chất lượng lớp kết tủa đồng thu hồi ...................................................... 87<br /> 3.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện phân trong thiết bị Porocell ....................... 90<br /> 3.2.3.1. Dòng điện phân ..................................................................................................... 90<br /> 3.2.3.2. Lưu lượng dòng chảy ............................................................................................ 92<br /> 3.2.3.3. Chất lượng đồng thu hồi ....................................................................................... 96<br /> 3.2.4. Điện phân với dung dịch thực ...................................................................................... 97<br /> 3.3. Mô hình hóa quá trình điện phân .................................................................................... 99<br /> 3.3.1. Xây dựng mô hình hệ điện phân .................................................................................. 99<br /> 3.3.2. Xây dựng mô hình tính ............................................................................................... 100<br /> 3.3.3. Xác định các thông số đối với dung dịch điện phân ban đầu<br /> <br /> 105<br /> <br /> 3.3.3.1. Thông số nhiệt động ............................................................................................ 105<br /> 3.3.3.2. Thông số động học .............................................................................................. 106<br /> 3.3.4. Kết quả tính mô phỏng toán học ................................................................................ 108<br /> DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...................................................... 119<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 120<br /> <br /> iii<br /> <br /> DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT<br /> <br />