i
MC LC
DANH MC CÁC KÝ HIU VIT TT ........................................................... iv
DANH MC HÌNH .............................................................................................. vii
DANH MC BNG ............................................................................................... x
M ĐẦU ................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 4
1.1. Tái chế đồng tn thi sn xut bn mạch đin t (Printed circuit board - PCB) ........ 4
1.1.1. Bùn thi quá trình sn xut PCB .................................................................................... 4
1.1.2. Các phương pp tái chế đồng ....................................................................................... 6
1.1.2.1. Pơng pháp ha luyn ........................................................................................... 8
1.1.2.2. Pơng pháp thy luyn ......................................................................................... 9
1.2. Quá trình thy luyn thu hồi đồng .................................................................................. 11
1.2.1. Quá trình hòa tách ........................................................................................................ 11
1.2.2. Quá trình đin phân ...................................................................................................... 14
1.2.2.1. Lý thuyết đin phân thu hi đng ......................................................................... 14
1.2.2.2. Các yếu t ảnh hưởng đến đin phân thu hi đồng ng nghip ......................... 17
1.2.2.3. Thiết b đin phân thu hồi đồng ............................................................................ 20
1.3. Ti ưua quá trình hòa tách vàhình hóa quá trình đin phân thu hồi đồng ......... 23
1.4. Tình hình nghiên cu trong và ngoài c ..................................................................... 26
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIM ........................................................................... 32
2.1. Chun b thí nghim ........................................................................................................ 32
2.1.1. Hóa cht ........................................................................................................................ 32
2.1.2. Mu nghiên cu ............................................................................................................ 32
2.1.3. Đin cc ........................................................................................................................ 32
2.2. Chế đ thí nghim và các thông s cn xác đnh ............................................................ 33
2.2.1. Hòa tách đng t bùn thi quá trình sn xut bn mạch đin t ................................. 33
2.2.1.1. Quy trình thí nghiệm hòa tách đng ..................................................................... 33
2.2.1.2. Kho sát các yếu t ảnh hưởng đến quá trình hòa tách ........................................ 34
2.2.1.3. Nghiên cu tối ưu hóa quá trình hòa tách ............................................................. 34
ii
2.2.2. Chiết tách thu dung dch đồng sch ............................................................................. 36
2.2.3. Đin phân thu hồi đng t dung dch chiết tách .......................................................... 36
2.2.3.1. Quy trình thí nghiệm đin phân thu hồi đồng ....................................................... 36
2.2.3.2. Kho sát chế đ đin phân trong thiết b đin cc phng ..................................... 39
2.2.3.3. Kho sát chế đ đin phân trong thiết b Porocell ................................................ 41
2.2.3.4. Các thông s quá trình đin phân cần xác đnh .................................................... 41
2.3. Pơng pháp nghiên cu ................................................................................................. 43
2.3.1. Phương pháp đina .................................................................................................. 43
2.3.2. Các phương pp phân tích .......................................................................................... 45
2.3.2.1. Pơng pháp ph t ngoi kh kiến (UV-Vis) ..................................................... 45
2.3.2.2. Pơng pháp ph khi Plasma cm ng (Inductively Coupled Plasma emission
Mass Spectrometry - ICP-MS) ........................................................................................... 46
2.3.2.3. Pơng pháp nhiu x tia X (X-Ray Diffraction XRD).................................... 47
2.3.2.4. Pơng pháp kính hin vi đin t quét (SEM) ..................................................... 47
2.3.2.5. Pơng pháp ph tán x ng lượng tia X (EDX) ............................................... 48
2.3.3. Phương pháp quy hoch thc nghim .......................................................................... 49
CHƯƠNG 3. KẾT QU VÀ THO LUN ...................................................... 50
3.1. Quá trình hòa tách đng t n thi sn xut bn mạch điện t .................................... 50
3.1.1. Khảo sát đc tính ca mu bùn thi nghiên cu .......................................................... 50
3.1.2. Nghiên cu các yếu t nh hưởng đến quá trình hòa tách đng t bùn thi quá trình
sn xut bn mạch đin t ...................................................................................................... 53
3.1.2.1. Ảnh hưởng ca nồng độ axit H
2
SO
4
..................................................................... 54
3.1.2.2. Ảnh hưởng của lượng rn/lng (s gam bùn thi/s ml dung dch axit) ............. 55
3.1.2.3. Ảnh hưởng ca thi gian hòa tách ........................................................................ 56
3.1.2.4. Ảnh hưởng ca các thông s công ngh kc ...................................................... 57
3.1.3. Tối ưu hóa các điu kin của quá trình hòa tách đng bằng pơng pháp quy hoch
thc nghim ............................................................................................................................ 58
3.1.3.1. Xây dng kế hoch thc nghim .......................................................................... 59
3.1.3.2. Xác định hiu suất hòa tách đồng bng thc nghim ........................................... 62
3.1.3.3. Xây dựng phương trình hồi quy ............................................................................ 62
iii
3.1.3.4. Đánh giá s tác đng qua li ln nhau gia các yếu t và ảnh hưởng ca chúng
đến hiu sut hòa tách. ....................................................................................................... 64
3.1.3.5. Ti ưua các điu kin ca quá trìnha tách đng ......................................... 70
3.2. Quá trình chiết tách loi tp st ....................................................................................... 71
3.3. Quá trình đin phân thu hồi đng .................................................................................... 73
3.3.1. Đánh giá dung dch đin phân bằng phương pháp bậc điện thế .................................. 74
3.3.2. Các yếu t ảnh hưởng đến quá trình đin phân trong thiết b bn cc phng ............. 77
3.3.2.1. Nhiệt độ đin pn ................................................................................................ 77
3.3.2.2. Khong cách ant catt ...................................................................................... 79
3.3.2.3. Đin phân thu hồi đng theo bậcng đin ......................................................... 80
3.2.2.4. Phân tích chất lưng lp kết ta đồng thu hi ...................................................... 87
3.2.3. Các yếu t ảnh hưởng đến quá tnh đin phân trong thiết b Porocell ....................... 90
3.2.3.1. Dòng đin phân ..................................................................................................... 90
3.2.3.2. Lưung dòng chy ............................................................................................ 92
3.2.3.3. Cht lượng đng thu hi ....................................................................................... 96
3.2.4. Đin phân vi dung dch thc ...................................................................................... 97
3.3. hình hóa quá trình đin phân .................................................................................... 99
3.3.1. Xây dng mô hình h đin phân .................................................................................. 99
3.3.2. Xây dng mô hình tính ............................................................................................... 100
3.3.3. Xác định các thông s đối vi dung dịch điện phân ban đầu 105
3.3.3.1. Thông s nhiệt động ............................................................................................ 105
3.3.3.2. Thông s động hc .............................................................................................. 106
3.3.4. Kết qunh phng toán hc ................................................................................ 108
DANH MC CÁCNG TRÌNH ĐÃ CÔNG B ...................................................... 119
TÀI LIU THAM KHO ................................................................................................. 120
iv
DANH MC CÁC KÝ HIU VIT TT
𝑎𝐶𝑢2+
Hoạt độ ion Cu2+
𝑎𝐻+
Hoạt độ ion H+
aj
Hoạt độ ca ion j
aO
Hot độ cht oxy hóa
aR
Hot độ cht kh
A
Din tích catt
Ađl
Khi ợng đương lượng ca chất điện phân
C
Nồng độ ca cht phn ng sát b mặt đin cc
C0
Nồng độ ban đầu
C0*
Nồng độ ca cht phn ng trong thch dung dch
CE
Đin cc đi
CIN
Nồng độ đầu vào
COUT
Nồng độ đầu ra
𝑑𝐶
𝑑𝑥
Gradient nồng độ
D
Hng s khuếch tán (đơn vị b mặt/đơn vị thi gian)
𝐸𝑒
0
Đin thế đin cc tiêu chun
Ee
Đin thế cân bng
Ea
Đin thế đin cc ant
Ec
Đin thế đin cc catt
F
Hng s Faraday
Hht
Hiu sut hòa tách
Hr
T l thu hi đồng
Hi
Hiu suất dòng điện
𝑖𝑔ℎ
Mật độ dòng điện gii hn
𝑖𝑔ℎ,𝑐
Mật độ dòng điện gii hn catt
I
ờng độ dòng điện
i0
Mật độ dòng trao đổi
i0,a
Mật độ dòng trao đổi ant
𝑖0,𝑐
Mật độ dòng trao đổi catt
ikt
Mật độ dòng điện khuếch tán
Iγ
Lc ion
J
ng cht khuếch tán trên một đơn vị thi gian
v
km
H s chuyn khi
M
Khối lượng ca chất đin phân
M
ợng đồng còn li trong dung dch sau khong thi gian t
m0
ợng đồng trong dung dch ti thời điểm ban đầu
mc
ợng đồng thu được catt
m
Chênh lch khối lượng
N
S đin t tham gia phn ứng điện hóa
N
Tng s các cht trong dung dịch điện phân
PCBs
Bng mạch điện t
𝑃𝑂2
Áp sut khí oxy
Q
Đin ng chy qua
Qd
Tc đ dòng ra
Qf
Tc đ dòng vào
Qv
Lưu lượng th tích
R
Hng s khí lý tưởng
Ra
Đin tr dung dch
RE
Đin cc so sánh
rgen,j
Tc đ to thành cu t j
revap,j
Tc đ bay hơi của cu t j
rcon,j
Tc đ đối lưu của cu t j
RH
Đin tr mi ni
ri
Bán kính ion
S
Din tích ht phn ng
S
Din tích b mt vuông góc với dòng di cư ion
T
Nhiệt độ
t
Thời gian điện phân
V
Th tích thiết b
𝑊
Năng lượng tiêu hao
WE
Đin cc làm vic
xj
Nồng độ ca cu t j trong dung dch cấp vào ban đầu
yi
Nồng độ ca cu t j trong dung dịch điện phân
𝜀𝐶𝑢2+
Đương lượng điện hóa ca đng
αa
H s vn chuyển điện tích ant
αc
H s vn chuyển điện tích catt
γj
H s hoạt độ ca ion j