廢棄電子腳中錫的電化學(xué)回收及納米二氧化錫的制備

廢棄電子腳中錫的電化學(xué)回收及納米二氧化錫的制備作者：王圣，周道遠(yuǎn)，胡偉指導(dǎo)教師：石建軍化學(xué)工程學(xué)院 節(jié)能減排，綠色能源匯報內(nèi)容研究背景及意義本實驗創(chuàng)新點實驗部分實驗結(jié)果及分析經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析應(yīng)用前景研究背景及意義隨著電子信息工業(yè)的飛速發(fā)展，電子廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的電子腳廢料。目前卻很少有關(guān)于科學(xué)回收電子腳上金屬的報道。缺乏科學(xué)的方法，導(dǎo)致每年大量資源被浪費。為倡導(dǎo)“節(jié)能減排”，科學(xué)高效的利用廢棄電子腳，本作品研究了從廢棄電子腳上回收錫資源并直接制備納米SnO2。常用從金屬廢料中回收錫的方法化學(xué)法1，利用高濃度的氫氧化鈉溶解鍍錫，并用氧化劑使之氧化生成錫酸鈉，再進(jìn)一步回收錫。2，采用CuSO4置換反應(yīng)方法回收鍍錫廢料表面的錫。3，氯氣與廢料中的錫反應(yīng)生產(chǎn)SnCl4，利用SnCl4沸點較低的特點，從而實現(xiàn)錫的分離。電化學(xué)方法則主要采用“犧牲”陽極法。上述方法不足點上述方法無法直接制取納米二氧化錫。反應(yīng)試劑不能循環(huán)利用，反應(yīng)后產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，污染環(huán)境。試劑量很大，對反應(yīng)設(shè)備的腐蝕性較大，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命，成本較高。

本研究創(chuàng)新點1，直接以廢棄電子腳為原料合成納米SnO2，大大簡化了傳統(tǒng)的先從廢料上回收錫，再制備納米SnO2的生產(chǎn)程序，具有較短的生產(chǎn)周期。2，本作品在電解液中加入絡(luò)合劑檸檬酸鈉，并在超聲下電解，以此制備出粒徑較小、粒度分布較窄的納米SnO2。3，具有較好的選擇性，較高的電解效率，相比其他方法更加節(jié)能，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。4，整個反應(yīng)過程中無有害物產(chǎn)生，具有很好的環(huán)境效益。5，自設(shè)計了一套簡單高效、可調(diào)極間距的電解槽，使操作更加簡單、方便、安全。 本作品對NaOH濃度，電流密度，電解時間，極間距，超聲，檸檬酸鈉用量等影響因素進(jìn)行討論，以制備粒徑尺寸、顆粒形狀較理想的納米SnO2，并確定產(chǎn)率較高，較節(jié)能，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益較好時的條件，從而實現(xiàn)“節(jié)能減排”的目的。實驗部分2.1原料與試劑電子廠廢棄電子腳，鈦片（2.8cm*10cm

），NaOH(分析純，無錫亞盛化工有限公司)，檸檬酸鈉（分析純，蚌埠化學(xué)試劑廠），去離子水。2.2實驗設(shè)備和分析儀器直流電源用SS1792型可跟蹤直流穩(wěn)定電源；KQ3200E型超聲波清洗器；掃描電子顯微鏡（HitachiS-4800）,X射線衍射儀（XRD-6000,日本島津，銅靶，λ=0.15418nm）；FM真空干燥箱；TGL-18C高速離心機(jī)；YFX7-120-60馬弗爐；自設(shè)計可調(diào)極間距電解槽1—電解余熱回收裝置；2—電解槽；3—電解液加料口；4—陰極（鈦片）；5—電極滑竿；6—溫度計；6—陽極（電子腳）；8—氫氣回收口；9—超聲發(fā)生器；10—直流電源2.顫3實驗蔑過程3.翼1踐最優(yōu)規(guī)電解際液濃棍度，眨電解羨時間畢，電療解電以流的表選擇在堿祝性條盞件下同，錫釘?shù)幕钿徯源笾橛阼F萍，所議以最溝外層百錫首拜先被統(tǒng)氧化鬧。反應(yīng)男如下蜂所示：陽極禽：S聽n+驢4O販H－-4峽e→揭Sn么(O囑H)4↓陰極車：4許H2O+船4e焰→2證H2↑+練4O傾H-結(jié)果治和討后論圖1.電解沒時間銷和電挺解電造壓對俯二氧死化錫廟產(chǎn)率厘的影眉響cNa竭OH：0.劇5m群ol孫/橋LcNa作OH：1.習(xí)0m奴ol擋/郵LcNa兼OH：0.癢1m咱ol憲/允L3.更2電解槽時間椒和電奪解電連壓對謎產(chǎn)率民的影英響圖2.極間廣距與訊槽電本壓關(guān)叫系曲社線3.候2陰陽枯極間帆距對簽產(chǎn)率蝦的影爪響圖3.不同漢極間檢距下浮的電刃解產(chǎn)釘率空化叔效應(yīng)粉碎臉二氧性化錫毯的團(tuán)欣聚減小印濃差送極化提高異電極女的電跡化學(xué)耗活性3.煮3超聲芹的作硬用圖4.超聲獨對電敬解電花壓的黨影響3.擾4最優(yōu)漫絡(luò)合滔劑用哭量的沫選擇減小幣陽極半附近械錫離津子濃堆度檸檬如酸絡(luò)扇合物成的空嗓間結(jié)鑼構(gòu)較召大，焰增大避了納熊米粒饑子間描的空棄間位春阻減小碗槽電譽壓圖5：加渡入不帥同檸著檬酸膚鈉的舌電解北產(chǎn)率3.析5產(chǎn)物降的結(jié)磁構(gòu)與駛形貌翻的表亮征XR闖D分溜析圖6煅燒荒前后絡(luò)產(chǎn)物XR板D對照A-煅燒涌前產(chǎn)樸物；B-煅燒森后產(chǎn)榜物斜方晶型Sn妨O2立方顛晶型Sn漲O2掃描尸電鏡和表征噸（SE跨M）圖初7SE該M表征證－煅包燒后塊產(chǎn)物蹲的尺布寸和載形貌持圖3.揭5產(chǎn)物雁的結(jié)棉構(gòu)與涂形貌澇的表翻征如圖A所示鵝，尺灣寸均企一粒樂徑為酬10裁0nm，援放大皮的SE鑄M圖(圖B)顯示俯了Sn刃O2的立讀方相失晶體愁結(jié)構(gòu)漁。綜上動，電解附液N府a(chǎn)O拜H濃抖度為藍(lán)0.驅(qū)5m忠ol混/L沈，錫而與檸此檬酸忠鈉比康約為凱3:5，極巡壽間距智控制塞為8隆cm帳，在禿3A哨電流悟下電槽解1層h，產(chǎn)率撇較高申且較為節(jié)密能。經(jīng)濟(jì)論效益巾分析電解控1噸事電子壯腳的裳收支腥情況腎如下欣表所會示：最終摔獲利廳約為345鳴00勺+2太49支75銷-100邀00披-29周0-147仰5-志11碌5=47便59嗓5元，銅經(jīng)濟(jì)煎效益盲較為欲可觀暫。支出收益材料費用/元材料

費用/元電子腳10000納米二氧化錫34500NaOH290剩余鐵、銅24975電耗1475檸檬酸鈉115經(jīng)濟(jì)侍與環(huán)遵境效休益分導(dǎo)析環(huán)境禽效益當(dāng)：本晉作品蹈直接惰從廢愛料一格步合疲成納完米二御氧化追錫，煌可比炒普通漁電化墊學(xué)方雁法節(jié)哭約約50棗%的電名能。破電子柜腳循器環(huán)利舞用過科程如輩圖8韻所示絡(luò)。相瘡比較始于普吧通化尸學(xué)方目法，拖本方躺法消所耗試東劑量字較少安，電佳解過襖程不您排放煎任何慰有害邪物質(zhì)盜，且誦反應(yīng)擦廢液嗎為氫俊氧化類鈉溶版液，韻其中索不含笛有害泛物質(zhì)汪，可懷以回至收再音利用皺，不診對環(huán)膽境造吉成污振染。繭有非故常好夫的環(huán)鐵境效冰益，脫真正虧做到堤了“啄節(jié)能翁減排輸”。圖測13彈.蠻電子篩腳回沃收循被環(huán)利備用示已意圖本作刻品以嫁較少繞的成興本將趙廢棄吧電子割腳變宗廢為炒寶，參以較寬低的匯成本坐和較浸高的弟產(chǎn)率唱，制瞞備出義應(yīng)用竭領(lǐng)域鳥廣闊騰的納淘米Sn雅O2，整升個過唐程對著環(huán)境趴友好儀，具殘有較臣好的提經(jīng)濟(jì)類效益路和環(huán)朽境效仗益。本作貍品方捷法擴(kuò)流大規(guī)佛模應(yīng)話用于鳴工業(yè)路生產(chǎn)倆時，淚生產(chǎn)綠過程境中所死有試蝦劑均硬可以梨循環(huán)宅利用藍(lán)，可保以達(dá)輝到污具染物艘零排錢放，送擴(kuò)大涌反應(yīng)堅器規(guī)丘模以煮后可釀以大