申请日2011.06.28
公开(公告)日2012.02.22
IPC分类号C02F9/04; C02F1/52; C02F1/44
摘要
本发明公开了一种PCB生产过程中产生的重金属废水的膜法处理工艺。印刷电路板(PCB)生产过程中产生的含铜、铅、铬、镉、镍等的酸性重金属废水首先经过滤袋除去大颗粒悬浮物;然后经纳滤系统实现预浓缩;最后经反渗透系统深度浓缩回收其中的重金属离子，浓缩液可用于电解;透析液则与综合废水一起通过纳滤膜，透过液即可达到排放标准。该工艺具有资源消耗低、环境污染少、经济效益好等优势。
权利要求书
1.一种PCB生产过程中产生的重金属废水的膜法处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)滤袋处理：将PCB生产过程中产生的酸性废水中加入絮凝剂，再用滤袋除去废水 中不小于1μm的颗粒，滤袋孔径为0.1-5μm;
2)纳滤膜过滤：将经滤袋处理后的滤液通过膜孔径1-5nm的纳滤膜，纳滤实现预浓缩;
3)反渗透膜浓缩：将通过纳滤膜的透析液通向膜孔径在0.1-1nm的反渗透膜，实现深 度浓缩，回收溶液中的重金属，浓缩液用于电解，反渗透膜的透析液可与综合废水一起混 合后通过纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤1)中加入的絮凝剂是PAM或聚铝或聚铁， 且加入的量为5-30ml/L。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤1)的滤袋的材质为聚丙烯、聚乙烯或聚 四氟乙烯类。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤2)的操作条件为：操作温度为20-40℃， 压力为0.5-2.0MPa。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤3)中的反渗透的操作条件为：操作温度 为20-40℃，压力为0.75-2.0MPa。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的纳滤膜和反渗透膜的膜组件的材料为 有机高分子，其中膜面材料为纤维素衍生物类、聚砜类或和聚酰胺类，膜面支撑材料 为聚酯类或聚烯烃类。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述纳滤膜和反渗透膜为板式膜、卷式膜或 管式膜。
说明书
一种PCB生产过程中产生的重金属废水的膜法处理工艺
技术领域
本发明是关于一种对印刷电路板生产过程中产生的废水进行处理的方法，尤其是对印 刷电路板(PCB)生产过程中产生的含铜、铅、铬、镉、镍等的重金属废水的处理方法。
背景技术
随着我国现代化程度的提高，对电子产品的需求越来越大，而大多高新的电子元件多 依托在印刷电路板上，因此每天都会有大量的印刷电路板出产，不可避免的会产生大量的 重金属废水。PCB生产过程中会多次涉及电镀铜工序，而镀板又很容易被氧化，进行下一 步处理之前需要采用盐酸及双氧水对其进行酸洗除去氧化层，于是会产生大量的酸洗废 水，此类废水中主要的重金属离子含量较高。综合废水则是指在印制线路板制作过程中的 除油、显影等前后处理工序中产生的含多种金属的废水，此类废水一般汇合一处，集中处 理，因此统称为综合废水。大量重金属进入人体后会与生理高分子物质相互作用而使其失 去活性，也可能积累在人体造成慢性中毒;重金属废水用于灌溉时，会使土壤盐渍化，影 响农作物生长。因此，从人身健康、农业发展以及环境保护角度考虑，重金属废水必需经 过处理，一方面可以回收其中的有价金属，更重要的是减小对环境的损害。
目前，对重金属废水的处理研究已成为冶金、环保专家共同关注的热点。目前针对重 金属废水的处理技术主要有化学法、离子交换法、生物法等。但是这些方法都是将重金属 污染转移到沉淀或更容易处理的形式。
公开号为CN 101974695A的专利公开了一种处理含铜废水的方法，该法主要通过调 节废水的酸度后，在加入适当的添加剂的情况下，用铁置换还原其中的铜，其处理的含铜 废水铜浓度在30g/L左右，在辅助一定的添加剂的条件下能够得到很高的回收率。但此法 需要外加铁进行置换，且一般不能制备高品位的铜，其表面难免会有杂质存在。
中和法即向废液中投加药剂，使废水中的重金属离子形成溶解度较小的氢氧化物或碳 酸盐沉淀而得以除去。碱石灰等药剂价格低廉，可以除去除汞以外的重金属，操作简便。 但是中和法会生成大量的重金属渣，容易造成二次污染，而且有时候处理后的水并不能达 到排放标准。
公开号为CN 101003396A发明专利公开了一种印刷线路板微蚀含铜废水的处理系统， 其包含铜分离系统，电解系统，废水前处理系统和废水后处理系统。其铜分离系统包含一 台萃取分离机和一台反萃取分离机，电解系统采用隔膜电解，其前后废水处理系统包含隔 油槽、升降吸油器等。该法能有效处理微蚀含铜废水，但其电解流程中对含铜废水的除油 处理效果直接影响电解效果，不易于控制。
公告号为CN1403385的发明专利提供了一种氰系及含有重金属电镀的双循环回收方 法，他包括以下步骤：回收装置进行交换、再生剂处理、破坏氰离子、回收重金属。其回 收装置采用离子交换柱，吸附废水中的氰化物重金属离子，吸附饱和和解吸，解吸液再经 电解工序，即可在阴极回收得到重金属。但该工艺中离子交换树脂再生困难，需经常更换， 影响生产效率。
由于重金属废水传统处理工艺，尤其中和沉淀法产生的大量重金属渣已经引发多起重 金属污染事件，开发新的重金属废水处理方法迫在眉睫。新的技术首先要解决的问题应该 是如何彻底处理重金属废水，杜绝二次污染。同时也要考虑处理成本及产水质量以及资源 回收等。膜技术是近年来发展十分迅速的一门学科，其具有工艺简单、出水水质好、处理 成本低等优点，已在很多领域得到应用。其中纳滤膜对高价金属离子的截留率95%以上， 反渗透膜能截留所有溶质，仅让水透过。印刷电路板生产过程产生的重金属废水含有多种 金属离子，中和法容易形成二次污染，置换法消耗纯金属且产品纯度不易控制，离子交换 法的成本相对膜技术较高，因此本发明所采用的膜技术处理方案无论在处理效果还是处理 成本上都具有明显的优势。
发明内容
本发明的目的在于针对现有处理PCB生产过程中产生的重金属废水的工艺存在的不 足，提供一种节能环保的PCB生产过程中产生的含铜、铅、铬、镉、镍等的重金属废水的 膜处理工艺。
一种PCB生产过程中产生的重金属废水的膜法处理工艺，包括如下步骤：
1)滤袋处理：将PCB生产过程中产生的酸性废水中加入絮凝剂，再用滤袋除去废水 中不小于1μm的颗粒，滤袋孔径为0.1-5μm;
2)纳滤膜过滤：将经滤袋处理后的滤液通过膜孔径1-5nm的纳滤膜，纳滤实现预浓缩;
3)反渗透膜浓缩：将通过纳滤膜的透析液通向膜孔径在0.1-1nm的反渗透膜，实现深 度浓缩，回收溶液中的重金属，浓缩液用于电解，反渗透膜的透析液可与综合废水一起混 合后通过纳滤膜。
PCB生产过程中会多次涉及电镀铜工序，而镀板又很容易被氧化，进行下一步处理之 前需要采用盐酸及双氧水对其进行酸洗除去氧化层，于是会产生大量的酸性废水，此类废 水中主要的重金属离子含量较高。综合废水则是指在印制线路板制作过程中的除油、显影 等前后处理工序中产生的含多种金属的废水，此类废水一般汇合一处，集中处理，因此统 称为综合废水。
步骤1)中加入的絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)或聚铝或聚铁，且加入的量为5-30ml/L。
步骤1)的滤袋的材质为聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯类。
步骤2)的操作条件为：操作温度为20-40℃，压力为0.5-2.0MPa。
步骤3)中的反渗透的操作条件为：操作温度为20-40℃，压力为0.75-3.0MPa。
所述的纳滤膜和反渗透膜的膜组件的材料为有机高分子，其中膜面材料为纤维素衍生 物类、聚砜类或和聚酰胺类，膜面支撑材料为聚酯类或聚烯烃类。
所述纳滤膜和反渗透膜为板式膜、卷式膜或管式膜。
经过上述处理之后，透过膜的渗透液与综合废水成分一致，可直接通过纳滤膜处理后 达标排放;而没有透过膜的浓缩液则可进入电解工序，通过电解回收其中的铜等重金属。
本发明将高效的膜分离技术与传统的低成本物化方法结合，形成对PCB生产过程中产 生的重金属废水拟采用预处理+纳滤+反渗透两级膜过程代替传统中和沉淀法对PCB生 产过程中产生的重金属废水进行处理的新工艺，防止了污染的转移，新工艺具备处理效率 高、环保节能和低成本等优点。在国家节能减排政策的影响下，此工艺的发展前景非常乐 观。