二乙基二硫代磷酸钠处理印刷线路板废水工艺优化的研究

尹 丽，朱昱豪，郭 琳，查红平



二乙基二硫代磷酸钠处理印刷线路板废水工艺优化的研究

*尹 丽1,2，朱昱豪1，郭 琳1,2，查红平3

(1.井冈山大学生命科学学院，江西，吉安 343009；2.江西省生物多样性与生态工程重点实验室，江西，吉安 343009；3. 红板（江西）线路板公司，江西，吉安 343100）

对利用重金属捕集剂二乙基二硫代磷酸钠处理印刷线路板厂络合铜、含镍废水进行了试验研究，探讨捕集剂加入量、废水pH值、反应时间对处理效果的影响。结果表明，捕集剂对Ni2+、Cu2+的捕集效果不受pH值影响；处理络合铜废水时反应时间最好控制在30 min以内，处理含镍废水时，反应时间以10 min为宜；当重金属捕集剂投加量是化学计量的1.2倍时，Ni2+、Cu2+的去除率均达99%以上。将最佳工艺参数运用于工程实践，处理后废水中Cu2+的含量为0.26 mg/L，去除率达98.3%；Ni2+的含量为0.32 mg/L，去除率达98.4%，均低于《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中规定的铜和镍排放限值为0.5 mg/L的要求。

线路板；络合铜废水；含镍废水；重金属捕集剂

印制线路板（PCB）行业是电子产业的基础，随着电子工业的迅速发展，对PCB的需求日益增加。PCB生产工艺复杂，要使用到多种不同性质的化工材料，导致产生的废水成分复杂[1]，包括多种有机物和以络合态存在的重金属等，用一般的沉淀剂不易达到废液排放标准，处理较为困难[2-3]。若其中的重金属离子不经妥善处理达标排放，将对生态环境和人体健康造成极大的危害[4]。因此，国内外开展了各种重金属捕集剂的研究[5-6]，运用不溶性淀粉黄原酸酯（ISX）[7-8]，二烷基二硫代氨基甲酸盐(DTC)[9-10]等重金属捕集剂处理PCB废水，均取得了较好的效果。本研究采用二乙基二硫代磷酸钠为重金属捕集剂，与金属离子反应时，通过其中的硫原子形成四元环，形成难溶于水的二乙基二硫代磷酸盐螯合沉淀物，以达到去除重金属的目的，并探讨不同因素影响条件下对线路板厂的络合铜、含镍废水的处理效果。

1 实验方法

1.1 实验材料与处理

(1)捕集剂加入量

各取500 mL的络合铜废水和含镍废水，在废水pH值为4，反应时间为30 min的情况下，控制各废水水样的捕集剂加入量（0.6~1.2倍化学计量），将试样静置，待絮体下沉形成清液后过滤，测定废水中重金属离子浓度，观察捕集剂投加量对重金属离子去除效果的影响。

(2)pH值

各取500 mL的络合铜废水和含镍废水，在重金属捕集剂为1.2倍化学计量，反应时间为30 min的情况下，控制各废水水样的pH值（3~9），将试样静置，待絮体下沉形成清液后过滤，测定废水中重金属离子浓度，观察pH值对重金属离子去除效果的影响。

(3)反应时间

各取500 mL的络合铜废水和含镍废水，在废水pH值为4，重金属捕集剂为1.2倍化学计量的情况下，控制各废水水样的反应时间（10~50 min），将试样静置，待絮体下沉形成清液后过滤，测定废水中重金属离子浓度，观察反应时间对重金属离子去除效果的影响。

1.2 测定方法

采用二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法测定废水中铜离子的含量，采用火焰原子吸收分光光度法测定废水中镍的含量，采用pHS-25型数字式酸度计测定废水的pH值。

1.3 工程实践

将实验所得的优化条件应用于该厂络合铜废水及含镍废水的实际处理工程，其中络合铜废水中铜离子含量为15.7 mg/L，含镍废水中镍的含量为20.5 mg/L，测定处理后废水中重金属离子的浓度。

2 结果与讨论

2.1 捕集剂加入量对处理效果的影响

二乙基二硫代磷酸钠与重金属反应，化学计量比为2，因此，处理络合铜和含镍废水中，理论加入量为246.60 mg/L。结果表明，捕集剂对Cu2+、Ni2+的去除率随加入量的增加而增加。达到化学计量时，各重金属离子的去除率可达95 %以上，达到化学计量的1.2倍时，重金属离子的去除率可达99 %以上，废水中Cu2+、Ni2+的质量浓度均低于《电镀污染物排放标准》中规定的排放限值。因此，从经济和环保的角度考虑，重金属捕集剂加入量以化学计量的1.2倍为宜。

表1 捕集剂投加量对处理效果的影响

Table 1 Influence of dosage of chelating agent on effect of treatment

2.2 废水pH值对处理效果的影响

废水pH值对处理效果影响不大，捕集剂在酸性和碱性条件下均能较好的去除废水中的重金属，去除率达98 %以上，故利用重金属捕集剂可减少调节废水酸碱度的费用，极大的节约了废水处理成本。

表2 废水pH值对处理效果的影响

Table 2 Influence of pH value on effect of treatment

2.3 反应时间对处理效果的影响

反应时间对重金属离子的去除效果有一定的影响。处理络合铜废水时反应时间最好控制在30 min以内，处理含镍废水时，反应时间以10 min为宜。

表3 反应对处理效果的影响

Table 3 Influence of reaction time on effect of treatment

2.4 实际工程处理效果

考虑到捕集剂在酸性和碱性条件下均能较好的去除废水中的重金属，故对该印刷线路板厂的络合铜废水和含镍废水的pH值不做调节，其中含镍废水和络合铜废水的的pH值由pH计自动控制为3，然后分别向废水中投加1.2倍化学计量的二乙基二硫代磷酸钠重金属捕集剂，其中处理含镍废水时，反应时间为10 min，处理络合铜废水的反应时间控制为30 min。并测量出水中重金属离子的含量。结果表明出水中镍的含量为0.32 mg/L，镍的去除率达98.4%，铜离子的含量为0.26 mg/L，铜离子的去除率达98.3%，满足《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)规定的现有电镀企业自2010年7月1日起执行铜和镍排放限值为0.5 mg/L的要求。

3 结论

（1）二乙基二硫代磷酸钠重金属捕集剂具有广泛的pH适用性，其处理PCB厂络合铜和含镍废水时，反应效果不受废水pH的影响，可减少调节废水酸碱的费用，从而节约废水处理成本。

（2）当捕集剂投加量是化学计量的1.2倍，去除络合铜废水的最佳反应时间是30 min，处理含镍废水时，反应时间为10 min，废水中Cu2+、Ni2+的的去除率可达99 %以上，其质量浓度已经低于《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的排放限值。

（3）捕集剂与Cu2+生成螯合物的量远远低于用传统的中和沉淀法处理得到的沉淀产物量，因此利用二乙基二硫代磷酸钠作为重金属捕集剂处理含重金属废水能进一步减少环境二次污染的风险。

（4）二乙基二硫代磷酸钠重金属捕集剂处理PCB厂络合铜和含镍废水工艺简单，费用不高，对重金属的捕集效果好，可为其他已建成电镀企业的在执行新标准过程中的废水工艺改造提供借鉴。

[1] 陆金辉,游震中.线路板废水处理工程介绍[J].给水排水, 2002,28(4):29-31.

[2] 屠振密,黎德育,李宁,等.化学镀镍废水的处理现状及进展[J].电镀与环保,2003,23(2):1-2.

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[6] 郭晓滨,李晓池,王晓刚.重金属螯合剂在含铜废水处理中的应用[J].西安科技学院学报,2003,23(4):421-424.

[7] Frank Altmayer. Treating EN Waste[J]. Plating and Surface Finishing, 1997, 84(3): 38-40.

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[9] 郭晓滨,李晓池,王晓刚.重金属螯合剂在含铜废水处理中的应用[J].西安科技学院学报, 2003,23(4):421-424.

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PROCESS OPTIMIZATON OF PCB WASTEWATER TREATMENT WITH SODIUM DIETHYL DITHIOPHOSPHATE

*YIN Li1,2, ZHU Yu-hao1, GUO Lin1,2, ZHA Hong-ping3

1. School of Life Sciences, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009, China;2.Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering, Jiangxi Province, Ji’an, Jiangxi 343009, China;3. Red Board (Jiangxi) LTD., Ji’An, Jiangxi, 343100, China)

The influence of pH value, dosage of sodium diethyl dithiophosphate and time of reaction on the effect of PCB wastewater treatment was studied. The results showed that the effect of treatment was not related to pH value. The optimized reaction time for the treatment of copper complex in wastewater was 30 minutes, and 10 minutes for the treatment of Ni2+. When the dosage of heavy metal chelating agent was 1.2 times of the theoretic quantity, the average removal rate of Ni2+and Cu2+were more than 99%. When these optimum operating conditions were applied to actual project，the removal rate of Cu2+andNi2+was 98.3% and 98.4% , respectively. The concentration of Cu2+and Ni2+in effluent was 0.26 mg/L and 0.32 mg/L, whichmet the requirements of GB21900-2008.

printed circuit board;copper-containing complex wastewater;nickel wastewater; heavy metal chelating agent.

1674-8085(2013)02-0053-03

X703.1

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2013.02.012

2012-08-18；

2013-01-17

江西省自然科学基金项目(20122BAB203029)

*尹 丽(1983-），女，湖南衡山人，讲师，硕士，主要从事环境化学研究(E-mail: yinli1121@126.com);

朱昱豪(1990-），男，山西霍州人，井冈山大学生命科学学院本科生(E-mail: zhuyuhao0608@qq.com)；

郭 琳(1984-），女，江西吉安人，实验师，博士生，主要从事环境监测与评价研究(E-mail: guolin1121@126.com)；

查红平(1983-），男，安徽巢湖人，工程师，硕士，主要从事固体废物回收与水污染治理研究(E-mail: zhahp@qq.com).