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硝酸烟雾抑制剂及环境友好型退挂具工艺研究

作 者: 杨振兴
导 师: 李德良
学 校: 中南林业科技大学
专 业: 环境工程
关键词: 环境友好 烟雾抑制剂 应用 最佳工艺条件
分类号: TQ153
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 27次
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内容摘要


本论文的目的是研究一种硝酸烟雾抑制剂在PCB行业中的应用,包括挂具上铜镀层的退除工艺以及后继的直接-电沉积法处理挂具退镀废液工艺。在对挂具进行退镀的工艺中,主要氧化剂就是硝酸。在退镀的过程当中会产生大量的黄烟,形成一种在业内称之为“黄龙”的现象。这种黄烟其实是一种臭名昭著的大气污染物—二氧化氮。此外,后续的废液、废渣如何处理处置也是值得我们考虑的一个问题。因此,寻找出一种简单而又行之有效的方法来改变这些现状就显得十分的迫切。在国内大部分的中小型业内企业当中,挂具上镀层的退镀并不是一个很重要的工艺环节,往往不被各企业所重视,也不愿意过多的进行投入。如果只需在原工艺基础上做出小的改进就能得到较大的环境效益和经济效益,其投入成本容易让各企业接受。本论文对这种硝酸烟雾抑制剂(简称抑烟剂)在挂具金属镀层退除工艺中的应用以及后继直接电沉积处理退镀废液中的应用,进行了较为深入的研究。在现有的硝酸退除挂具镀层工艺基础上,通过添加该种硝酸烟雾抑制剂改善铜镀层退除过程中的“黄龙”现象以及电沉积法直接处理后继退镀废液过程中电流效率不高的缺点。本研究的研究内容包括:1)采用单因素实验,分别探讨了多个因素(包括温度、浓硝酸体积分数、烟雾抑制剂体积分数、金属离子浓度)对硝酸退镀挂具铜镀层过程中退镀速率、极限溶铜量以及抑烟效果的影响,再利用正交试验进一步优化了该工艺条件,并通过实验对该最佳工艺条件进行了测试。2)在采用电沉积法直接处理后继的退镀废液过程中,通过单因素实验考察了烟雾抑制剂体积分数、槽电压以及电沉积时间对电沉积过程的电流效率和金属回收率的影响,确定了最佳工艺条件,并在最佳工艺条件下比较了对两份相同废液在有无该烟雾抑制剂的情况下的处理效果。研究结果表明:1)挂具上铜镀层的退除最佳工艺条件组合为:温度35℃、浓硝酸体积分数40%、烟雾抑制剂体积分数30%,铜离子浓度30g/L。在此工艺条件下,退镀液的性能指标为:铜镀层的平均退镀速率为7.47μm/h,极限溶铜量达到了34g/L。与传统浓硝酸法退镀工艺的性能指标相比差异不大。2)电沉积铜的最佳条件是:槽电压为2.6V、电沉积时间为4h、烟雾抑制剂体积分数20%,铜的电流效率可以达到81.4%,铜回收率可以达到79.1%;电沉积镍的最佳条件是:槽电压为4V、电沉积时间为12h、烟雾抑制剂体积分数20%,镍的电流效率可以达到74.4%,镍的回收率可以达到84.3%。在该条件下的铜镍电流效率和回收率较不添加烟雾抑制剂时分别提高了近20和15个百分点。该烟雾抑制剂的应用使得新工艺在环保和安全方面都远远优于原工艺,具有巨大的应用前景。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-23
  1.1 硝酸  11-14
    1.1.1 硝酸的性质  11-12
    1.1.2 硝酸的工业用途及使用过程中对环境的影响  12-14
  1.2 传统挂具镀层退除工艺的特点  14-23
    1.2.1 传统挂具镀层退除工艺的类型及特点  14-18
    1.2.2 硝酸退除挂具金属镀层的技术指标  18-19
    1.2.3 硝酸退除挂具金属镀层工艺的技术、经济、环境分析  19
    1.2.4 硝酸退除挂具铜镍镀层的原理  19
    1.2.5 硝酸体系废弃挂具铜镍镀层退镀液的处理与处置  19-23
2 硝酸烟雾抑制剂  23-28
  2.1 硝酸烟雾抑制剂及其技术指标  23-24
    2.1.1 硝酸烟雾抑制剂的作用  23
    2.1.2 硝酸烟雾抑制剂的技术指标  23-24
  2.2 可行性探讨  24-26
    2.2.1 技术可行性分析  24-25
    2.2.2 经济及环境优势分析  25-26
  2.3 选题目的及意义  26
  2.4 研究内容  26-28
3 研究方法及实验材料  28-32
  3.1  28-32
    3.1.1 研究方法与分析检测  28-30
    3.1.2 实验药品与材料  30-31
    3.1.3 实验仪器与装置  31-32
4 实验结果与讨论  32-57
  4.1 烟雾抑制剂抑烟原理的讨论  32
  4.2 不同温度和硝酸浓度下的烟雾抑制剂最低用量  32-33
  4.3 烟雾抑制剂在退除挂具铜镀层工艺中的应用  33-47
    4.3.1 温度对平均蚀铜速率的影响  33-34
    4.3.2 烟雾抑制剂体积分数对平均蚀铜速率的影响  34-35
    4.3.3 金属离子对平均蚀铜速率的影响  35-36
    4.3.4 温度对极限溶铜量的影响  36-37
    4.3.5 烟雾抑制剂体积分数对极限溶铜量的影响  37-38
    4.3.6 金属离子对极限溶铜量的影响  38-39
    4.3.7 烟雾抑制剂的极限工作温度  39
    4.3.8 烟雾抑制剂体积分数对硝酸挥发及自分解的影响  39-41
    4.3.9 温度对硝酸挥发及自分解的影响  41-42
    4.3.10 金属离子对硝酸挥发及自分解的影响  42-43
    4.3.11 金属离子对抑烟效果的影响  43
    4.3.12 正交实验  43-46
    4.3.13 退镀液的控制与维护  46
    4.3.14 小结  46-47
  4.4 烟雾抑制剂在电沉积法分离回收退镀废液中铜镍的应用  47-57
    4.4.1 槽电压范围的确定  48
    4.4.2 烟雾抑制剂体积分数对铜镍回收率的影响  48-49
    4.4.3 烟雾抑制剂体积分数对铜镍电流效率的影响  49-50
    4.4.4 槽电压对铜电流效率的影响  50-51
    4.4.5 电沉积时间对铜电流效率和铜回收率的影响  51-53
    4.4.6 槽电压对镍电流效率的影响  53
    4.4.7 电沉积时间对镍电流效率和镍回收率的影响  53-54
    4.4.8 退镀废液中铜镍的回收  54-56
    4.4.9 小结  56-57
5 硝酸烟雾抑制剂的评价  57-59
  5.1 技术指标  57
    5.1.1 平均蚀铜速率  57
    5.1.2 极限溶铜量  57
  5.2 环境指标  57-58
  5.3 小结  58-59
6 结论与展望  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 论文主要创新点  60
  6.3 展望  60-61
参考文献  61-66
附录  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 电化学工业 > 电镀工业
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