[发明专利]酸性蚀刻废液中高效电沉积枝状纳米铜的装置与方法

说明书

本发明涉及金属加工废水中金属电沉积回收技术领域，具体涉及到一种酸性蚀刻废液中高效电沉积枝状纳米铜的装置与方法。所述装置包括穿透式电解槽、电源、储液池和储气装置；所述穿透式电解槽包括槽体和多孔阳极，所述多孔阳极为空心柱状结构，所述多孔阳极置于槽体内，所述槽体作为阴极，所述槽体的顶端设有出水口，槽体的底端设有进水口，所述多孔阳极的顶端设有出气口；所述储液池与出水口相连；所述储气装置与出气口相连；所述电源正极与多孔阳极相连，所述电源负极与槽体相连。本发明在动态电沉积过程中，酸性蚀刻废液的流动加速溶液中金属离子的移动，加快晶核形成速度，提高电沉积速率，同时得到纳米级金属铜。

技术领域

本发明涉及金属加工废水中金属电沉积回收技术领域，具体涉及到一种酸性蚀刻废液中高效电沉积枝状纳米铜的装置与方法。

背景技术

中国是有色金属资源短缺的国家，金属再生利用与原生金属相比，在成本及节能减排方面具有明显优势，但我国金属回收存在再生率偏低问题，其根本原因是金属回收技术不高，装备水平低。

现有技术中化学法使用较为普遍，废水处理成本相对较低，但该技术对药剂投加量和pH值要求较高，存在操作安全隐患且易对环境造成二次污染，沉淀物回收利用需要进一步处理。离子交换技术以离子交换树脂为材料，吸附废水中游离态铜离子。离子交换法回收率高，但离子交换树脂价格昂贵且需要频繁再生，适合小规模回收贵重金属。膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。该技术不需要投加任何化学试剂，出水水质好，回收的重金属纯度高，但是膜价格较高，易受有机物污染，投资运行成本较高。还有电化学技术，被称为“绿色”技术，是一项广受关注的绿色废水回收处理技术。但是，这些技术工艺都相对复杂，推广应用需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸性蚀刻废液中高效电沉积枝状纳米铜的装置与方法。该方法采用一种新型电解槽结构，在动态电沉积过程中，酸性蚀刻废液的流动加速溶液中金属离子的移动，加快晶核形成速度，提高电沉积速率，同时得到纳米级金属铜。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明一方面提供一种酸性蚀刻废液中电沉积枝状纳米铜的装置所述装置包括穿透式电解槽、电源、储液池和储气装置；

所述穿透式电解槽包括槽体和多孔阳极，所述多孔阳极为空心柱状结构，所述多孔阳极置于槽体内，所述槽体作为阴极，所述槽体的顶端设有出水口，槽体的底端设有进水口，所述多孔阳极的顶端设有出气口；

所述储液池与出水口相连；

所述储气装置与出气口相连；

所述电源正极与多孔阳极相连，所述电源负极与槽体相连。

上述技术方案中，进一步地，所述槽体为圆筒状结构，所述槽体由不锈钢制成。

上述技术方案中，进一步地，所述穿透式电解槽采用阴极和阳极同轴结构。

上述技术方案中，进一步地，所述槽体和多孔阳极上端口和下端口均通过法兰状的橡胶堵头密封。

上述技术方案中，进一步地，所述多孔阳极包括石墨管、多孔钛管。

上述技术方案中，进一步地，所述装置还包括水泵，所述水泵的入口与储液池相连，所述水泵的出口与进水口相连。

本发明另一方面提供一种酸性蚀刻废液中高效电沉积枝状纳米铜的方法，所述方法采用上述的装置，所述方法包括以下步骤：

步骤1：以酸性蚀刻废液为电解质

获取铜离子浓度为20～40g/L酸性蚀刻废液，用Na₂CO₃调节pH值为4.0～4.5后，得到水溶液电解质；

步骤2：电沉积