廢舊電腦印刷線路板金屬成分溶出的試驗(yàn)研究

　隨著電腦產(chǎn)品的更新?lián)Q代，被淘汰的電腦數(shù)量與日俱增，大量被廢棄的電腦設(shè)備對(duì)環(huán)境造成了新的污染[1]。因此/電腦垃圾0已經(jīng)成為危害人類環(huán)境的新隱患。如何處理這些/電腦垃圾0已成為擺在人們面前的新課題。印刷線路板在電腦中占的比例較高，而這些線路板的成分又十分復(fù)雜，其含有的鉛、鎘、汞等物質(zhì)如處置不當(dāng)會(huì)對(duì)人類及環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重危害。但同時(shí)還可作為金、銅等貴重金屬的二次資源[2]。為了下一步能夠順利開(kāi)展金屬二次資源回收工作，本研究采用硝酸濕法溶出線路板中的金屬成分，然后，用ICP對(duì)線路板中的金屬成分進(jìn)行定量分析。
1材料與方法
1.1材料
　　1）儀器　高頻電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP），PLASSMA40型，美國(guó)PE儀器公司，單道掃描式，連接微機(jī)控制，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)和編排報(bào)告。可同時(shí)測(cè)定多種元素，也可以自動(dòng)背景校正，實(shí)時(shí)圖像分析信號(hào)。
　　2）廢舊電腦樣品　取自青島大學(xué)理工學(xué)院資產(chǎn)設(shè)備處。包括主板、顯卡、聲卡、硬盤(pán)、軟驅(qū)、光驅(qū)、電池、驅(qū)動(dòng)器等電腦部件。
　　3）試劑　氫氧化鈉，硝酸，硫酸。
1.2方法
　　1）拆卸　用鉗子，螺絲刀等簡(jiǎn)單工具將廢舊電腦拆解，了解其構(gòu)成。將線路板（主板、顯卡、聲卡）逐一放置于電熱板上，焊錫面朝下緊貼電熱板。待焊錫融化，用鉗子將電子元件拔下[3]。
　　2）粉碎　將已經(jīng)拔去電子元件的線路板（主板、顯卡、聲卡）用鉗子，鐵錘等工具粉碎成小塊。
　　3）稱重　稱取若干份等重（3.0g）的顯卡樣品。
　　4）堿處理　向樣品中分別加入不同質(zhì)量濃度的NaOH溶液各20mL。水浴鍋50℃加熱1h。過(guò)濾洗滌烘干顯卡樣品。
　　5）酸處理　向樣品中分別加入質(zhì)量濃度為30mL　HNO3溶液。水浴鍋加熱。
　　6）過(guò)濾定容　過(guò)濾定容至200mL。
　　7）分析測(cè)定方法　本試驗(yàn)采用高頻電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP）來(lái)測(cè)定樣品中金屬元素含量。
2結(jié)果與分析
2.1堿液濃度對(duì)處理效果的影響
　　由于線路板上覆有一層阻焊劑，如果不把它去除，金屬就不能很好的完全溶出。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，用一定濃度的氫氧化鈉溶液可以使阻焊劑從線路板上脫落下來(lái)。
　　用不同質(zhì)量濃度（50，100，150…，450g/L）的氫氧化鈉溶液對(duì)樣品上的阻焊劑進(jìn)行處理，在水浴鍋50℃加熱1h后，過(guò)濾洗滌烘干樣品，再向樣品中分別加入30mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的HNO3溶液，水浴鍋60℃加熱2h后過(guò)濾，將濾液定容到200mL，用ICP對(duì)濾液中金屬元素含量進(jìn)行檢測(cè)。金屬溶出的情況見(jiàn)表1所示。圖1分別以Ni，Cu，Pb和Ba為例，說(shuō)明了氫氧化鈉溶液濃度變化對(duì)后期金屬溶出效果的影響。
表1氫氧化鈉濃度變化對(duì)金屬溶出的影響

圖1氫氧化鈉濃度變化對(duì)金屬溶出的影響

　　由表1和圖1可以看出，隨著氫氧化鈉溶液濃度的升高，處理后的金屬溶出量也相應(yīng)增加，當(dāng)氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度超過(guò)250g/L時(shí)，處理后的Pb溶出量將不再有太大的變化；當(dāng)氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度超過(guò)300g/L時(shí)，處理后的Ni、Cu、Ba溶出量將不再有太大的變化。說(shuō)明了隨著氫氧化鈉溶液濃度的增高，阻焊劑的去除率也在相應(yīng)增加，當(dāng)氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度達(dá)到300g/L后，阻焊劑的去除率已經(jīng)基本達(dá)到100%。
　　所以，作為去除阻焊劑的氫氧化鈉溶液的最佳質(zhì)量濃度是250～300g/L。
2.2不同溫度對(duì)金屬溶出效果的影響
　　用質(zhì)量濃度為300g/L的氫氧化鈉溶液對(duì)樣品上的阻焊劑進(jìn)行處理，在水浴鍋50℃加熱1h后，過(guò)濾洗滌烘干樣品，再向樣品中加入30mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的HNO3溶液，在水浴鍋中不同溫度（20，30，40…，100℃）條件下加熱2h后過(guò)濾，將濾液定容到200mL，用ICP對(duì)濾液中的金屬元素含量進(jìn)行檢測(cè)。金屬溶出的情況見(jiàn)表2表示。圖2分別以Ni，Cu，Pb和Ba為例說(shuō)明不同溫度對(duì)金屬溶出效果的影響。
表2溫度變化對(duì)金屬溶出的影響

圖2溫度變化對(duì)金屬溶出的影響
　　從表2和圖2中可以看出，隨著處理溫度的升高，金屬的溶出量也在不斷增加，但是，當(dāng)溫度超過(guò)50℃時(shí)，Pb和Ba的溶出量將不再有太大的變化，當(dāng)溫度超過(guò)60℃時(shí)，Ni和Cu的溶出量不再有太大的變化。說(shuō)明了處理溫度的變化在50℃以內(nèi)與金屬的溶出量成正比，在60℃以后，金屬的溶出量不隨溫度的升高而增加，在50～60℃時(shí)，金屬的溶出量基本達(dá)到最佳狀態(tài)。
2.3硝酸濃度對(duì)金屬溶出效果的影響
　　硝酸濃度對(duì)金屬溶出效果有很大的影響，硝酸濃度較低，則金屬溶解反應(yīng)緩慢，且不能完全溶出，適當(dāng)增大硝酸的濃度，則金屬溶解反應(yīng)加快，硝酸濃度到達(dá)一定值時(shí)，金屬基本上可以完全溶出[5-6]。
　　用質(zhì)量濃度為300g/L的氫氧化鈉溶液對(duì)樣品上的阻焊劑進(jìn)行處理，在水浴鍋50℃加熱1h后，過(guò)濾洗滌烘干樣品，再向樣品中加入30mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（3.25%，6.5%，9.75%…，28.25%）的HNO3溶液，水浴鍋60℃加熱2h后過(guò)濾，將濾液定容到200mL，用ICP對(duì)濾液中的金屬元素含量進(jìn)行檢測(cè)。金屬溶出的情況見(jiàn)表3。圖3分別以Ni，Cu，Pb和Ba為例說(shuō)明硝酸濃度對(duì)金屬溶出效果的影響。
表3硝酸濃度變化對(duì)金屬溶出的影響

 
隨著硝酸溶液濃度的升高，處理后的金屬溶出量也相應(yīng)增加，當(dāng)硝酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)21.75%時(shí)，處理后的Pb溶出量將不再有太大的變化，當(dāng)硝酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)25%時(shí)，處理后的Ni、Cu、Ba溶出量將不再有太大的變化。所以，在處理廢舊電腦中的印刷線路板時(shí)，硝酸溶液的最佳使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.75%～25%。
3結(jié)論
　　通過(guò)以上各實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在本實(shí)驗(yàn)條件下可以得出以下結(jié)論：
　　1）大部分錫在拆卸工作時(shí)，就可以通過(guò)電熱板的加熱融化，冷卻后可以得到回收。
　　2）適當(dāng)?shù)臏囟葘?duì)于金屬的溶解很重要，低溫不利于金屬的溶解，最佳的溫度是50～60℃。適當(dāng)加熱，可以使金屬溶于硝酸的反應(yīng)速度大幅度提高，且有利于反應(yīng)的徹底。
　　3）需要選擇適當(dāng)濃度的氫氧化鈉溶液才能夠使阻焊劑完全從線路板上脫落，氫氧化鈉質(zhì)量濃度最佳值為250～300g/L。低于250g/L，阻焊劑不能從線路板上完全脫落；高于300g/L，氫氧化鈉處理后的線路板樣品過(guò)濾洗滌需要耗費(fèi)更多的蒸餾水，造成不必要的浪費(fèi)。
　　4）硝酸的濃度對(duì)于金屬的溶解有很大影響。濃度較低時(shí)，只能有部分金屬溶出，大部分金屬仍存留在線路板上；濃度較高也不利于金屬的溶解，F(xiàn)e、Al等金屬和濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)。選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.75%～25%的硝酸溶液處理樣品效果最佳。
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