过硫酸盐的电合成及其在微蚀刻液循环再生中的应用研究

发布时间：2020-11-08 21:18

　　 过硫酸盐在化工、轻工、食品、石油及印刷电路板等工业领域有广泛的应用,其需求量与产量呈逐年递增的趋势,而传统过硫酸盐的合成以铂电极为阳极,需要加入添加剂,电流效率低且生产成本高。另一方面,随着电子产品需求量的增加,含高浓度酸、铜离子、硫酸根和过硫酸根的微蚀刻废液量越来越大,因其不能有效地循环利用,造成极大的环境问题和资源浪费。针对传统过硫酸盐合成的弊端以及微蚀刻液再生难的问题,本课题拟采用掺硼金刚石薄膜(BDD)电极实现过硫酸盐的高效合成及过硫酸盐/硫酸微蚀刻液的循环再生。本论文通过循环伏安法和交流阻抗法考察了BDD电极的电化学性能。研究表明,BDD电极具有宽的电势窗口约为3.5 V(-1.5 V至2 V vs Ag/AgCl),与铂电极相比有更高的析氧电位、更低的背景电流;利用电活性物质Fe(CN)_6~((3-/4-))对BDD电极的可逆性进行了分析;研究了pH、温度对BDD电极性能的影响;获得了BDD电极的电化学阻抗谱,建立了合理的等效电路,得到了相关电化学过程的动力学参数。通过因素优化实验,确定了合成过硫酸盐最佳工艺条件,选择BDD电极作为合成过硫酸盐的阳极材料、不锈钢作为阴极材料、杜邦117膜为阳离子交换膜,硫酸根浓度保持在3 mol/L以上,不需要添加剂,即可保持电流效率在80%以上;电流密度对过硫酸盐合成的影响不大,当电流密度采用240mA/cm~2,电解到150 min时,过硫酸根浓度可达343.93 g/L;利用BDD电极可以直接合成过硫酸钠、过硫酸钾,提高了产品品质。在过硫酸盐合成的基础上,提出了阴阳极成对利用的方法,并开发了零投加、零排放、高电流效率(115%)的闭路循环再生系统。提出了氢离子平衡理论,实现了过硫酸盐/硫酸微蚀刻液的完全再生;再生的微蚀刻剂与新鲜的微蚀刻剂相比,蚀刻性能没有显著差异;平均每再生1 m~3的微蚀刻废液,大约需要的电能为230 kWh,同时回收至少20 kg的铜,可以产生370元的经济效益,并且节省了废液的处理费用以及购买新鲜微蚀刻剂的费用。作为危废的微蚀刻废液得以循环再生,真正实现了变废为宝、废物资源化。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：

彼此之间蚀刻速率没有明显差别。通过蚀刻速率的比较，从侧面证实过硫酸钠/硫酸微蚀刻剂基本实现完全再生，该循环再生系统将大大降低蚀刻成本，在 PCBs 制造领域有巨大的应用前景。5.1.4.2 蚀刻效果蚀刻效果是评价蚀刻性能的另一个重要指标，本实验利用 SEM 观察蚀刻前后铜表面的粗糙度，如图 5-7 所示。a）原铜片 b）新鲜微蚀刻剂蚀刻的铜片
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郭涓;;活化过硫酸盐氧化技术修复有机污染土壤[J];宁德师范学院学报(自然科学版);2014年04期

2 张进胜;高改玲;;电化学法生产过硫酸盐的添加剂[J];陕西化工;1989年04期

3 李丽;刘占孟;聂发挥;;过硫酸盐活化高级氧化技术在污水处理中的应用[J];华东交通大学学报;2014年06期

4 刘桂芳;孙亚全;陆洪宇;鞠然;朱丽楠;康凯;;活化过硫酸盐技术的研究进展[J];工业水处理;2012年12期

5 刘锡钧;;过硫酸盐生产方法的探讨[J];无机盐工业;1984年03期

6 任百祥;殷茂炬;范晶莹;杨春维;段小月;;过硫酸盐活化技术去除水中有机污染物的研究进展[J];赤峰学院学报(自然科学版);2016年11期

7 杨世迎;杨鑫;王萍;单良;张文义;;过硫酸盐高级氧化技术的活化方法研究进展[J];现代化工;2009年04期

8 杨世迎;陈友媛;胥慧真;王萍;刘玉红;王茂东;;过硫酸盐活化高级氧化新技术[J];化学进展;2008年09期

9 张志炳;余国琮;周明生;夏登年;陈泽雨;;我国过硫酸盐工业的现状与发展概况[J];无机盐工业;1991年06期

10 肖鹏飞;姜思佳;;活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展[J];化工进展;2018年12期

相关博士学位论文 前8条

1 赵妍;铁锰材料活化过硫酸盐去除水中难降解有机污染物的机制与效能[D];吉林大学;2017年

2 黄爱珍;十溴联苯醚的氧化降解研究[D];华中科技大学;2015年

3 娄晓祎;无机阴离子活化过硫酸盐氧化降解典型有机污染物的研究[D];东华大学;2016年

4 宋洲;紫外光化学氧化/还原处理全氟辛酸的研究[D];华中科技大学;2014年

5 晏井春;含铁化合物活化过硫酸盐及其在有机污染物修复中的应用[D];华中科技大学;2012年

6 徐丽丽;碳基纳米复合材料的制备及其催化降解有机污染物的研究[D];浙江大学;2015年

7 汪佳;铁基污泥生物炭活化过硫酸盐处理难降解有机废水的研究[D];华中科技大学;2017年

8 杜江坤;新型硫、锰改性铁基材料的制备及其去除水体污染物的研究[D];中国地质大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 姚晨辉;活性炭非自由基活化过硫酸盐氧化去除水中含氯有机污染物[D];华南理工大学;2019年

2 连文洁;黄铁矿活化过硫酸盐降解有机磷酸酯的性能及机理研究[D];华南理工大学;2019年

3 李海燕;活化过硫酸盐降解典型有机污染物研究[D];中国石油大学(北京);2018年

4 宋雄伟;过硫酸盐高级氧化技术处理水体中难降解有机化合物的研究[D];广西大学;2019年

5 周明明;过硫酸盐的电合成及其在微蚀刻液循环再生中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

6 安文强;Mn_2O_3的制备及其活化过硫酸盐降解KTP的研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

7 王杰杰;含铁复合材料的制备及其催化过硫酸盐降解酸性红73的研究[D];浙江工业大学;2018年

8 马秋羚;尖晶石复合物活化过硫酸盐降解水中氟喹诺酮类抗生素研究[D];兰州大学;2019年

9 任天琳;过硫酸盐热活化降解咪唑类离子液体的研究[D];中国科学技术大学;2019年

10 朱艳艳;β-环糊精修饰的铁氧化物活化过硫酸盐降解持久性有机污染物的研究[D];山东大学;2018年

本文编号：2875359