NGHIÊN cứu THU hồi ĐỒNG từ bản MẠCH điện tử PHẾ THẢI BẰNG EDTA

Theo OECD tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế thì tất cả các thiết bị sử dụng năng lượng điện để vận hành khi đã hết khả năng sử dụng đều được coi là chất thải điện tử E – Waste Một cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

LỜI CẢM ƠN 2

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 2

1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ 2

1.1.1 Định nghĩa về chất thải điện tử (E – Waste) 2

1.1.2 Thành phần vật chất của chất thải điện tử 2

1.1.2.1 Thành phần vật chất chung có giá trị 2

1.1.2.2 Các thành phần và các chất nguy hại 2

1.1.3 Giới thiệu về bản mạch điện tử 2

1.1.3.1 Cấu tạo của bản mạch điện tử 2

1.1.3.2 Thành phần chủ yếu của bản mạch 2

1.1.4 Tác động môi trường và sức khỏe của con người trong chất thải điện tử .2

1.1.4.1 Các chất nguy hại trong chất thải điện tử 2

1.1.4.2 Suy giảm sức khỏe và khả năng lao động của con người 2

1.1.4.3 Suy thoái chất lượng môi trường 2

1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG 2

1.2.1 Tính chất của đồng 2

1.2.1.1 Tính chất vật lý 2

1.2.1.2 Tính chất hóa học 2

1.2.2 Độc tính của đồng 2

1.2.3 Ứng dụng 2

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ THU HỒI ĐỒNG TỪ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ 2

1.3.1 Các phương pháp phân loại và xử lý cơ học 2

1.3.2 Các phương pháp nhiệt luyện 2

1.3.3 Các phương pháp thuỷ luyện 2

1.3.4 Các phương pháp điện phân 2

1.4 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS) 2

1.4.1 Cơ sở lý thuyết 2

1.4.1.1 Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F-AAS) 2

1.4.1.2 Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (GF-AAS) 2

1.4.3 Hệ thống trang bị của phép đo 2

1.4.3.1 Nguyên tắc và cấu tạo 2

1.4.3.2 Ưu và nhược điểm của phép đo AAS 2

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2

2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ 2

2.2 HÓA CHẤT VÀ CÁCH PHA CHẾ 2

2.3 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 2

2.3.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 2

2.3.1.1 Lấy mẫu 2

2.3.1.2 Bảo quản mẫu 2

2.3.2 Khảo sát tác nhân hòa tách Cu 2

2.3.2.1 Khảo sát nồng độ EDTA 2

2.3.2.2 Khảo sát thể tích H2O2 30% 2

2.3.2.3 Khảo sát tỷ lệ lỏng/rắn (L/S) 2

2.3.2.4 Khảo sát pH 2

2.3.2.5 Khảo sát tốc độ lắc phá mẫu 2

2.3.2.6 Khảo sát nhiệt độ phá mẫu 2

2.3.2.7 Khảo sát thời gian phá mẫu 2

2.3.3 Quy trình làm thực nghiệm 2

2.3.4 Xây dựng đường chuẩn đồng bằng phương pháp F-AAS 2

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2

3.1 KẾT QUẢ XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH ĐỒNG 2 3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH HÒA TÁCH Cu TỪ BẢN MẠCH 2

3.2.1 Kết quả khảo sát nồng độ EDTA cho quy trình xử lý mẫu 2

3.2.2 Kết quả kháo sát thể tích H2O2 30% 2

3.2.3 Kết quả kháo sát tỷ lệ lỏng/rắn (L/S) 2

3.2.4 Kết quả khảo sát pH 2

3.2.5 Kết quả khảo sát tốc độ 2

3.2.6 Kết quả khảo sát nhiệt độ 2

3.2.7 Kết quả khảo sát thời gian 2

3.3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT QUY TRÌNH THU HỒI ĐỒNG 2

3.3.1 Kết quả khảo sát lượng đồng trong mẫu 2

3.3.2 Kết quả khảo sát lượng đồng trong dung dịch lọc 2

3.3.3 Kết quả khảo sát lượng đồng kết tủa 2

KẾT LUẬN 2

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Thoa

đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đề tài củamình

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ Hóa – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã truyền thụ những kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập ở trường

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất Song do lần đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế cũng như năng lực còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy, Cô giáo và các bạn để luận văn này được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2019Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ

1.1.1 Định nghĩa về chất thải điện tử (E – Waste)

Hiện tại vẫn chưa có một định nghĩa chính xác nào về chất thải điện tử do tính đa dạng và phức tạp của các sản phẩm điện tử Mỗi quốc gia có định nghĩa

và giải thích riêng về chất thải điện tử Theo OECD (tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế) thì tất cả các thiết bị sử dụng năng lượng điện để vận hành khi đã hết khả năng sử dụng đều được coi là chất thải điện tử (E – Waste)

Một cách tổng quát: Chất thải điện tử (CTĐT) bao gồm toàn bộ các thiết

bị, dụng cụ, máy móc điện, điện tử cũ, hỏng, lỗi thời không được sử dụng nữa cũng như các phế liệu, phế phẩm thải ra trong quá trình sản xuất, lắp ráp và tiêu thụ

1.1.2 Thành phần vật chất của chất thải điện tử

Chất thải điện tử là một loại chất thải rắn không đồng nhất và phức hợp vềvật chất và thành phần Để phát triển hệ thống tái chế thân thiện môi trường và

có hiệu quả điều quan trọng là phân loại và nhận dạng vật liệu có giá trị, các chấtnguy hại tiếp theo là các đặc trưng vật lý của luồng chất thải điện tử Chất thải điện và điện tử chứa 1000 chất khác nhau, trong đó có nhiều chất độc hại như: chì, thủy ngân, asen, cadmium, selennium, chất chống cháy có khả năng tạo ra dioxin khi cháy Theo quan điểm tái chế có thể phân loại theo 2 nhóm:

1.1.2.2 Các thành phần và các chất nguy hại

Chất thải điện và điện tử gồm rất nhiều thành phần có kích cỡ và hình dạng khác nhau, trong đó có một số thành phần có chứa các chất nguy hại cần được xử lý riêng

Các chất gây hại Tác hại đối với môi trường sống và cơ thể sốngPolyclobiphenyl (PCB) Gây ung thư, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn

dịch, tuyến nội tiết

As, Be, Cd, Cr (VI),

Hg

Gây độc cấp tính và mãn tính

1.1.3 Giới thiệu về bản mạch điện tử

Bản mạch ra đời cùng với các thiết bị điện và điện tử và chúng đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị này Bản mạch điện tử được sử dụng chủ yếu để kết nối giữa những thành phần như những bản mạch điện, những điện trở và đầu nối

1.1.3.1 Cấu tạo của bản mạch điện tử

Bản mạch điện tử trong tiếng anh là motherboard, logic board,

systemboard gọi chung là printed circuit board (PCB) Một board mạch mạch in, hoặc PCB, máy móc được sử dụng để hỗ trợ kết nối điện tử và linh kiện điện tử bằng cách sử dụng con đường dẫn, hoặc dấu vết, khắc từ tấm đồng tráng lên một chất nền không dẫn điện Bản mạch điện tử là bản mạch in có chứa các linh kiện điện tử ngoài ra còn có thể cắm, khe cắm các bo mạch mở rộng khác Bản mạch bao gồm một tấm bán thành phần chủ yếu là nhựa cứng trên đó được phủ đồng

và gắn các thành phần khác Có một và chất cách điện khác nhau mà có thể đượcchọn để cung cấp cho cách ly các giá trị khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của mạch Những vật liệu cách điện được sử dụng trong công nghệ bản mạch điện là FR-4 (lưới thủy tinh và nhựa epoxy), FR-5 (lưới thủy tinh và nhựa epoxy)…

Phần bản mạch bao gồm các tấm đồng được dát mỏng (loại 142g

đồng/30,3 cm2) và các tấm sợi thủy tinh với lớp phủ bên ngoài bằng hợp kim hàn(37% chì, 63% thiếc) độ dày khoảng 0,0005 inh để chống axit và dễ hàn Hình dưới cấu tạo cơ bản của một bản mạch:

Hình 1.1 Cấu tạo cơ bản của một bản mạch Với bản mạch nhiều lớp (một bản mạch với 2 lớp đồng) một mảnh nhựa tổng hợp được đặt giữa tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ sung sẽ dính chặt

2 lớp đồng bên trên và bên dưới vào Hình dưới là hình ảnh các lớp nhựa:

Hình 1.2 Cấu tạo lớp lõi

Lá đồng là một tấm bản mỏng được đặt trên bề mặt nhựa và được bám chắc vào bằng chất dính

Hình 1.3 Lớp đồng

Để bảo vệ đồng chống lại các tác động của môi trường người ta phủ lên láđồng một lớp bọc đồng mỏng bằng thuỷ tinh có tác dụng bao bọc và bảo vệ lớpđồng bên trong

Hình 1.4 Mô tả lớp vỏ bọc đồng

Để gắn các thành phần vào bản mạch và tạo mối dẫn truyền thì người ta thường sử dụng các hợp kim hàn Trên hình 1.5 ta thấy trên bản mạch có vô số các mối hàn được tạo bởi các hợp kim hàn gồm (40% chì, 60% thiếc) màu sáng bạc Hình bên chỉ ra vị trí của các hợp kim này

Hình 1.5 Mô tả lớp hợp kim hàn trên bản

Trên đây chỉ là hình ảnh cấu tạo của một bản mạch cơ bản, ngoài ra còn cómột số thành phần khác như màng che phủ mối hàn, các rãnh và các bờ gồ ghề trên bản mạch để gắn các thiết bị.

Chất độn

(thường là SiO2)

Nhựacứng

Chất hóa rắn(đuôi NH2)

Chấtchốngcháy

Chấtxúc tác

Hợpchấtmàu

Trong bản mạch chứa khoảng gần 28% kim loại trong đó có những kim loại không chứa sắt như Cu, Al, Cu… Các thành phần chủ yếu của bản mạch điện tử bao gồm các xấp xỉ như sau:

Thành phần các kim loại trên chỉ có tính chất tương đối do tính chất phức tạp của nguồn gốc bản mạch ví dụ như từ máy tính, ti vi, điện thoại di dộng hay các thiết bị khác hoặc của các hãng sản xuất ra sản phẩm khác nhau, chúng thay đổi theo năm và có xu hướng ít đi do công nghệ sản xuất phất triển giúp tiết kiệmnguyên liệu hay yêu cầu bảo vệ môi trường.

1.1.4 Tác động môi trường và sức khỏe của con người trong chất thải điện

tử

Các thiết bị điện, điện tử chứa những chất khác nhau đòi hỏi sự xử lý tốt trong suốt quá trình thu hồi và tái sinh vật liệu, để ngăn chặn những rủi ro cho người công nhân, cộng đồng và môi trường

1.1.4.1 Các chất nguy hại trong chất thải điện tử

a) Đồng

Đồng được sử phổ biến nhất trong bản mạch điện tử Đồng từ mảnh vỡ điện tử chứa Be, bởi vì tính độc cho sức khỏe của Be nên phải được giữ lại trong thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí Nếu đồng trong mảnh vỡ điện tử được xay nghiền ra để thu hồi vật liệu thì bụi phải được kiểm soát và giữ lại Qúa trình xaynghiền có thể giải phóng Be chứa trong bụi

Đồng là vi lượng cần thiết cho con người, không có mối lo ngại nào cho sức khỏe và không có khả năng phân chia như tác nhân gây ung thư ở nồng độ cao nó có thể gây viêm đường hô hấp và ruột ở nồng độ rất cao nó có thể làm tổn thương gan và thận

b) Chì

Chì thường được tìm thấy trong những linh kiện điện và điện tử, được sửdụng với lượng rất nhỏ, dưới dạng hợp kim Pb-Sn, thành phần liên kết các linhkiện điện tử Hợp kim Pb-Sn được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện và điện

tử Chì có thể được lấy lại từ chất thải hợp kim, nhưng tái sinh hợp kim Pb-Sn cóthể cực kì nguy hiểm bởi vì giải phóng dioxin, Be, As, isocyanat và chì cũng

giống vậy Một lượng nhỏ những hợp chất chì được sử dụng trong một vài phầnnhựa, chì vẫn được sử dụng tron PVC bọc kim loại (2-5%) và ứng dụng này củachì dần không được sử dụng nữa Chì này không được tái sinh nhưng giải phóngnếu những dây kim loại bị đốt cháy.

c) Thiếc

Thiếc chiếm một lượng nhỏ trong hợp kim Pb-Sn được sử dụng trong sợi

vi mạch Thiếc vô cơ không đáng lo ngại cho sức khỏe và không có khả năngphân chia như một tác nhân gây ung thư

d) Berili

Be được sử dụng để thêm vào hợp kim Cu và Ni (lớn nhất là 2%) là lò xohoặc công tắc điện Oxi Beri được sử dụng trong một vài thiết bị điện tử nhưthiết bị hạ nhiệt Một lượng nhỏ oxit có thể được tìm thấy trong sự tái sinh hàngđiện tử và được quay vòng hoặc giải phóng từ môi trường Be chứa trong hợpkim Cu-Be (98% Cu, ≤2% Be) được sử dụng ở những điểm hàn nối với sự kimloại bên ngoài và những thiết bị với lượng rất nhỏ Be chứa trong hợp kim Cu-Bevới đặc tính đàn hồi có ích trong các thiết kết nối Trong quá trình nấu chảy kimloại, Be có thể được giải phóng từ khối lượng bị nấu chảy

e) Cadimi

Trong thành phần tấm bản mạch cadimi xuất hiện trong những thành phầnnhư là những điện trở lát mỏng, bộ phận dò hồng ngoại, chất bán dẫn, ngoài racòn được sử dụng như một chất ổn định trong chất dẻo làm bản mạch… Nhữnghỗn hợp Cadimi và Cadimi tích lũy trong cơ thể con người, đặc biệt trong thận.Cadimi xâm nhập vào cơ thể qua con đường hít thở hoặc ăn uống Chu kì bánphân hủy của Cadimi là 30 năm vì vậy Cadimi có thể dễ dàng tích lũy lại trong

cơ thể đến lượng mà gây ra những triệu chứng sự đầu độc

f) Thủy ngân

Trong các tấm bản mạch có chứa một lượng thủy ngân ở bộ phận ngắtmạch Thủy ngân nhiễm vào cơ thể ở mức cao có thể tác động vào não, thận và

có thể chuyển vào tuyến sữa mẹ thông qua đó tác động đến trẻ mới sinh Nóđược lưu trữ trong chất béo của động vật

1.1.4.2 Suy giảm sức khỏe và khả năng lao động của con người

Rất nhiều người dân trong vùng thu gom, tái chế và chôn lấp CTĐT, đặcbiệt là trẻ em và công nhân làm việc tại những cơ sở thu gom, tái chế và chôn lấpCTĐT kém chất lượng đã mắc những bệnh liên quan đến đường hô hấp và bệnhngoài da, nhiều người khác bị ung thư Việc đốt các dây dẫn để thu hồi đồng thảivào không khí lượng lớn chất khí độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người

1.1.4.3 Suy thoái chất lượng môi trường

Khi CTĐT bị phân rã và biến đổi sau khi tương tác với các thành phần khác của môi trường Tiêu hủy CTĐT đều giải phóng ra môi trường nhiều hóa chất độc hại, gây ô nhiễm môi trường đất, nước

Khai thác quá mức các nguồn tài nguyên nhằm sản xuất ra các mặt hàng điện tử khác thế hệ mới thay thế cho những mặt hàng lỗi thời bị thải bỏ Đồng thời là việc cải tiến thay thế máy móc thiết bị công nghệ sản xuất các mặt hàng điện tử mới Để làm ra một chiếc PC, con người thải ra môi trường lượng lớn chất thải nặng gấp 10 lần Mặt khác việc không tận dụng để tái chế các phần có ích còn lại trong CTĐT đã gây lãng phí vật chất và gây tốn kém năng lượng

1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG

Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu

Cu và số nguyên tử bằng 29 Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệtcao Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn, bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ Nóđược sử dụng làm chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng, và thành phần củacác hợp kim của nhiều kim loại khác nhau

Đồng là một trong số ít các kim loại xuất hiện trong tự nhiên ở dạng kimloại có thể sử dụng trực tiếp thay vì khai thác từ quặng Do đó nó có được conngười sử dụng từ rất sớm khoảng 8000 TCN Nó là kim loại đầu tiên được

nung chảy từ quặng của nó vào khoảng 5000 TCN, kim loại đầu tiên được đúcthành khối vào khoảng 4000 TCN và kim loại đầu tiên được tạo thành hợp kimvới các loại khác, là thiếc để tạo ra đồng đỏ vào khoảng 3500 TCN.

Kim loại và các hợp kim của nó đã được sử dụng cách đây hàng ngànnăm Trong thời kỳ La Mã, đồng chủ yếu được khai thác ở Síp, vì thế tên gọi

ban đầu của kim loại này là сyprium yprium (kim loại Síp), sau đó được gọi tắt

là сyprium uprum.Các hợp chất của nó thường tồn tại ở dạng muối đồng (II), chúng

thường có màu xanh lam hoặc xanh lục của các loại khoáng như ngọc lam vàtrong lịch sử đã được sử dụng rộng rãi làm chất nhuộm Các công trình kiếntrúc được xây dựng có đồng bị ăn mòn tạo ra màu xanh lục verdigris (hoặcpatina)

Các ion đồng (II) tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chấtdiệt khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quản gỗ Với số lượng đủ lớn, các ion này

là chất độc đối với các sinh vật bậc cao hơn, với nồng độ thấp hơn, nó là một vichất dinh dưỡng đối với hầu hết các thực vật và động vật bậc cao hơn Nơi tậptrung đồng chủ yếu trong cơ thể động vật là gan, cơ và xương Cơ thể ngườitrưởng thành chứa khoảng 1,4 đến 2,1 mg đồng trên mỗi kg cân nặng

Vị trí trong bảng tuần hoàn

- Cấu hình e nguyên tử: 29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1

- Năng lượng ion hóa I1, I2: 744; 1956 (KJ/mol)

a) Tác dụng với phi kim:

- Với oxi tạo màng CuO bảo vệ: 2Cu + O2 →2CuO

- Ở 800 – 1000oC: CuO + Cu → Cu2O

- Với clo: Cu + Cl2 → CuCl2

- Với lưu huỳnh: Cu + S → CuS

b) Tác dụng với axit:

- Với các axit không có tính oxi hoá mạnh (HCl, H2SO4 loãng)

+ Cu không phản ứng với các axit không có tính oxi hoá mạnh

+ Khi có O2, phản ứng lại xảy ra: 2Cu + 4H+ + O2 → 2Cu2++ 2H2O

- Với các axit có tính oxi hoá mạnh (HNO3 và H2SO4 đặc nóng)

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

c) Tác dụng với dung dịch muối

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+

Chú ý với muối nitrat trong môi trường axit:

3Cu + 8H++ 2NO3- → 3Cu2++2NO + 4H2O

1.2.2 Độc tính của đồng

Đồng được xem là một trong những nguyên tố cần thiết đối với sự pháttriển của con người, tuy nhiên sự tích tụ đồng với hàm lượng cao có thể gâyđộc cho cơ thể Cumings (1948) trích trong WHO (1998) phát hiện đồng thực

sự là tác nhân độc

Đồng là nguyên tố vi lượng cần thiết trong cơ thể người, có nhiều vai tròsinh lí, nó tham gia vào quá trình tạo hồng cầu, bạch cầu và là thành phần củanhiều enzym Đồng tham gia tạo sắc tố hô hấp hemoglobin Các nghiên cứu yhọc cho thấy khi nồng độ đồng cao hơn mức cho phép một số người có dấuhiệu mắc bệnh do đồng lắng đọng trong gan, thận, não như bệnh về thần kinhschizophrenia Ngược lại khi nồng độ đồng quá thấp, cơ thể phát triển khôngbình thường, đặc biệt là với trẻ em (Roberts, 1999)

Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO4 cókhả năng gây chết người Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối vớiconngười dao động theo từng nguồn, khoảng 1,5 – 2 mg/l Lượng đồng đi vào

cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 – 4 mg/l

- Tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng nhà cửa

- Đúc tượng: Ví dụ tượng Nữ thần Tự Do, chứa 8,3 tấn (179.200 pao)đồng hợp kim

- Cuộn từ của nam châm điện

- Động cơ, đặc biệt là các động cơ điện

- Động cơ hơi nước của Watt

- Rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng mạch và các chuyển mạch điện.

- Ống chân không, ống tia âm cực và magnetron trong các lò viba

- Bộ dẫn sóng cho các bức xạ viba

- Việc sử dụng đồng trong các mạch IC đã trở nên phổ biến hơn để thaythế cho nhôm vì độ dẫn điện cao của nó

- Là một thành phần trong tiền kim loại

- Trong đồ nhà bếp, chẳng hạn như chảo rán

- Phần lớn các đồ dùng bằng niken trắng dùng ở bàn ăn (dao, nĩa, thìa) cóchứa một lượng đồng nhất định

- Trong chế tạo đồ đựng thức ăn bằng bạc (hàm lượng bạc từ 92,5% trởlên), có chứa một số phần trăm đồng

- Là thành phần của gốm kim loại và thủy tinh màu Các loại nhạc khí, đặcbiệt là các loại nhạc khí từ đồng thau

- Làm bề mặt tĩnh sinh học trong các bệnh viện hay các bộ phận của tàuthủy để chốnghà

- Các hợp chất, chẳng hạn như dung dịch Fehling, có ứng dụng trongphân tích hóa học

- Đồng (II) Sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làmsạch nước

đồng tới hoạt động của hệ thần kinh và các hoạt động khác của cơ thể…

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ THU HỒI ĐỒNG TỪ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ

Hiện nay có nhiều loại công nghệ khác nhau để xử lý CTĐT Mặc dù vậy,mỗi công nghệ chỉ có khả năng ứng dụng tốt trong một phạm vi nhất định Ởnhiều nước tiên tiến, người ta thường xử lý chất thải này bằng cách kết hợpnhiều quy trình công nghệ khác nhau Thành phần kim loại trong bản mạch rấtphức tạp và có thể thay đổi tuỳ thuộc vào từng mẫu Bản mạch khi thua mua vềsau khi gỡ bỏ tháo các linh kiện điện tử còn chứa rất nhiều kim loại có giá trịnhư đồng, vàng, bạc, platin Ngoài ra còn có các kim loại nặng khác gây ônhiễm yêu cầu chúng ta cần được thu hồi và xử lý trước khi thải bỏ ra môitrường Dưới đây là một số phương pháp tái chế bản mạch đã được sử dụng

1.3.1 Các phương pháp phân loại và xử lý cơ học

Đây là khâu ban đầu không thể thiếu trong quy trình xử lý chất thải Biệnpháp này sẽ làm tăng hiệu quả tái chế và xử lý ở các bước tiếp theo Các côngnghệ dùng để phân loại, xử lý cơ học chất thải bao gồm: cắt, nghiền, sàng, tuyển

từ, tuyển khí nén… Ví dụ, các loại chất thải có kích thước lớn và thành phầnkhác nhau phải được phân loại ngay khi tiếp nhận Một trong những phươngpháp cơ học phổ biến thường được dùng là tuyển trọng lực trên cơ sở dựa vào tỷkhối khác nhau của các thành phần tạo nên bản mạch

Nguyên tắc: Để tách các tấm đồng ra khỏi các tấm sợi thuỷ tinh, có thểtách trọng lực hoặc dùng phương pháp tuyển nổi Khối lượng riêng của các tấmsợi thuỷ tinh được nung đến 3500oC trong 15 phút là khoảng đến 2,73 Vì khốilượng riêng của đồng kim loại là 8,92, nên việc tách trọng lực có thể thực hiệnđược

Tuy nhiên lựa chọn một thiết bị phù hợp đòi hỏi các kiểm nghiệm quy mônhỏ bởi vì sự dễ bong tự nhiên của các sản phẩm Ngoài ra người ta còn sử dụngphương pháp tuyển nổi, sử dụng một lượng nhỏ các chất tạo bọt như dầu thông,

creozol hay các chất có cực yếu khác Mẫu được cho vào thùng khuấy Một hỗnhợp được tách ra bao gồm thành phần ơtécti bao gồm 55% khối lượng mảnhđồng và 45% khối lượng các tấm sợi thuỷ tinh, được nghiền vụn trong bình

Phương pháp tách cơ học do không có sự can thiệp của nước hay tác nhânhoá học nào nên sẽ phát sinh khói bụi và tiếng ồn Vì vậy cần có sự kết hợp cácphương pháp và có giải pháp xử lý những vấn đề phát sinh

1.3.2 Các phương pháp nhiệt luyện

Đốt là quá trình oxy hóa chất thải ở nhiệt độ cao Theo các tài liệu kỹthuật thì khi thiết kế lò đốt chất thải phải đảm bảo 4 yêu cầu cơ bản: cung cấp đủoxy cho quá trình nhiệt phân bằng cách đưa vào buồng đốt một lượng không khídư; khí dư sinh ra trong quá trình cháy phải được duy trì lâu trong lò đốt đủ đểđốt cháy hoàn toàn (thông thường ít nhất là 4 giây); nhiệt độ phải đủ cao (thôngthường cao hơn 1.0000C); yêu cầu trộn lẫn tốt các khí cháy - xoáy

Để làm giàu các kim loại trong bo mạch điện tử, phương pháp tiền xử lýbao gồm quá trình cơ khí, tách loại, cắt, nghiền nhỏ, tuyển nổi, và quá trìnhnhiệt Tuy nhiên hiệu quả không cao, các kim loại quý bị mất do bị cô trong giaiđoạn cháy (các phần không kim loại)

Các tấm bắt đầu bộc lộ một vài dấu hiệu của sự tách lớp từ nhiệt độ

250oC, nhưng khoảng nhiệt độ tốt nhất để sự tách lớp xảy ra hoàn toàn là 325đến 350oC và thời gian tại nhiệt đó là 15 đến 30 phút Khi một mẻ 135g mảnhbản mạch được nung trong lò nung kín ở nhiệt độ 3500C trong 15 phút, khốilượng mất khoảng 18,7% Bằng cách bóc các tấm đồng từ các tấm sợi thuỷ tinh

và tách chúng một cách thủ công, các mảnh đồng chiếm đến 55% khối lượng vàcác tấm sợi thủy tinh là 45% khối lượng sản phẩm đã nung Điều này có nghĩa làđồng có trong mẫu bản mạch trước khi đựơc nung là 45%

Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm như khả năng tận dụng nhiệt, xử lýtriệt để khối lượng, sạch sẽ, không tốn đất để chôn lấp nhưng cũng có một số

hạn chế như chi phí đầu tư, vận hành, xử lý khí thải lớn, dễ tạo ra các sản phẩmphụ nguy hiểm Các sản phẩm làm giàu (tập trung nhiều kim loại) bằng phươngpháp nhiệt luyện sẽ được áp dụng rộng rãi bởi các công ty tái chế ở những nướcphát triển, nhưng do tính đa dạng của các chất có trong chất thải diện tử nên việcđốt sẽ kèm theo nguy cơ phát sinh và phát tán các chất ô nhiễm và chất độc hạilàm ô nhiễm khí quyển Các nghiên cứu ở các nhà máy thiêu chất thải rắn đô thịcho thấy đồng có trong bản mạch in và dây đóng vai trò chất xúc tác cho tạothành dioxin khi các chất chống cháy bị đốt Các chất chống cháy có brominat

đó khi phơi ra ở nhiệt độ thấp (600-800oC) có thể phát sinh dioxin polybrominat(PBDD) và furan (PBDF) cực độc PVC có thểcó trong chất thải điện tử vớilượng lớn là chất ăn món cao khi đốt cháy và cũng tạo thành dioxin Phươngpháp nhiệt luyện còn dẫn đến hao hụt các giá trị của các nguyên tố vết có thể tậnthu được khi phân loại và xử lý tách riêng đồng thời tiêu hao một lượng lớnnăng lượng

1.3.3 Các phương pháp thuỷ luyện

Phương pháp thuỷ luyện chính là công nghệ xử lý hóa – lý Công nghệ xử

lý hóa - lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học để làm thay đổi tínhchất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguy hại củachất thải đối với môi trường Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chế chấtthải Một số biện pháp hóa - lý thông dụng trong xử lý chất thải như sau:

Kết tủa, trung hòa: dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chấtbẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch Quá trình này thường đượcứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hydroxyt kết tủahoặc muối không tan Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nước thải mạ điện nhờphản ứng giữa Ca(OH)2 với các Cr3+ (khử từ Cr6+) và Ni2+ tạo ra kết tủa Cr(OH)3,Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3 và NiSO4

được sử dụng làm bột màu, mạ Ni

Oxy hóa - khử: là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa - khử để tiếnhành phản ứng oxy hóa - khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hạihoặc ít độc hại hơn.

Thường phương pháp thuỷ luyện thu hồi kim loại đòi hỏi quy trình liênquan tới quá trình tách và kết tủa với một dãy các tác nhân Những tác nhân baogồm các axit, Fe3+, CuCl2, và NH3 Những quy trình này có thể xảy ra một sốvấn đề về môi trường do độc tính của các tác nhân được sử dụng và lượng lớncác sản phẩm phụ và nước thải sinh ra Biện pháp tái chế, thu hồi chất thải bằngcông nghệ hóa - lý chỉ thực sự mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường đối vớinhững nhà máy xử lý chất thải quy mô lớn, đầu tư công nghệ hiện đại để có thểthu hồi sản phẩm từ chất thải

1.3.4 Các phương pháp điện phân

Điện phân là một trong những phương pháp tách kim loại thường được dùng do có ưu điểm là có tính chọn lọc cao, kim loại thu được có độ tinh khiết cao Các thế điện cực của chì, thiết, đồng là -0.13, -0.14 và 0.34 vol nên các lớp hợp kim hàn có thể được hòa tan và tách ra khỏi đồng bằng điện phân Nhóm tác giả người Hàn Quốc đã tiến hành điện phân trong một số môi trường và thu đượcmột số kết quả Quá trình điện phân được tiến hành trong môi trường axit

sunfuric, 500g bản mạch có kích thước xấp xỉ 5,1 cm chiều dài và 2,55 cm chiều rộng được cho thùng điện phân làm bằng thép không rỉ có màn chắn trong môi trường axit sunfuric loãng nồng độ 1M, natri sunfat bổ sung có nồng độ 0.25M Sức điện động 0,1; 0,5; 1; 2V được sử dụng giữa anot và catot (thế anot đối cực

là một điện cực calomen bão hòa) việc lấy mẫu được tiến hành sau 15 hoặc 30 phút Tốc độ hoà tan của chì cao hơn khi sức điện động của bình là 1V so với cácsức điện động thấp hơn (0.1 và 0.5V), tại sức điện động bình là 4V, chì và thiếc hoà tan tốt hơn tại sức điện động bình là 1V Sự hoà tan chì và thiếc không cải thiện đáng kể tại sức điện động bình điện phân là 2V khi so sánh vơi sức điện

động là 1V Nhược điểm của phương pháp này là sự nhiễm bẩn của Cr và Ni, khả năng tách chì và thiếc thấp không phù hợp với điều kiện kinh tế.

Điện phân hoà tan trong môi trường kiềm: Do chì sunfat không tạo thànhtrong dung dịch kiềm và bị lắng xuống mà chì sẽ hòa tan dễ dàng trong dungdịch NaOH hơn Dung dich được dùng là NaOH 1M, Anot làm bằng thép mềm

và có sđđ bình điện phân là 0.5, 0.7, 1.0, 2.0 và 2.3V được cung cấp giữa anot càcatot Lượng đồng hòa tan rất ít trong quá trình điện phân Để đạt được hiệu quảthu hồi các kim loại cao, người ta thường kết hợp nhiều phương pháp

Nhược điểm của các phương pháp thuỷ luyện và điện phân là phải xử lýcác hóa chất ví dụ axit dư sau quá trình ngâm mẫu hoặc dung dịch sau điệnphân Một số dung dịch điện phân như dung dịch CN - rất độc với môi trường.Một số dung dịch điện hóa có tính ăn mòn cao như H2SO4 gây tốn kém về mặtkinh tế khi đầu tư các loại điện cực

Các công nghệ thu hồi kim loại PCB khi được kết hợp sử dụng đem lại hiệu quả cao và triệt để hơn so với khi dùng đơn lẻ từng công nghệ Như phân tích ở trên, đa số các công nghệ thu hồi kim loại trên đây là các công nghệ kết hợp giữa thủy luyện và điện phân, chúngcó ưu điểm hơn công nghệ nhiệt luyện

cả về giá trị kinh tế lẫn ý nghĩa môi trường Đa số các công nghệ nhiệt luyện chỉ tạo ra hỗn hợp quặng kim loại chứ chưa tách riêng được từng thành phần Nhiệt luyện gây ô nhiễm không khí do tạo thành các chất độc ô nhiễm môi trường, trong khi đó thủy luyện và điện phân có thể thu hồi, quay vòng lại các dung dịch ngâm hoặc dung dịch điện phân Để tăng hiệu quả của công nghệ nhiệt luyện, có thể tiến hành điện phân quặng sau khi nhiệt luyện Do đó, tùy điều kiện kinh tế

và kĩ thuật ta có thể lựa chọn cách tái chế PCB hiệu quả nhất Các nước phát triển thường sử dụng công nghệ hiện đại nhưng giá thành và chi phí đầu tư cao Hiện nay, ở Việt Nam, các nhà khoa học đang nghiên cứu kết hợp các phương pháp theo định hướng phù hợp với làng nghề Việt Nam, sản xuất quy mô nhỏ

Dựa trên các phương pháp trên chúng tôi sử dụng phương pháp thủy luyện oxi hóa khử để tách Cu.

1.4 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN

TỬ (AAS)

1.4.1 Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là dựa trên sự hấp thụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do của nguyên tố ở trạng thái hơi, khi chiếu chùm tại bức xạ qua đám hơi nguyên tử của nguyên tố đó Môi trường hấp thụ chính là đám hơi các nguyên tử của mẫu phân tích Do đó, muốn thực hiện phép đo AAS cần phải có các quy trình sau:

- Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái dung dịch thành trạng thái hơi của nguyên tử tự do Đây là quá trình nguyên tử hóa mẫu

- Chiếu chùm tia phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích từ nguồn bức xạ qua đám hơi nguyên tử tự do ấy Cac nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó

- Tiếp đó, nhờ hệ thống quang học, người ta thu, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó Cường độ

đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ Trong một giới hạn nồng độ xác định, tín hiệu này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu theo phương trình: