廢棄電子腳中錫的電化學(xué)回收及納米二氧化錫的制備

1、廢棄電子腳中錫的電化學(xué)回收及納米二氧化錫的制備指導(dǎo)教師：石建軍節(jié)能減排，綠色能源1匯報(bào)內(nèi)容研究背景及意義本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析應(yīng)用前景2研究背景及意義隨著電子信息工業(yè)的飛速發(fā)展，電子廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的電子腳廢料。目前卻很少有關(guān)于科學(xué)回收電子腳上金屬的報(bào)道。缺乏科學(xué)的方法，導(dǎo)致每年大量資源被浪費(fèi)。為倡導(dǎo)“節(jié)能減排”，科學(xué)高效的利用廢棄電子腳，本作品研究了從廢棄電子腳上回收錫資源并直接制備納米SnO2。3常用從金屬廢料中回收錫的方法化學(xué)法1，利用高濃度的氫氧化鈉溶解鍍錫，并用氧化劑使之氧化生成錫酸鈉，再進(jìn)一步回收錫。2，采用CuSO4置換反應(yīng)方法回收鍍錫廢料表面

2、的錫。3，氯氣與廢料中的錫反應(yīng)生產(chǎn)SnCl4，利用SnCl4沸點(diǎn)較低的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)錫的分離。電化學(xué)方法則主要采用“犧牲”陽極法。4上述方法不足點(diǎn)上述方法無法直接制取納米二氧化錫。反應(yīng)試劑不能循環(huán)利用，反應(yīng)后產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，污染環(huán)境。試劑量很大，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的腐蝕性較大，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命，成本較高。5 本研究創(chuàng)新點(diǎn)1，直接以廢棄電子腳為原料合成納米SnO2，大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的先從廢料上回收錫，再制備納米SnO2的生產(chǎn)程序，具有較短的生產(chǎn)周期。2，本作品在電解液中加入絡(luò)合劑檸檬酸鈉，并在超聲下電解，以此制備出粒徑較小、粒度分布較窄的納米SnO2。3，具有較好的選擇性，較高的電解效率，相比其他

3、方法更加節(jié)能，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。4，整個(gè)反應(yīng)過程中無有害物產(chǎn)生，具有很好的環(huán)境效益。5，自設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)單高效、可調(diào)極間距的電解槽，使操作更加簡(jiǎn)單、方便、安全。6本作品對(duì)NaOH濃度，電流密度，電解時(shí)間，極間距，超聲，檸檬酸鈉用量等影響因素進(jìn)行討論，以制備粒徑尺寸、顆粒形狀較理想的納米SnO2，并確定產(chǎn)率較高，較節(jié)能，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益較好時(shí)的條件，從而實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的目的。7實(shí)驗(yàn)部分2.1原料與試劑電子廠廢棄電子腳，鈦片（2.8cm*10cm ），NaOH(分析純，無錫亞盛化工有限公司)，檸檬酸鈉（分析純，蚌埠化學(xué)試劑廠），去離子水。2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和分析儀器直流電源用SS1792型可跟蹤直

4、流穩(wěn)定電源；KQ3200E型超聲波清洗器；掃描電子顯微鏡（Hitachi S-4800）,X射線衍射儀（XRD-6000,日本島津，銅靶，=0.15418nm）；FM真空干燥箱；TGL-18C高速離心機(jī)；YFX7-120-60馬弗爐；8自設(shè)計(jì)可調(diào)極間距電解槽1電解余熱回收裝置；2電解槽；3電解液加料口；4陰極（鈦片）；5電極滑竿；6溫度計(jì)；6陽極（電子腳）；8氫氣回收口；9超聲發(fā)生器；10直流電源92.3實(shí)驗(yàn)過程103.1 最優(yōu)電解液濃度，電解時(shí)間，電解電流的選擇在堿性條件下，錫的活性大于鐵，所以最外層錫首先被氧化。反應(yīng)如下所示： 陽極：Sn+4OH-4eSn(OH)4 陰極：4H2O+4e2

5、H2+4OH-結(jié)果和討論11圖1. 電解時(shí)間和電解電壓對(duì)二氧化錫產(chǎn)率的影響cNaOH：0.5mol /LcNaOH：1.0mol /LcNaOH：0.1mol /L3.2 電解時(shí)間和電解電壓對(duì)產(chǎn)率的影響12圖2. 極間距與槽電壓關(guān)系曲線3.2 陰陽極間距對(duì)產(chǎn)率的影響圖3.不同極間距下的電解產(chǎn)率13空化效應(yīng)粉碎二氧化錫的團(tuán)聚減小濃差極化提高電極的電化學(xué)活性3.3 超聲的作用圖4. 超聲對(duì)電解電壓的影響143.4 最優(yōu)絡(luò)合劑用量的選擇減小陽極附近錫離子濃度檸檬酸絡(luò)合物的空間結(jié)構(gòu)較大，增大了納米粒子間的空間位阻減小槽電壓圖5：加入不同檸檬酸鈉的電解產(chǎn)率153.5 產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌的表征XRD分析圖6

6、 煅燒前后產(chǎn)物XRD對(duì)照 A-煅燒前產(chǎn)物；B-煅燒后產(chǎn)物斜方晶型SnO2立方晶型SnO216掃描電鏡表征（SEM）圖 7 SEM表征煅燒后產(chǎn)物的尺寸和形貌圖3.5 產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌的表征如圖A 所示，尺寸均一粒徑為100nm， 放大的SEM圖(圖B )顯示了SnO2的立方相晶體結(jié)構(gòu)。 17綜上，電解液NaOH濃度為0.5mol/L，錫與檸檬酸鈉比約為3:5，極間距控制為8cm，在3A電流下電解1h，產(chǎn)率較高且較為節(jié)能。18經(jīng)濟(jì)效益分析電解1噸電子腳的收支情況如下表所示：最終獲利約為34500+24975-10000-290-1475-115=47595元，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析19環(huán)境效益：本作品直接從廢料一步合成納米二氧化錫，可比普通電化學(xué)方法節(jié)約約50%的電能。電子腳循環(huán)利用過程如圖8所示。相比較于普通化學(xué)方法，本方法消耗試劑量較少，電解過程不排放任何有害物質(zhì)，且反應(yīng)廢液為氫氧化鈉溶液，其中不含有害物質(zhì)，可以回收再利用，不對(duì)環(huán)境造成污染。有非常好的環(huán)境效益，真正做到了“節(jié)能減排”。20圖 13. 電子腳回收循環(huán)利用示意圖21本作品以較少的成本將廢棄電子腳變廢為寶，以較低的成本和較高的產(chǎn)率，制備出應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的納米SnO2，整個(gè)過程對(duì)環(huán)境友好，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本作品方法擴(kuò)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)過程中所有試劑均