發(fā)布時間：2020-11-08 21:18

　　 過硫酸鹽在化工、輕工、食品、石油及印刷電路板等工業(yè)領域有廣泛的應用,其需求量與產(chǎn)量呈逐年遞增的趨勢,而傳統(tǒng)過硫酸鹽的合成以鉑電極為陽極,需要加入添加劑,電流效率低且生產(chǎn)成本高。另一方面,隨著電子產(chǎn)品需求量的增加,含高濃度酸、銅離子、硫酸根和過硫酸根的微蝕刻廢液量越來越大,因其不能有效地循環(huán)利用,造成極大的環(huán)境問題和資源浪費。針對傳統(tǒng)過硫酸鹽合成的弊端以及微蝕刻液再生難的問題,本課題擬采用摻硼金剛石薄膜(BDD)電極實現(xiàn)過硫酸鹽的高效合成及過硫酸鹽/硫酸微蝕刻液的循環(huán)再生。本論文通過循環(huán)伏安法和交流阻抗法考察了BDD電極的電化學性能。研究表明,BDD電極具有寬的電勢窗口約為3.5 V(-1.5 V至2 V vs Ag/AgCl),與鉑電極相比有更高的析氧電位、更低的背景電流;利用電活性物質Fe(CN)_6~((3-/4-))對BDD電極的可逆性進行了分析;研究了pH、溫度對BDD電極性能的影響;獲得了BDD電極的電化學阻抗譜,建立了合理的等效電路,得到了相關電化學過程的動力學參數(shù)。通過因素優(yōu)化實驗,確定了合成過硫酸鹽最佳工藝條件,選擇BDD電極作為合成過硫酸鹽的陽極材料、不銹鋼作為陰極材料、杜邦117膜為陽離子交換膜,硫酸根濃度保持在3 mol/L以上,不需要添加劑,即可保持電流效率在80%以上;電流密度對過硫酸鹽合成的影響不大,當電流密度采用240mA/cm~2,電解到150 min時,過硫酸根濃度可達343.93 g/L;利用BDD電極可以直接合成過硫酸鈉、過硫酸鉀,提高了產(chǎn)品品質。在過硫酸鹽合成的基礎上,提出了陰陽極成對利用的方法,并開發(fā)了零投加、零排放、高電流效率(115%)的閉路循環(huán)再生系統(tǒng)。提出了氫離子平衡理論,實現(xiàn)了過硫酸鹽/硫酸微蝕刻液的完全再生;再生的微蝕刻劑與新鮮的微蝕刻劑相比,蝕刻性能沒有顯著差異;平均每再生1 m~3的微蝕刻廢液,大約需要的電能為230 kWh,同時回收至少20 kg的銅,可以產(chǎn)生370元的經(jīng)濟效益,并且節(jié)省了廢液的處理費用以及購買新鮮微蝕刻劑的費用。作為危廢的微蝕刻廢液得以循環(huán)再生,真正實現(xiàn)了變廢為寶、廢物資源化。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

彼此之間蝕刻速率沒有明顯差別。通過蝕刻速率的比較，從側面證實過硫酸鈉/硫酸微蝕刻劑基本實現(xiàn)完全再生，該循環(huán)再生系統(tǒng)將大大降低蝕刻成本，在 PCBs 制造領域有巨大的應用前景。5.1.4.2 蝕刻效果蝕刻效果是評價蝕刻性能的另一個重要指標，本實驗利用 SEM 觀察蝕刻前后銅表面的粗糙度，如圖 5-7 所示。a）原銅片 b）新鮮微蝕刻劑蝕刻的銅片
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本文編號：2875359