本文關(guān)鍵詞： 電子焊料 土壤 腐蝕 浸出 重金屬　出處：《大連理工大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：大量廢棄電子信息產(chǎn)品在回收填埋過程中因酸性廢液排放及酸雨作用,導致重金屬元素在土壤中浸出,進而引發(fā)環(huán)境污染。對于廢棄電子信息產(chǎn)品中的金屬零部件而言,腐蝕是發(fā)生重金屬元素浸出的本質(zhì)原因。然而,不同領(lǐng)域的研究者的側(cè)重點不同,環(huán)境研究者僅關(guān)注重金屬元素在土壤和水中的遷移特性,材料研究者注重的是金屬材料本身的耐蝕性及電化學行為,使得金屬在土壤中的腐蝕及浸出的交叉領(lǐng)域的研究相對較少。為此,需要對金屬的腐蝕與重金屬元素浸出開展合理的實驗設(shè)計,闡述重金屬在土壤中腐蝕和浸出行為的歷程,并深入揭示金屬腐蝕電化學特性-表界面腐蝕產(chǎn)物-重金屬元素浸出遷移特性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。本工作基于廢棄電子信息材料腐蝕及對環(huán)境污染情況調(diào)查的基礎(chǔ)上,以常見的Sn基電子焊料為對象,通過土壤填埋條件下的淋溶實驗,研究了溶液的成分、濃度以及焊料成分對重金屬元素浸出行為的影響,分析了浸出過程中焊料表面腐蝕產(chǎn)物的組成及特征,結(jié)合焊料在溶液中的腐蝕電化學特性,闡明了焊料在淋溶酸性溶液條件下的腐蝕電化學機制,以及腐蝕與重金屬元素遷移的關(guān)聯(lián)機制。主要結(jié)論如下：(1)闡明了Sn基焊料在淋溶不同成分的溶液條件下的重金屬元素浸出規(guī)律：Sn基焊料在淋溶H2SO4-HNO3、H2SO-4HCl、HNO3-HCl溶液條件下Sn元素均有明顯的浸出,且SnCu焊料中Sn元素浸出量高于SnPb焊料中Sn元素浸出量。Pb元素的浸出量與溶液中是否存在SO42-離子有關(guān),在含有S042-的溶液中Pb元素浸出量較低,且Pb元素浸出量隨著SO42-濃度的增加而降低;而在不含SO42-的HNO3-HCl溶液條件下,Pb元素浸出量明顯提高。(2)闡明了酸性溶液中SO42-、NO3-和C1-離子對Sn和Pb元素浸出的作用規(guī)律及機制：Cl-和SO42-對Sn元素浸出影響大于NO-,這是由于Sn與Cl-、SO42-活性反應(yīng)生成易溶于水的Sn2+；NO3-對Pb元素浸出的影響大于SO42-和Cl-,其原因在于Pb與NO3-活性反應(yīng)生成易溶于水的Pb2+,這三種離子混合時,當溶液中有SO42-存在時,Pb元素與SO42-反應(yīng)生成難溶于水的PbSO4,導致Pb元素浸出量很低,而當溶液中不含S042-時,NO3-和C1-與Pb元素反應(yīng)生成易溶于水Pb2+,因此Pb元素浸出明顯。(3)闡明了在淋溶不同成分的溶液條件下Sn基焊料的腐蝕對浸出的影響：SnCu焊料表面沉積Sn的氧化物,裂紋和疏松的存在導致腐蝕速率較快,因此SnCu焊料中Sn元素浸出量高于SnPb焊料中的Sn元素浸出量。SnPb焊料在淋溶含SO-的溶液條件下表面生成較厚的腐蝕產(chǎn)物PbSO4,因此Pb元素浸出量反而較低；而在淋溶不含SO42-的HNO3-HCl溶液條件下,其腐蝕產(chǎn)物為可溶于水的PbCl2,導致Pb元素浸出量較高。(4)揭示了SnPb焊料模擬接頭的中電偶作用對腐蝕與浸出動力學影響的機制：在電偶加速浸出條件下仍然遵循SO24、NO3-和Cl-離子對Sn和Pb元素浸出的作用規(guī)律。在淋溶含有SO42-的溶液條件下,電偶對Sn元素浸出的加速作用較為明顯,對Pb元素浸出的影響不明顯,其原因是由于Sn元素以可溶性Sn2+浸出到滲瀝液中,Pb元素以PbSO4的形態(tài)沉積在樣品表面；而在淋溶不含有SO42-的溶液條件下,電偶對Pb元素浸出的加速效果更為明顯,而對Sn元素浸出加速不明顯,其原因是由于Sn元素在金屬表面形成Sn的氧化物沉積,而Pb發(fā)生活性溶解。(5)通過比較Sn基焊料在淋溶酸性溶液條件下的腐蝕產(chǎn)物及重金屬遷移機制,揭示了Sn基焊料中重金屬元素對環(huán)境污染的風險：在含有要SO42-和Cl-的溶液以及混合溶液(SO42--NO3-、SO42--Cl-和NO3--Cl-)條件下,Sn元素主要對地下水產(chǎn)生較高的污染風險；在含有NO3-和Cl-的溶液條件下,Pb元素主要污染地下水環(huán)境；而SO42-則對Pb元素的環(huán)境污染方式產(chǎn)生明顯影響,當溶液中含有SO42-且濃度較高時,Pb元素對土壤污染風險很高,當溶液中SO42-濃度較低或無SO42-時,Pb元素對地下水環(huán)境污染風險很高。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG42;TG172.4

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本文編號：1502774