使用CWL-M型离心萃取机萃取电路板刻蚀液中的铜
张书峰，孙本帅，杨鹏飞
（郑州天一萃取科技有限公司，河南郑州450000）
摘要：本文主要研究了使用CWL-M型离心萃取机萃取电路板刻蚀液中铜（高萃取段：当铜离子含量低于40-45g/L时会萃取氨）的工艺条件。通过改变萃取相比、萃取级数、萃取方式等因素，观察其对铜萃取率的影响，并在同一条件下对离心萃取机和萃取槽的性能进行了对比，最终得出：CWL-M型离心萃取机在三级逆流、铜原液∶萃取剂=1∶9，负载有机相的水洗为两级逆流，反萃取为两级逆流时效果最好。关键字：离心萃取机电路板刻蚀液铜萃取1.前言
1.1研究背景
如今，随着社会的飞速发展，铜作为一种非可再生能源，其在地球上的储量日益减少。而在铜的消费和生产过程中，会产生大量的含铜废渣，如电镀泥、电子废料等，因此从各种含铜废料中提取金属铜的工艺越来越受到国内外各个行业的重视[1]
。尤其是电路板刻蚀液的废水，该类废水的含铜量通常都比较高，如果不对废水进行回收处理，刻蚀液中的金属铜将会大量损失，并且生产成本也会明显增加。另外，刻蚀液的水体也会对生态环境以及人类健康产生广泛而严重的危害，所以电路板刻蚀液废水的处理技术研究也日益重要。对电路板刻蚀液废水实行铜回收，不仅能够避免资源浪费，而且能够有效地降低生产成本，保护环境。因此，铜萃取是一个经济和环境双重友好型的项目。
萃取技术具有选择性好、金属回收率高等优点，因此该技术在湿法冶金和金属回收行业得到了广泛的应用。离心萃取机在设备构造和运行机制上做出了很多改进，使之与传统的萃取设备相比，具有功耗低、速度快、有机相损失少，连续化处理能力强等优点。1.2铜萃取剂
目前实验和工业上所使用的铜萃取剂主要包括二酮类、肟类、醇类、三元胺类和酯类及其复配物。对于一些弱酸性萃取剂，为恒定溶液pH值，需要先对萃取剂进行皂化处理。实际工业应用中，肟类有机化合物及其复配物应用得较多，其中主要是酮肟类和醛肟类。由于肟中氢原子能被金属所置换，而氮原子具有未成对电子，因此可形成一定的螯合环结构[2]
，实际应用中就是利用肟类萃取剂上的氧原子与氮原子实现螯合，从而实
现对铜离子的萃取[3]
。2.实验部分2.1试剂及设备
浓H2SO4、自来水、铜萃取剂、蠕动泵、CWL50-M型离心萃取机、密度计、250ml量筒、分液漏斗。2.2实验过程2.2.1原液萃取
原液与萃取剂按照一定的相比进料，在一定的相比
条件下，采用逆流萃取方式，改变萃取级数，观察离心萃取机的萃取效果；萃取级数一定的条件下，采用逆流萃取方式，通过泵调整进料相比，观察萃取效果；相比和萃取级数一定的条件下，改变萃取方式，观察萃取效果。
2.2.2水洗
负载萃取剂与自来水按照1:1的相比进料，采用单级萃取方式对萃取液进行水洗，一定时间后，取样置于分液漏斗中静置，检测水洗后样品的pH值，观察水洗效果。2.2.3反萃
负载萃取剂与一定浓度的H2SO4按照一定的相比进料，采用逆流萃取方式，改变萃取级数，观察反萃效果；萃取级数一定的条件下，采用逆流萃取方式，改变进料相比，观察反萃效果。
2.2.4离心萃取机与萃取槽的对比
实验中，在保证铜原液与萃取剂的相比，萃取级数，萃取方式，水洗方式以及反萃方式一致的条件，分别利用萃取槽和离心萃取机对电路板刻蚀液的废水进行处理，观察两种萃取设备的萃取效果。实验结果如表1所示。
表1萃取槽与离心萃取机对比实验结果
萃取设备萃取槽CWL-M型离心萃取机
投料方式间歇式连续式正相萃取率%4856.55反萃萃取率%
85
95
3.结果与讨论3.1原液萃取
表2萃取级数对分离效果的影响
萃取级数
相比铜原液：萃取剂
萃取率11:321.77%21:334.78%3
1:3
56.55%
表3进料相比对分离效果的影响
相比轻相密度重相密度萃取率1∶30.836g/ml1.133g/ml40.59%1∶60.832g/ml1.114g/ml47.48%1∶9
0.828g/ml
1.104g/ml
56.55%
表4萃取方式对分离效果的影响
萃取方式相比铜原液：萃取剂
萃取率三级逆流1:340.59%三级错流
1:3
35.24%
通过实验可知，无论采用何种方式对刻蚀液进行萃取，两相都无夹带现象，说明只要进料量在离心萃取机的处理范围内，CWL50-M型离心萃取机都能很好地将两相分离开。3.2水洗
通过观察样品情况，发现两相均无夹带现象，说明分离效果较好；水洗后的水相pH值约为7.0，说明水洗效果较好。3.3反萃
表5反萃级数对反萃效果的影响
反萃级数
轻相颜色重相颜色1黑黄色蓝色2
黄色
蓝色
表6进料相比对反萃效果的影响
反萃取级数
进料相比
负载萃取剂：硫酸
萃取率11.0∶0.875.15%2
1.0∶0.8
90.16%
通过表中的实验结果可知，二级反萃的效果明显好于一级反萃。因此，采用负载萃取剂的萃取液与反萃剂之间的相比为1.0∶0.8，二级逆流萃取的反萃方式
效果最好。
3.4萃取设备对比
由表1的结果可知：离心萃取机采用连续进料的方式进行萃取，与萃取槽的间歇操作相比，萃取剂的用量明显减少；离心萃取机的正向萃取率和反萃萃取率均高于同条件下的萃取槽。因此，由对比结果可知：同一条件下，离心萃取机的萃取效果优于萃取槽。
4.结论
通过以上实验数据和实验结果可知：利用CWL50-M型离心萃取机对电路板刻蚀液进行萃取、水洗、反萃等一系列工艺操作之后，可以很好地将废液中的铜萃取出来，最终的萃取率可达56.55%，反萃率在90%以上。而同一条件下，萃取槽的萃取率仅为48.0%左右，反萃率为85%左右。
综上所述，使用离心萃取机对电路板刻蚀液的铜进行萃取时，可以大幅度的降低萃取剂的使用量，提高萃取效率，降低综合投资成本。
参考文献
[1]吕文东.湿法炼铜中的萃取剂[J].广东有色金属，2004，11（2）:114-116.
[2]胡久刚.氨性溶液中铜_镍_锌金属离子的萃取行为及微观机理研究[D]，2012.
[3]刘春轩.氨性溶液中萃取铜及共萃氨的实验研究[D]，2010.
[4]陈永强从氨性溶液中萃取分离铜_钴的研究[J].矿冶，2003,9（3）：61-63.
使用CWL-M型离心萃取机萃取电路板刻蚀液中的铜
张书峰，孙本帅，杨鹏飞
（郑州天一萃取科技有限公司，河南郑州450000）
摘要：本文主要研究了使用CWL-M型离心萃取机萃取电路板刻蚀液中铜（高萃取段：当铜离子含量低于40-45g/L时会萃取氨）的工艺条件。通过改变萃取相比、萃取级数、萃取方式等因素，观察其对铜萃取率的影响，并在同一条件下对离心萃取机和萃取槽的性能进行了对比，最终得出：CWL-M型离心萃取机在三级逆流、铜原液∶萃取剂=1∶9，负载有机相的水洗为两级逆流，反萃取为两级逆流时效果最好。关键字：离心萃取机电路板刻蚀液铜萃取1.前言
1.1研究背景
如今，随着社会的飞速发展，铜作为一种非可再生能源，其在地球上的储量日益减少。而在铜的消费和生产过程中，会产生大量的含铜废渣，如电镀泥、电子废料等，因此从各种含铜废料中提取金属铜的工艺越来越受到国内外各个行业的重视[1]
。尤其是电路板刻蚀液的废水，该类废水的含铜量通常都比较高，如果不对废水进行回收处理，刻蚀液中的金属铜将会大量损失，并且生产成本也会明显增加。另外，刻蚀液的水体也会对生态环境以及人类健康产生广泛而严重的危害，所以电路板刻蚀液废水的处理技术研究也日益重要。对电路板刻蚀液废水实行铜回收，不仅能够避免资源浪费，而且能够有效地降低生产成本，保护环境。因此，铜萃取是一个经济和环境双重友好型的项目。
萃取技术具有选择性好、金属回收率高等优点，因此该技术在湿法冶金和金属回收行业得到了广泛的应用。离心萃取机在设备构造和运行机制上做出了很多改进，使之与传统的萃取设备相比，具有功耗低、速度快、有机相损失少，连续化处理能力强等优点。1.2铜萃取剂
目前实验和工业上所使用的铜萃取剂主要包括二酮类、肟类、醇类、三元胺类和酯类及其复配物。对于一些弱酸性萃取剂，为恒定溶液pH值，需要先对萃取剂进行皂化处理。实际工业应用中，肟类有机化合物及其复配物应用得较多，其中主要是酮肟类和醛肟类。由于肟中氢原子能被金属所置换，而氮原子具有未成对电子，因此可形成一定的螯合环结构[2]
，实际应用中就是利用肟类萃取剂上的氧原子与氮原子实现螯合，从而实
现对铜离子的萃取[3]
。2.实验部分2.1试剂及设备
浓H2SO4、自来水、铜萃取剂、蠕动泵、CWL50-M型离心萃取机、密度计、250ml量筒、分液漏斗。2.2实验过程2.2.1原液萃取
原液与萃取剂按照一定的相比进料，在一定的相比
条件下，采用逆流萃取方式，改变萃取级数，观察离心萃取机的萃取效果；萃取级数一定的条件下，采用逆流萃取方式，通过泵调整进料相比，观察萃取效果；相比和萃取级数一定的条件下，改变萃取方式，观察萃取效果。
2.2.2水洗
负载萃取剂与自来水按照1:1的相比进料，采用单级萃取方式对萃取液进行水洗，一定时间后，取样置于分液漏斗中静置，检测水洗后样品的pH值，观察水洗效果。2.2.3反萃
负载萃取剂与一定浓度的H2SO4按照一定的相比进料，采用逆流萃取方式，改变萃取级数，观察反萃效果；萃取级数一定的条件下，采用逆流萃取方式，改变进料相比，观察反萃效果。
2.2.4离心萃取机与萃取槽的对比
实验中，在保证铜原液与萃取剂的相比，萃取级数，萃取方式，水洗方式以及反萃方式一致的条件，分别利用萃取槽和离心萃取机对电路板刻蚀液的废水进行处理，观察两种萃取设备的萃取效果。实验结果如表1所示。
表1萃取槽与离心萃取机对比实验结果
萃取设备萃取槽CWL-M型离心萃取机
投料方式间歇式连续式正相萃取率%4856.55反萃萃取率%
85
95
3.结果与讨论3.1原液萃取
表2萃取级数对分离效果的影响
萃取级数
相比铜原液：萃取剂
萃取率11:321.77%21:334.78%3
1:3
56.55%
表3进料相比对分离效果的影响
相比轻相密度重相密度萃取率1∶30.836g/ml1.133g/ml40.59%1∶60.832g/ml1.114g/ml47.48%1∶9
0.828g/ml
1.104g/ml
56.55%
表4萃取方式对分离效果的影响
萃取方式相比铜原液：萃取剂
萃取率三级逆流1:340.59%三级错流
1:3
35.24%
通过实验可知，无论采用何种方式对刻蚀液进行萃取，两相都无夹带现象，说明只要进料量在离心萃取机的处理范围内，CWL50-M型离心萃取机都能很好地将两相分离开。3.2水洗
通过观察样品情况，发现两相均无夹带现象，说明分离效果较好；水洗后的水相pH值约为7.0，说明水洗效果较好。3.3反萃
表5反萃级数对反萃效果的影响
反萃级数
轻相颜色重相颜色1黑黄色蓝色2
黄色
蓝色
表6进料相比对反萃效果的影响
反萃取级数
进料相比
负载萃取剂：硫酸
萃取率11.0∶0.875.15%2
1.0∶0.8
90.16%
通过表中的实验结果可知，二级反萃的效果明显好于一级反萃。因此，采用负载萃取剂的萃取液与反萃剂之间的相比为1.0∶0.8，二级逆流萃取的反萃方式
效果最好。
3.4萃取设备对比
由表1的结果可知：离心萃取机采用连续进料的方式进行萃取，与萃取槽的间歇操作相比，萃取剂的用量明显减少；离心萃取机的正向萃取率和反萃萃取率均高于同条件下的萃取槽。因此，由对比结果可知：同一条件下，离心萃取机的萃取效果优于萃取槽。
4.结论
通过以上实验数据和实验结果可知：利用CWL50-M型离心萃取机对电路板刻蚀液进行萃取、水洗、反萃等一系列工艺操作之后，可以很好地将废液中的铜萃取出来，最终的萃取率可达56.55%，反萃率在90%以上。而同一条件下，萃取槽的萃取率仅为48.0%左右，反萃率为85%左右。
综上所述，使用离心萃取机对电路板刻蚀液的铜进行萃取时，可以大幅度的降低萃取剂的使用量，提高萃取效率，降低综合投资成本。
参考文献
[1]吕文东.湿法炼铜中的萃取剂[J].广东有色金属，2004，11（2）:114-116.
[2]胡久刚.氨性溶液中铜_镍_锌金属离子的萃取行为及微观机理研究[D]，2012.
[3]刘春轩.氨性溶液中萃取铜及共萃氨的实验研究[D]，2010.
[4]陈永强从氨性溶液中萃取分离铜_钴的研究[J].矿冶，2003,9（3）：61-63.