废弃电子脚中锡的电化学回收及纳米二氧化锡的制备.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,废弃电子脚中锡的电化学回收及纳米二氧化锡的制备,作者：王圣，周道远，胡伟,指导教师：石建军,化学工程学院,节能减排，绿色能源,汇报内容,研究背景及意义,本实验创新点,实验部分,实验结果及分析,经济与环境效益分析,应用前景,研究,背景及意义,随着电子信息工业的飞速发展，电子厂在生产过程中产生大量的电子脚废料。,目前却很少有关于科学回收电子脚上金属的报道。,缺乏科学的方法，导致每年大量资源被浪费。,为倡导“节能减排”，科学高效的利用废弃电子脚，本作品研究了从废弃电子脚上回收锡资源并直接制备纳米SnO,2常用从,金属废料中回收锡,的方法,化学法,1，利用高浓度的氢氧化钠溶解镀锡，并用氧化剂使之氧化生成锡酸钠，再进一步回收锡。,2，采用CuSO,4,置换反应方法回收镀锡废料表面的锡。,3，氯气与废料中的锡反应生产SnCl,4,，利用SnCl,4,沸点较低的特点，从而实现锡的分离。,电化学方法则主要采用“牺牲”阳极法。,上述方法不足点,上述方法无法直接制取纳米二氧化锡。,反应试剂不能循环利用,，反应后产生大量有害物质，污染环境。,试剂量很大，对反应设备的腐蚀性较大，严重影响设备的使用寿命，成本较高。,本研究创新点,1,，直接以废弃电子脚为原料合成纳米,SnO,2,，大大简化了传统的先从废料上回收锡，再制备纳米,SnO,2,的生产程序，具有较短的生产周期。,2,，本作品在电解液中加入络合剂柠檬酸钠，并在超声下电解，以此制备出粒径较小、粒度分布较窄的纳米,SnO,2,。,3,，具有较好的选择性，较高的电解效率，相比其他方法更加节能，具有较好的经济效益。,4,，整个反应过程中无有害物产生，具有很好的环境效益。,5,，自设计了一套简单高效、可调极间距的电解槽，使操作更加简单、方便、安全。,本作品对NaOH浓度，电流密度，电解时间，极间距，,超声，,柠檬酸钠用量等影响因素进行讨论，以制备粒径尺寸、颗粒形状,较,理想的纳米SnO,2,，并确定产率,较,高,，较,节能，经济效益和环境效益,较,好时的条件，从而实现“节能减排”的目的。,实验部分,2.1,原料与试剂,电子厂废弃电子脚，钛,片,（2.8cm*10cm,），NaOH(分析纯，无锡亚盛化工有限公司)，柠檬酸钠（分析纯，蚌埠化学试剂厂），去离子水,。,2.2实验设备和分析仪器,直流电源用SS1792型可跟踪直流稳定电源；KQ3200E型超声波清洗器；扫描电子显微镜（,Hitachi S-4800,）,X射线衍射仪（XRD-6000,日本岛津，铜靶，=0.15418nm）；FM真空干燥箱；TGL-18C高速离心机；YFX7-120-60马弗炉,；,自设计可调极间距电解槽,1电解余热回收装置；2电解槽；3电解液加料口；4阴极（钛片5电极滑竿；6温度计；6阳极（电子脚）；8氢气回收口；9超声发生器；10直流电源,2.3,实验过程,3.1 最优电解液浓度，电解时间，电解电流的选择,在碱性条件下，锡的活性大于铁，所以最外层锡首先被氧化。,反应如下所示,：,阳极：Sn+4OH,-4eSn(OH),4,阴极：4H,2,O+4e2H,2,+4OH,-,结果和讨论,图1,.,电解时间和电解电压对二氧化锡产率的影响,c,NaOH,：,0.5mol/L,c,NaOH,：,1.0mol/L,c,NaOH,：,0.1mol/L,3.2,电解时间和电解电压对产率的影响,图2,.,极间距与槽电压关系曲线,3.2,阴阳极间距对产率的影响,图3不同极间距下的电解产率,空化效应,粉碎二氧化锡的团聚,减小浓差极化,提高电极的电化学活性,3.3,超声的作用,图4,.,超声对电解电压的影响,3.4,最优络合剂用量的选择,减小阳极附近锡离子浓度,柠檬酸络合物的空间结构较大，增大了纳米粒子间的空间位阻,减小槽电压,图,5,：加入不同柠檬酸钠的电解产率,3.5,产物的结构与形貌的表征,XRD分析,图6,煅烧前后产物,XRD,对照,A-,煅烧前产物；,B-,煅烧后产物,斜方,晶型,SnO,2,立方晶型,SnO,2,扫描电镜表征（,SEM,）,图 7,SEM,表征煅烧后产物的尺寸和形貌图,3.5,产物的结构与形貌的表征,如图,A,所示，尺寸均一粒径为100,nm,，放大的,SEM,图,(,图,B,),显示了,SnO,2,的立方相晶体结构。,综上，,电解液NaOH浓度为0.5mol/L，锡与柠檬酸钠比约为3:,5,，极间距控制为8cm，在3A电流下电解1h，,产率较高且较,为节能。,经济效益分析,电解1吨电子脚的收支情况如下表所示：,最终获利约为,3,4500+24975-,1,0000-,290,-,1,475-115=,47595,元，经济效益较为可观。,支出,收益,材料,费用,/,元,材料,费用,/,元,电子脚,1,0000,纳米二氧化锡,3,4500,NaOH,290,剩余铁、铜,24975,电耗,1,475,柠檬酸钠,115经济与环境效益分析,环境效益：本作品直接从废料一步合成纳米二氧化锡，可比普通电化学方法节约约,50%,的电能。电子脚循环利用过程如图8所示。相比较于普通化学方法，本方法消耗试剂量较少，电解过程不排放任何有害物质，且反应废液为氢氧化钠溶液，其中不含有害物质，可以回收再利用，不对环境造成污染。有非常好的环境效益，真正做到了“节能减排”。,图 13.电子脚回收循环利用示意图,本作品以较少的成本将废弃电子脚变废为宝，以较低的成本和较高的产率，制备出应用领域广阔的纳米,SnO,2,，整个过程对环境友好，具有较好的经济效益和环境效益。,本作品方法扩大规模应用于工业生产时，生产过程中所有试剂均可以循环利用，可以达到污染物零排放，扩大反应器规模以后可以大幅降低电耗，并通过配套的热交换装置实现电解过程产生的余热的综合利用，大大降低了普通方法的能源消耗和废物排放，从而显著的达到“节能减排”的目的。,应用前景,