跳到主要內容

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 陳志耕
Chin-keng Chen
論文名稱： PCB含鎳廢液回收鎳金屬物方法評估及經濟效益
An effective retrieval method for retrieving nickel from nickel plating wastewater and economic benefits
指導教授： 王鯤生
Kuen-sheng WANG
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 環境工程研究所在職專班
Executive Master of Environmental Engineering
畢業學年度： 99
語文別： 中文
論文頁數： 118
中文關鍵詞： 鋁熱反應 、濕式處理 、鎳金屬回收 、碳酸鎳
外文關鍵詞： Nickel plating, Metallic nickel, Na2CO3, Retrieval, Wet process, Thermit method
相關次數： 點閱：13  下載：0 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 本研究試圖以濕式處理方式，採碳酸鎳之形態回收PCB電鍍製程含鎳廢液中之鎳金屬物；並進一步考慮回收物貯放及運輸時之便利性及經濟效益，配合鋁熱法乾式回收鎳金屬之可行性。研究過程中評估濕式及乾式回收條件與經濟效益。
    碳酸鎳經鋁熱反應後，不僅可改善碳酸鎳貯放作業上受大氣潮解影響，更可就由高溫氧化形成鎳金屬錠，大幅提昇鎳金屬回收單價由172元/kg提升到751元/kg。

    This study tried to develop an effective retrieval method for retrieving nickel from nickel plating wastewater as NiCO3, or further as metallic nickel. The operational parameters of the processes were determined and evaluated, and the economic aspect was assessed of these two methods (i.e., wet method and wet method plus thermit method)
    In retrieving Ni from plating wastewater as NiCO3 by wet process, the processing costs 35 NT$ per kilogram of the products, however, the NiCO3 has a market value of 172NT$ per kilogram, showing that the wet retrieving process if beneficial. On the other hand, in retrieving Ni from plating wastewater as metallic Ni by wet process combined thermit process, the market price for metallic Ni is 751 NT$ per kilogram, outperforming the cost of 35NT$ (if waste aluminum and waste acid were used) or the cost of 193 NT$ (if pulverized aluminum scrap was used).

    目錄 第一章 前言---------------------------------------------1 1-1 研究緣起------------------------------------------1 1-2 研究目的與內容------------------------------------3 第二章 文獻回顧-----------------------------------------4 2-1 鎳廢液產出現況及資源化技術------------------------4 2-1-1鎳廢液來源------------------------------------4 1.電鍍鎳分類及製程分析--------------------------4 2.污水處理場含鎳污泥狀況及隱憂------------------7 2-1-2電鍍鎳廢液資源化技術--------------------------11 1.電離回收處理技術------------------------------11 2.薄膜回收處理技術------------------------------12 3.樹脂吸附處理技術------------------------------12 4.微生物處理技術--------------------------------13 5.流體化結晶法----------------------------------14 6.化學沉澱處理技術------------------------------15 2-2鋁熱熔融反應---------------------------------------23 2-2-1鋁熱反應熱力學--------------------------------24 2-2-2鋁熱熔融反應影響因素--------------------------28 1.點燃特性--------------------------------------28 2.反應物粒徑、反應物濃度、密度的影響------------29 2-2-3鋁熱反應於環工領域之運用----------------------31 2-3鎳污泥鋁熱熔融技術---------------------------------36 2-3-1鎳污泥鋁熱熔融技術原理------------------------36 2-3-2鋁熱熔融處理鎳污泥影響操作因素----------------36 1.鎳污泥成分------------------------------------37 2.鋁熱熔融劑配置比------------------------------38 3.鹽基度----------------------------------------38 4.溫度------------------------------------------39 2-4電鍍鎳鋁熱熔融後回收市場機制-----------------------42 2-4-1鎳金屬----------------------------------------42 2-4-2鋁熔渣----------------------------------------43 第三章 研究方法-----------------------------------------44 3-1研究架構-------------------------------------------44 3-2本研究實驗採用藥劑---------------------------------45 3-3本研究採用樣本-------------------------------------45 3-4本研究採用器具儀器-------------------------------48 3-5檢測及實驗方法-------------------------------------49 3-6實驗樣品調配---------------------------------------51 3-6-1試驗(一)碳酸鎳純化--------------------------51 3-6-2試驗(二)氫氧化鈉回收金屬鎳效益----------------55 3-6-3試驗(三)氧化鎳鋁熱反應------------------------56 3-6-4試驗(四) 鋁熱反應批次操作-----------------------57 3-6-5試驗(五)最佳反應條件產物TCLP分析--------------58 3-6-6試驗(六) 最佳反應條件產物視比重分析-----------58 3-6-7試驗(七)最佳反應條件產物濕式處理--------------58 3-6-4試驗(八)碳酸鎳鋁熱反應------------------------58 3-6-4試驗(九)碳酸鎳混合氧化鎳鋁熱反應--------------59 3-6-4試驗(十)氧化鎳驅使碳酸鎳鋁熱反應--------------59 3-6-4試驗(十一)氧化鎳面積改善驅使碳酸鎳鋁熱反應----60 第四章 結果與討論---------------------------------------63 4-1原物料基本性質分析結果-----------------------------63 4-1-1碳酸鎳物理性質---------------------------63 4-1-2碳酸鎳熱差分析---------------------------64 4-2添加碳酸鈉去除鎳金屬-------------------------------65 4-2-1不同pH值下含鎳廢液之鎳金屬回收率-------------66 4-2-2碳酸鎳泥夾雜不純物之去除----------------------69 4-2-3 pH值改變降低殘留雜物-------------------------70 4-2-4溫度改變去除殘留雜物--------------------------71 4-2-5清洗水量改變去除殘留雜物----------------------73 4-3含鎳廢液去除效益分析------------------------------75 4-3-1添加氫氧化鈉(NaOH)產生氫氧化鎳複合物----------76 4-3-2添加碳酸鈉(Na2CO3)產生碳酸鎳複合物------------76 4-3-3氫氧化鎳與碳酸鎳擷取效益比較----------------77 4.4鋁熱反應最佳鋁鎳配比操作---------------------------81 4.4.1不同鋁鎳配比鋁熱反應起始溫度------------------82 4.4.2不同鋁鎳配比之金屬回收率---------------------83 4.4.3 鋁/鎳反應物特性-------------------------------85 4.4.4鋁熱反應衍生問題-----------------------------88 4.4.5持續少量添加反應-----------------------------90 4.4.6濕式處理鋁熱反應產物--------------------------92 4.4.7 鋁鎳配比反應產物之毒性特性試驗----------------94 4.4.8 鋁熱反應產物熔渣特性試驗----------------------97 4.4.9 碳酸鎳鋁熱反應產物熔渣特性試驗----------------99 4.4.10鋁熱反應效益分析----------------------------102 4.4.11 PCB含鎳廢液濕式處理結合乾式鋁熱反應效益-----105 4.4.12與其他研究之比較----------------------------106 第五章 結論與建議--------------------------------------109 5.1濕式操作之最佳條件、產品特性及經濟效應-------------109 5.2乾式回收金屬鎳之最佳操作條件、產品特性及經濟效益---109 5.2.1乾式回收金屬鎳之最佳操作條件-----------------110 5.2.2乾式回收金屬鎳之產品特性---------------------110 5.2.3乾式回收金屬鎳之經濟效益---------------------110 參考文獻------------------------------------------------113 表目錄 表2-1鍍鎳浴槽種類表-------------------------------------5 表2-2厭氧下水污泥中含無機物含量分析表-------------------8 表2-3環保署廢棄物清理法：有害事業廢棄物認定標準---------9 表2-4微生物菌株吸附重金屬計量表-------------------------13 表2-5化學處理藥劑比較表---------------------------------18 表2-6各重金屬處理法特性分析表---------------------------21 表2-7氧化物還原反應時釋放之熱量-------------------------25 表2-8鋁熱反應之自由能、反應焓與絕對溫度-----------------27 表2-9氧化物特性比較表-----------------------------------28 表2-10氧化鉻濕式處理重金屬重量百分比--------------------34 表2-11鋁渣高溫燒結毒性特性溶出試驗檢測值----------------35 表2-12金屬熔融與結晶溫度點------------------------------37 表2-13鋁熱熔融考量問題彙總表----------------------------40 表3-1鋁粉試劑成分分析表---------------------------------47 表3-2試藥級硼酸成分分析表-------------------------------47 表3-3試藥級碳酸鋰成分分析表-----------------------------47 表3-4 濃硫酸試劑成分析表--------------------------------48 表3-5碳酸鎳最佳操作pH值檢測表--------------------------52 表3-6碳酸鎳沉澱物最佳操作溫度值檢測表-------------------52 表3-7鋁劑與氧化物配比檢測表-----------------------------56 表4-1含鎳廢液三成分分析表-------------------------------63 表4-2含鎳複合物物性彙整表-------------------------------65 表4-3不同pH值含鎳廢液之鎳金屬回收率--------------------66 表4-4氫氧化鎳化合物成分分析-----------------------------76 表4-5碳酸鎳化合物成本分析表-----------------------------77 表4-6碳酸鎳/氧化鎳價目表--------------------------------79 表4-7添加氫氧化鈉與添加碳酸鈉分析表---------------------80 表4-8鋁熱反應熔渣產物元素分析---------------------------89 表4-9鋁熱反應噴發產物元素分析---------------------------90 表4-10鋁熱熔融鎳金屬錠元素分析表------------------------92 表4-11濕式處理後鎳金屬錠元素比較分析表------------------93 表4-12鋁熱反應熔融物毒性特性溶出試驗檢測值--------------95 表4-13熔渣之體密度、視比重、視空隙率及吸水率-------------96 表4-14鋁熱反應產物稀酸溶融鋁氧化物分析表----------------99 表4-15碳酸鎳直接進行鋁熱反應金屬回收率-----------------100 表4-16氧化鎳置於碳酸鎳上部鋁熱反應金屬回收率-----------101 表4-17氧化鎳置於碳酸鎳上部鋁熱反應金屬回收率-----------102 表4-18與其他研究文獻比較---------------------------------108 圖目錄 圖2-1 電鍍鎳簡易流程圖----------------------------------6 圖2-2 鍍鎳槽槽液控制流程圖------------------------------7 圖2-3 產業污染潛值分析圖--------------------------------10 圖2-4 電透析電力耗費與TDS關係圖------------------------12 圖2-5 氫氧化鎳pH值變化曲線圖---------------------------15 圖2-6 凝結與膠凝作用圖----------------------------------17 圖2-7 簡易重金屬化學沉澱流程圖--------------------------19 圖2-8 金屬形成氧化物的自由能----------------------------24 圖2-9 壓緊密度與粒徑對燃燒速度的影響--------------------29 圖2-10 鋁熔劑配比反應曲線圖------------------------------30 圖2-11 鉻添加劑反應溫度圖--------------------------------31 圖2-12 熔渣三成分熔流點溫度分布圖------------------------39 圖2-13氫氧化鎳不同溫度金屬態呈現------------------------40 圖2-14 2001-2005年我國鎳錠進口變化-----------------------42 圖3-1 研究架構------------------------------------------46 圖3-2 毒性特性溶出程序圖--------------------------------49 圖3-3 碳酸鎳操作條件實驗流程圖--------------------------53 圖3-4 水溶液含硼酸物質不同pH特性分析-------------------54 圖3-5 氫氧化鈉回收金屬鎳效益分析------------------------55 圖3-6 試驗(三)乾式鋁熱處理流程圖------------------------57 圖3-7 試驗(八)碳酸鎳之鋁熱反應流程圖--------------------59 圖3-8 試驗(九)氧化鎳與碳酸鎳均勻混合之鋁熱反應流--------60 圖3-9 試驗(十)氧化鎳置於碳酸鎳上部之鋁熱反應流程--------61 圖3-10試驗(十一)氧化鎳置於碳酸鎳中心之鋁熱反應流程圖----62 圖4-1 碳酸鎳熱差重量分析圖------------------------------64 圖4-2 鎳金屬去除率與pH值關係圖-------------------------67 圖4-3 碳酸鎳沉降特性------------------------------------67 圖4-4 負60cmHg操作於不同pH值碳酸鎳泥含水率變化--------68 圖4-5 不同pH值變化對碳酸鎳鎳含量變化趨勢圖-------------68 圖4-6 碳酸鎳於pH值變化下夾雜硼含量濃度-----------------70 圖4-7 碳酸鎳於pH值變化下夾雜氯含量濃度-----------------70 圖4-8 碳酸鎳於pH值變化下夾雜鈉含量濃度-----------------70 圖4-9 碳酸鎳膠凝沉澱反應溫度改變硼殘留量----------------72 圖4-10 碳酸鎳膠凝沉澱反應溫度改變氯殘留量----------------72 圖4-11 碳酸鎳洗水量變化夾雜硼含量------------------------73 圖4-12 碳酸鎳洗水量變化夾雜氯含量------------------------73 圖4-13 含硼廢液於不同pH值SS含量變化---------------------74 圖4-14 過濾機制------------------------------------------75 圖4-15添加碳酸鈉效益分析圖------------------------------78 圖4-16添加氫氧化鈉效益分析圖----------------------------78 圖4-17 不同鋁鎳配比反應起點溫度分布圖--------------------83 圖4-18 90%氧化鎳物質不同鋁鎳配比金屬回收率分布圖---------84 圖4-19 90%氧化鎳物質不同鋁鎳配比其鋁熱反應溫度-----------85 圖4-20 62%氧化鎳物質不同鋁鎳配比金屬回收率分布圖---------85 圖4-21 鋁熱反應產物--------------------------------------86 圖4-22 鋁熱熔融反應產物SEM3000倍分析圖------------------86 圖4-23 鋁熱熔融反應產物XRD分析圖------------------------87 圖4-24 鋁熱熔融反應產物SEM1000倍分析圖------------------88 圖4-25 反應爐管壁附著物XRD分析圖------------------------89 圖4-26 鋁熱反應持續添加流程圖----------------------------90 圖4-27 鋁熱反應持續添加操作金屬錠產物SEM3000倍分析圖----91 圖4-28 鋁熱反應持續操作熔渣剖面孔洞化SEM100倍分析圖-----97 圖4-29 鎳回收效益評估-----------------------------------104 圖4-30理想碳酸鎳鋁熱熔融回收金屬-----------------------107

    參考文獻
    1. Guo-jun Li .et.al,Fabrication of Ni-coated Al2O3 powders by the heterogeneous precipitation method, Materials Research Bulletin 36, (2001) , 1307–1315 ,(2001)
    2. Fu-Rong Xiu.et.al, Electrokinetic recovery of Cd, Cr, As, Ni, Zn and Mn from waste printed circuit boards: Effect of assisting agents ,Journal of Hazardous Materials 170 (2009) 191–196,
    3. Daniele Malferrari.et.al,Heavy metals in sediments from canals for water supplying and drainage:Mobilization and control strategies ,Journal of Hazardous Materials 161 (2009) 723–729
    4. Heinz Seidel .et.al,E.ect of di.erent types of elemental sulfur on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments ,Chemosphere 62 (2006) 1444–1453
    5. Jian-feng Peng .et.al,The remediation of heavy metals contaminated sediment ,Journal of Hazardous Materials 161 (2009) 633–640
    6. Li-Jyur Tsai.et.al,Effect of temperature on removal of heavy metals from contaminated river sediments via bioleaching ,Water Research 37 (2003) 2449–2457
    7. Jianlong Wang .et.al,Biosorbents for heavy metals removal and their future ,Biotechnology Advances 27 (2009) 195–226
    8.Sarabjeet Singh Ahluwalia .et.al,Microbial and plant derived biomass for removal of heavy metals from wastewater, Bioresource Technology 98 (2007) 2243–2257
    9.D.A. Kulik .et.al,(Ca,Sr)CO3 aqueous–solid solution systems: From atomistic simulations to thermodynamic modeling, Physics and Chemistry of the Earth 35 (2010) 217–232
    10.Ying Huang.et.al,Analysis of continuous solvent extraction of nickel from spent electroless nickel plating baths by a mixer-settler,Journal of Hazardous Materials 164 (2009) 1228–1235
    11.Jin-Xing Kang .et.al,In.uence of electrodeposition parameters on the deposition rate and microhardness of nanocrystalline Ni coatings, Surface & Coatings Technology 203 (2009) 1815–1818
    12.Unggul Priyanto .et.al,Liquefaction of Tanito Harum coal with bottom recycle using FeNi and FeMoNi catalysts supported on carbon nanoparticles, Fuel Processing Technology 79 (2002) 51–62
    13.Patrick Fricoteaux .et.al,In.uence of substrate, pH and magnetic .eld onto composition and current e.ciency of electrodeposited Ni–Fe alloys, Journal of Electroanalytical Chemistry 612 (2008) 9–14
    14.Ching-Hwa Lee,Melting of municipal solid waste incinerator .y ash by waste-derived thermite reaction, Journal of Hazardous Materials 162 (2009) 338–343
    15.A. Fakhru’l-Razi .et.al,Application of membrane-coupled sequencing batch reactor for oil.eld produced water recycle and bene.cial re-use,Bioresource Technology 101 (2010) 6942–6949
    16.Seong-Rin Lim .et.al,Human health and ecological toxicity potentials due to heavy metal content in waste electronic devices with .at panel displays, Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 251–259
    17.Junsheng Liu.et.al,Preparation of zwitterionic hybrid polymer and its application for the removal of heavy metal ions from water, Journal of Hazardous Materials 178 (2010) 1021–1029
    18.R. Shpiner.et.al,Treatment of oil.eld produced water by waste stabilization ponds:Biodegradation of petroleum-derived materials, Bioresource Technology 100 (2009) 6229–6235
    19.Thanh Wang .et.al,Use of scalp hair as indicator of human exposure to heavy metals in an electronic waste recycling area, Environmental Pollution 157 (2009) 2445–2451
    20.John Davidson .et.al,Heavy metal and waste metabolite accumulation and their potential effect on rainbow trout performance in a replicated water reuse system operated at low or high system .ushing rates Aquacultural Engineering,2009
    21.Kubashevski,O.,Alcock,CB.,and Spencer,P.J.Materials Thermochemistry,Pergamon Press,1993
    22.Balakir,E.A.,Bushuev,YU.G,Bareskov,N.A.,Kosyakin,A.E.,Kudryavtsev,YU.V..,Fedorova,O.N.,ibid.vol 11,pp36,1975
    23.Jin Young Lee .et.al, Nickel recovery from spent Raneynickel catalyst through dilute sulfuric acidJournal of Hazardous Materials 176 (2010) 1122–1125, 2009
    24.LEI CHOU,Comparative study of the kinetics and mechanisms of dissolution of carbonate minerals,Chemical Geology,78(1989)269-282,1989
    25.Kae-Long Lin.et.al,Melting of municipal solid waste incinerator fly ash by waste-derived thermite reaction,Journal of Hazardous Materials 162(2009)338-343,2009
    26.Dinesh Goyal.et.al,Microbial and plant derived biomass for removal of heavy metal from wastewater,Bioresource Technology 98(2007) 2243-2257,2006
    27. 周珊珊,工業廢水處理性能提升與自主管理,工業技術研究院,2011
    28.村上忠弘與石田貴榮,污泥熔融に系ゐ指標檢討,下水道協會誌,Vol.26,No.300,1989
    29.王俊傑，KOH活化法裂解都市下水污泥生成吸附劑之研究，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，2008
    30.邱信菖，攪拌系統中膠体顆粒凝絮機制與穩態分析，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，2005
    31.梁德明,薄膜相關新技術用於電導度控制技術及處理成本分析,工研院環安中心環科組污防室,2003
    32.楊國卿,印刷電路板業廢水處理系統化學混凝效能提升之研究，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，2006
    33.柳克強, Through Mask Plating,國立清華大學 工程與系統科學系,
    34.楊喬宇,探討哈耳電壓與水磁化變數之關係及其對水泥漿抗壓強度之影響，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，2004
    35.姚品全,奈米材料與奈米結構,大葉大學,2005
    36.林哲昌、朱敬平,以污泥調理提升脫水效率,財團法人中興工程顧問社環境工程研究中心,2009
    37.張添晉,事業(工業)污泥之特性及資源再利用，國立台北科技大學環境工程與管理研究所,2009
    38.陳鎮坤,水回收再利用之經濟效益研究以印刷電路板業為例,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2005
    39.楊叢印,結合電過濾/電透析技術處理CMP廢水並同步產製電解水之研究,博士論文,國立中山大學環境工程研究所,2003
    40.吳俊哲,高級淨水程序應用於造紙工業二級放流水回收再利用之研究,碩士論文,逢甲大學環境工程研究所,2004
    41.林何印,超濾與逆滲透薄膜程序處理及回收工業廢水之研究,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2005
    42.張孝煒,甲醇製備氫氣在薄膜反應器之模擬，碩士論文,國立中央大學化學工程與材料工程研究所,2004
    43.蔡鳳卿,粒子黏著於生物膜所引發的細胞攝入作用之物理研究 ,碩士論文,國立中央大學生物物理研究所,2007
    44.朱敬平, 廢水污泥脫水減量與熱化學轉換利用,財團法人中興工程顧問社環境工程研究中心,2010
    45.李九龍,鎳廢液處理與回收之研究,龍華科技大學學報第25期,2008
    46.高國源,廢棄物衍生鋁熱熔融劑處理鉻污泥,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2008
    47.邱英嘉,都會下水污泥及其焚化灰渣之輕質材料化研究,博士論文,國立中央大學環境工程研究所,2004
    48.劉志忠,流體化床結晶除磷技術之回顧與評析,國立中央大學環境工程學刊 第四期 第21~35頁,1997
    49.李茂松,流體化床結晶技術在無機廢水處理上應用之研究,碩士論文,中原大學化學學系,2002
    50.李寶珍,半導體金屬、硝酸銅、硝酸錳、硝酸鎳和硝酸鉛對V79中國頰鼠廢棄胞之細胞-遺傳毒性的研究,碩士論文,中山醫學院醫學研究所，2005
    51.陳昌欲,鎳的毒性研究：脂質過氧化作用與抗氧化物效應之探討,博士論文,高雄醫學院醫學研究所，1998
    52.劉昉、張昭,碳酸鎳沉澱過程的研究以及介孔氧化鎳的製備,電子元件與材料第八期,72~73頁，中國電子學會會刊,2008
    53.阮江溥,廢棄物衍生Thermite熔融劑之研究,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2005
    54.許琇婷,濕式冶煉鉻污泥配置廢棄物衍生鋁熱溶融劑回收鉻金屬之研究,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2010
    55.鍾宇翔,廢棄物鋁熱反應熔融處理焚化飛灰-熔渣基本特性研究,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2006
    56.許樹恩、陳崇一、陳新仁,自發反應合成,陶瓷技術手冊(上)，第181~187頁,1994
    57.王金鐘,鋁渣骨材混泥土作為道路基底層再利用之工程特性研究,2008
    58.金屬材料快報-鎳金屬99年8月刊,金屬材料中心,2010
    59.龍誠東、周更生，化學沉澱法制備奈米氫氧化鎳粒子及其性質分析，清華大學化學工程系，2009
    60.牟中原、黃俊傑、郭清癸,金屬奈米粒子的製造，物理雙月刊(第23卷六期),2001

    QR CODE
    :::