Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hóa

Với mục tiêu xử lý môi trường và thu hồi kim loại từ nguồn bùn thải điện tử, luận án “Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hóa” tập trung nghiên cứu thu hồi đồng từ bùn thải của quá trình sản xuất bản mạch điện tử bằng công nghệ thuỷ luyện với các bước công nghệ cụ thể là hòa tách, chiết tách và điện phân thu hồi triệt để đồng (nồng độ Cu2+ sau thu hồi còn nhỏ hơn 2ppm)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằng phương pháp điện hóaMỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của đề tài:Hiện nay, ngành công nghiệp điện tử đang phát triển mạnh mẽ, đồng thời cũngthải ra môi trường một lượng lớn chất thải [9, 14, 16]. Bùn thải là sản phẩm thu đượcthu từ quá trình kết tủa nước thải công nghiệp[9]. Theo số liệu thống kê, châu Âuphát thải ra khoảng 105 tấn chất thải mỗi năm [14] và của toàn thế giới là 10 6 tấn[16]. Phương pháp xử lý bùn thải chính hiện nay là chôn lấp, tuy nhiên cách này sẽgây ra ô nhiễm môi trường thứ cấp. Hơn nữa, lượng kim loại, đặc biệt là đồng, trongbùn thải chứa hàm lượng khá cao (khoảng 10-30%) [19, 35, 71]. Bên cạnh đó, cácnguồn tài nguyên thiên nhiên trên thế giới ngày càng bị thu hẹp, việc khai thác mỏvà chế biến khoáng sản đem lại những tác động vô cùng to lớn với môi trường. Chínhvì vậy, việc nghiên cứu để thu hồi các nguyên liệu, mà cụ thể ở đây là thu hồi đồngtừ bùn thải của quá trình sản xuất bản mạch điện tử đem lại nhiều lợi ích, không chỉtrên khía cạnh kinh tế mà cả trên khía cạnh bảo vệ môi trường và nguồn lợi tự nhiên.Có nhiều phương pháp để thu hồi kim loại như kết tủa, xử lý bằng plasma, hỏaluyện, thuỷ luyện...[31, 32, 34-38, 40, 41, 44-46, 50, 51, 55, 63, 65, 78, 81, 101] nhưngcông nghệ thuỷ luyện (gồm hòa tách và điện phân) lại cho thấy ưu điểm vượt trội khitỷ lệ thu hồi cao, năng lượng tiêu thụ thấp, đồng thu được có độ tinh khiết cao và làcông nghệ được đánh giá là thân thiện với môi trường [28, 35-37, 55, 62, 103].Song song với quá trình thực nghiệm điện phân thu hồi đồng, việc mô hình hóaquá trình này cũng được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm [13, 24, 25, 58,66, 79, 84, 98-99]. Ưu điểm nổi trội của việc mô hình hóa là giúp chúng ta tính toánđược các thông số quá trình điện phân như điện thế thùng, tỷ lệ thu hồi, năng lượngtiêu thụ riêng... khi thay đổi thành phần dung dịch và chế độ điện phân. Ngoài ra, nócòn giúp chúng ta hiểu về bản chất động học, nhiệt động học của quá trình điện phân.Có nhiều phương pháp để mô phỏng, việc mô phỏng dựa trên công cụ Matlab vừađơn giản, vừa có những nghiên cứu sâu hơn về các quá trình điện hóa nên đã đượcsử dụng trong luận án.Với mục tiêu xử lý môi trường và thu hồi kim loại từ nguồn bùn thải điện tử, luậnán “Nghiên cứu thu hồi kim loại đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử bằngphương pháp điện hóa” tập trung nghiên cứu thu hồi đồng từ bùn thải của quá trìnhsản xuất bản mạch điện tử bằng công nghệ thuỷ luyện với các bước công nghệ cụthể là hòa tách, chiết tách và điện phân thu hồi triệt để đồng (nồng độ Cu2+ sau thuhồi còn nhỏ hơn 2ppm), đồng thời xây dựng mô hình toán học cho quá trình điệnphân đó. Ngoài ra, mục tiêu của việc thu hồi kim loại đồng từ bùn thải không chỉphục vụ mục tiêu kinh tế mà chúng tôi đề cao mục tiêu môi trường, kết tủa tối đalượng đồng có trong dung dịch sau hòa tách trước khi thải ra môi trường. Đối vớiquy trình điện phân bằng điện cực phẳng thông thường, việc kết tủa đồng trong dungdịch có giới hạn. Mật độ dòng điện kết tủa đồng phụ thuộc vào nồng độ kim loại cótrong dung dịch, khi nồng độ đồng trong dung dịch giảm tới một giới hạn nhất định,cần phải giảm mật độ dòng điện phân để tránh hiện tượng quá dòng giới hạn gây1thoát khí, giảm hiệu suất dòng điện và kết tủa dạng bột bở. Một trong những giảipháp cho vấn đề này là thiết bị điện phân hỗn hợp kết hợp giữa thiết bị điện phânbản cực phẳng và thiết bị điện cực xốp (Thiết bị điện phân Porocell) [100-102].Nội dung của luận án:- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hòa tách đồng từ bùn thải quá trìnhsản xuất bản mạch điện tử.- Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện của quá trình hòa tách đồng bằng phươngpháp quy hoạch thực nghiệm.- Nghiên cứu quá trình điện phân thu hồi đồng trong hệ thiết bị điện phân hỗn hợp(thiết bị điện phân bản cực phẳng và thiết bị điện phân Porocell).- Nghiên cứu mô hình hóa quá trình điện phân thu hồi đồng.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:Luận án đã nghiên cứu một cách có hệ thống quy trình công nghệ tái chế đồngtừ bùn thải của quá trình sản xuất bản mạch điện tử bằng phương pháp thuỷ luyện.Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình hòa tách, chiết tách và quátrình điện phân thu hồi đồng đã được tiến hành nghiên cứu. Ngoài ra, luận án còn tốiưu hóa quá trình hòa tách bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm và mô hìnhhóa quá trình điện phân thu hồi đồng. Các kết quả nghiên cứu của luận án là các sốliệu mới, có giá trị về mặt lý luận cũng như thực tiễn. Luận án đóng góp kiến thứcvào cơ sở dữ liệu khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý môi trường bằng phươngpháp điện hóa. Luận án cũng có tính thực tiễn cao bởi xử lý bùn thải điện tử đang lànhu cầu cấp thiết của cả thế giới, cũng như ở Việt Nam. Công nghệ đưa ra không chỉgiúp thu hồi được một lượng đồng đáng kể có giá trị kinh tế cao, tái sử dụng đượcaxit cho quá trình hò ...