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姓名 陳志耕(Chin-keng Chen) 查詢紙本館藏 畢業系所 環境工程研究所在職專班 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)相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 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。
摘要(英) 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).
關鍵字(中) ★ 鋁熱反應
★ 濕式處理
★ 鎳金屬回收
★ 碳酸鎳關鍵字(英) ★ Nickel plating
★ Metallic nickel
★ Na2CO3
★ Retrieval
★ Wet process
★ Thermit method論文目次 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 參考文獻
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指導教授 王鯤生(Kuen-sheng WANG) 審核日期 2011-7-19 推文 plurk
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