一种线路板生产废水蒸发结垢物的清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及蒸发结垢物清洗技术领域，特别是涉及一种线路板生产废水蒸发结垢物的清洗剂，以及制备该清洗剂的制备方法。

背景技术

线路板是电子产品的重要组成部分，随着电子产品消费需求的日益增加，电子产品的生产规模也在不断扩大，线路板的生产也在与日俱增。线路板的生产过程用水量大，废水污染物种类多，组分复杂，含有多种以离子及络合离子形式存在的重金属、有机高分子化合物及各种有机添加剂，废水毒性大，是较难处理的工业废水。对此废水采用蒸发浓缩的方式是一种有效的解决方法，而在众多的蒸发方法中，尤以MVR(蒸汽机械再压缩)蒸发对废水进行蒸发浓缩最为有效。MVR蒸发器，因其节能降耗，运行成本低，已成为了众多行业处理废水以及生产过程中的首选设备。将线路板废水进行MVR蒸发浓缩进行处理，能将废水中的有害物质富集在小部分的浓缩液中，更易于后续的处理。

然而，由于线路板生产废水中含有大量的重金属离子，如镍，铬等，而在蒸发浓缩的过程中会产生难溶的结垢物，常规的酸洗或碱洗的清洗效果均不理想，结垢物附着在蒸发系统的换热器上会影响换热效率，从而使蒸发量下降，不利于线路板生产废水的全流程工艺处理；此外，频繁结垢也不利于设备的稳定运行，拆洗换热器更是会大大增加了工人的劳动强度。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种线路板生产废水蒸发结垢物的清洗剂，其能有效清除蒸发结垢物，清洗效果好。

一方面，本发明提供一种线路板生产废水蒸发结垢物的清洗剂，由10％氨水、络合剂、清洗助剂、表面活性剂、分散剂、缓蚀剂和去离子水组成。

进一步地，按质量百分比计：所述10％氨水占比20％-45％、所述络合剂占比0.5％-2％、所述清洗助剂占比2％-4％、所述表面活性剂占比0.1％-0.2％、所述分散剂占比0.5％-1％、所述缓蚀剂占比0.1％-0.2％，以及所述去离子水占比47.7％-76.8％。

进一步地，所述络合剂为EDTA-4Na(乙二胺四乙酸四钠)、EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠)和三乙醇胺中的至少一种。

进一步地，所述清洗助剂为碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种。

进一步地，所述表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和磺化琥珀酸二辛脂钠盐中的至少一种。

进一步地，所述分散剂为多聚磷酸钠、六偏磷酸钠和苹果酸钠中的至少一种。

进一步地，所述缓蚀剂为聚天冬胺酸和HEDP中的至少一种。

另一方面，本发明提供一种制备上述清洗剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将10％氨水、络合剂和分散剂加入去离子水中并搅拌，得到透明状溶液；

S2：将表面活性剂、清洗助剂和缓蚀剂加入所述透明状溶液中，并搅拌均匀，得到清洗剂。

进一步地，步骤S1中，将所述10％氨水、所述络合剂和所述分散剂依次加入所述去离子水中。

进一步地，步骤S2中，将所述表面活性剂、所述清洗助剂和所述缓蚀剂依次加入所述透明状溶液中。

相较于现有技术，本发明所述的线路板生产废水蒸发结垢物的清洗剂，通过10％氨水、络合剂和清洗助剂之间的协同作用，有效溶解线路板生产废水蒸发结垢物中的重金属离子，并配合表面活性剂、分散剂和缓蚀剂，在极大提升对结垢物清洗效果的同时，保护蒸发系统的金属材料不被腐蚀。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明实施例3的清洗剂与对比实施例1-4的清洗剂对结垢物的清洗效果对比图；

图2为本发明实施例3的清洗剂与对比实施例10的清洗剂对结垢物的清洗效果对比图。

具体实施方式

线路板生产废水主要包括Cu、Ni、Ag和Cr等重金属，同时包括CN-(氰离子)、部分COD(化学需氧量)(2000mg/L)，以及氨氮，其中，占比最大的是重金属镍离子。由于线路板生产废水含有大量重金属离子，因此，在采用蒸发浓缩工艺，尤其采用MVR蒸发工艺对其进行浓缩处理时，在蒸发的过程中会在蒸发器的换热板上析出结垢物，该结垢物的主要组分为羟基氧化镍，当羟基氧化镍混合其他金属离子结垢时，会堆叠致密，使用常规的酸或碱的清洗剂的清洗效果很差。

为此，本发明提供一种清洗剂，用于清洗线路板生产废水蒸发后形成的结垢物，其由10％氨水、络合剂、表面活性剂、清洗助剂、分散剂、缓蚀剂和去离子水组成。其中，上述各组分按质量百分比计：10％氨水占比20％-45％、络合剂占比0.5％-2％、清洗助剂占比2％-4％、表面活性剂占比0.1％-0.2％、分散剂占比0.5％-1％、缓蚀剂占比0.1％-0.2％，以及去离子水占比47.7％-76.8％。

具体地，10％氨水与结垢物中的重金属离子(如铜、镍、铬等)发生络合反应，当10％氨水过量时，不溶性物质转化为络合离子而溶解，使得重金属离子从结垢物中分离出来，从而能逐渐溶解结垢物，同时，10％氨水也有利于维持碱性的反应环境。

络合剂为EDTA-4Na(乙二胺四乙酸四钠)、EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠)和三乙醇胺中的至少一种。络合剂通过络合作用与结垢物中的重金属离子发生反应，生成可溶性盐，从而使结垢物由很好的溶解性。

清洗助剂为碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种。由于上述络合剂EDTA-4Na、EDTA-2Na、三乙醇胺的pH在10-11之间时，络合剂的络合能力最强，且生成的配位产物最稳定，因此，清洗剂中加入适量的清洗助剂，可以为络合剂提供合适浓度的碱度，将清洗剂溶液的pH稳定在此范围内，有助于激发络合反应，提升清洗效果。实际上，在反应的过程中，如果反应环境的碱性太高，结垢物中的金属离子又会沉淀，覆盖在原结垢物上。碳酸氢铵或碳酸氢钠具有很强的酸碱缓冲能力，可以和酸反应，也可以和碱反应，相较于氢氧化钠等碱性更强的物质，采用碳酸氢铵或碳酸氢钠可维持反应环境始终保持在稳定的碱性条件下，避免反应环境由于碱性过强，导致清洁效果变差。

表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和磺化琥珀酸二辛脂钠盐中的至少一种。表面活性剂通过使清洗剂的表面张力显著下降，提供了清洗剂中各组分之间的乳化能力，使得清洗剂中各组分更有效地混合，从而更容易渗透进入结垢物当中，进而使得反应更加完全。

分散剂为多聚磷酸钠、六偏磷酸钠和苹果酸钠中的至少一种。分散剂有助于屏蔽电荷、防沉和降粘，使得结垢物快速从蒸发器的换热版上被剥离，同时，可防止已溶解的结垢物二次析出和粘连。

缓蚀剂为聚天冬胺酸和HEDP(羟基乙叉二膦酸)中的至少一种。缓蚀剂通过在蒸发器的金属表面形成一层缓蚀膜，以对金属材质进行保护，在清洗剂中添加缓蚀剂可保护蒸发系统中的钛材以及其他金属部件不被腐蚀。

在本发明的清洗剂中，10％氨水首先在清洗的前期溶解结垢物表面堆叠的金属离子，使得结垢物产生更多孔隙，便于清洗剂能渗透至结垢物内部。清洗剂逐渐渗透到结垢物内部后，清洗剂中的络合剂进与结垢物中难容的重金属离子发生络合作用，进一步溶解重金属离子；络合剂在pH10～11的碱性环境中能发挥最大的络合作用，而清洗助剂和氨水又共同作用使得反应环境始终维持在碱性条件(pH10～11)，从而激发络合剂发挥最大的络合作用。因此，通过10％氨水、络合剂和清洗助剂之间的协同作用，极大地提高清洗剂对蒸发结垢物的清洗效果。

以下通过3个实施例和12个对比实施例说明本发明的清洗剂的有益效果。

实施例1-3

首先，按如下表1所示的组分以及质量百分比配备实施例1-3的清洗剂；

表1

然后，将实施例1-3配制的清洗剂在常温(25℃)下同时对相同质量的线路板生产废水蒸发后得到的结垢样溶解120min。溶解120min后，将混合物倒入漏斗中进行过滤，过滤彻底后将滤饼放入真空干燥箱内进行烘干，取出冷却，称量，计算出溶垢率。其中，溶垢率的计算公式如下：

r＝(m

式中，r表示溶垢率，％；m

表2

由表2中各实施例的溶垢率可知，实施例1-3的清洗剂对线路板生产废水蒸发后的结垢物的溶垢率均达到85％以上，可见，本发明的清洗剂对线路板生产废水蒸发后的结垢物的清洗效果好，其中，实施例3为最佳实施例。

对比实施例1-4

首先，按如下表3所示的组分以及质量百分比配备对比实施例1-4的清洗剂；

表3

然后，将对比实施例1-4配制的清洗剂在常温(25℃)下同时对与实施例1-3质量相同的结垢样溶解120min。溶解120min后，将混合物倒入漏斗中进行过滤，过滤彻底后将滤饼放入真空干燥箱内进行烘干，取出冷却，称量，通过上述溶垢率的计算公式分别计算出对比实施例1-4的溶垢率。这里需要说明的是，对比实施例1-4使用的结垢样为与实施例1-3中所使用的同一批次线路板生产废水蒸发所得的结垢样。实施例3和对比实施例1-4溶垢率的对比如表4所示：

表4

对比实施例1-4实际为传统的酸性或碱性清洗剂。图1示出了实施例3的清洗剂与对比实施例1-4的清洗剂溶解结垢样后的溶解情况。由图1可以直观地看到，实施例3中的溶液异常浑浊，说明结垢样已经被清洗剂溶解；而对比实施例1-4中的溶液较为清澈透明，溶液中的结垢样(图中水杯内的黑色固体物)几乎没有什么变化，说明对比实施例1-4的清洗剂并未溶解结垢样。而由表4所示的溶垢率可知，实施例3对结垢物的溶垢率远远大于对比实施例1-4的溶垢率。由此可看出，实施例3的清洗剂对线路板生产废水蒸发后的结垢样的清洗效果远远超过对比实施例1-4中传统的酸性或碱性清洗剂的清洗效果。

对比实施例5-9

首先，按如下表5所示的组分以及质量百分比配备对比实施例5-9的清洗剂；

表5

/>

然后，对比实施例5-9配制的清洗剂在常温(25℃)下同时对与实施例1-3质量相同的结垢样溶解120min。溶解120min后，将混合物倒入漏斗中进行过滤，过滤彻底后将滤饼放入真空干燥箱内进行烘干，取出冷却，称量，再通过前述溶垢率的计算公式分别计算出对比实施例5-9的溶垢率。这里需要说明的是，对比实施例5-9使用的结垢样为与实施例1-3中所使用的同一批次线路板生产废水蒸发所得的结垢样。实施例3和对比实施例5-9的溶垢率对比如表6所示：

表6

由表5可见，与本发明实施例3相比，对比实施例5-7与实施例3的区别在于：对比实施例5清洗剂中没有添加络合剂和清洗助剂，对比实施例6清洗剂中没有添加10％氨水和络合剂，而对比实施例7清洗剂中没有添加10％氨水和清洗助剂，除此之外，对比实施例5-7清洗剂中的表面活性剂、分散剂、缓蚀剂和去离子水均及其质量百分比均与实施例3相同。由表6可见，对比实施例5的溶垢率仅为36.8％，对比实施例6的溶垢率仅为23.6％，对比实施例7的溶垢率也仅为27.4％，而实施例3的溶垢率是对比实施例5-7的2.5倍以上。

由表5可见，与本发明实施例3相比，对比实施例8-9与实施例3的区别在于：对比实施例8清洗剂中没有添加10％氨水，而是添加了等量的三乙醇胺，其他组分和质量百分比与实施例3相同；而对比实施例9清洗剂中也没有添加10％氨水，而是添加了等量的氢氧化钠。由表6可见，对比实施例8和对比实施例9的溶垢率分别为37.2％和30.8％，也远远低于实施例3的溶垢率。

由上述溶垢率对比分析可以看出，本发明清洗剂中的10％氨水、络合剂和清洗助剂具有协同作用，能极大地提高对线路板生产废水蒸发后的结垢样的清洗效果。而氢氧化钠、络合剂和清洗助剂之间并不具有协同作用，络合剂和清洗助剂之间也不具有协同作用。

对比实施例10-12

首先，按如下表7所示的组分以及质量百分比配备对比实施例10-11的清洗剂；

表7

然后，对比实施例10-12配制的清洗剂在常温(25℃)下同时对与实施例1-3质量相同的结垢样溶解120min。溶解120min后，将混合物倒入漏斗中进行过滤，过滤彻底后将滤饼放入真空干燥箱内进行烘干，取出冷却，称量，计算出溶垢率。这里需要说明的是，对比实施例10-12使用的结垢样为与实施例1-3中所使用的同一批次线路板生产废水蒸发所得的结垢样。实施例3和对比实施例10-12的溶垢率对比如表8所示：

表8

对比实施例10和11为现有的混合清洗剂，其中，对比实施例10中的清洗剂含有氢氧化钠作为碱性物质，而对比实施例11的清洗剂含有氨水作为碱性物质。对比实施例12是在对比实施例10的基础上添加了10％的氨水，而其他组分及其质量百分比均与对比实施例10相同。

图2示出了实施例3的清洗剂与对比实施例10的清洗剂溶解结垢样的溶解情况。由图2可以直观地看到，对比实施例10中的溶液带有一点颜色，但还是较为清澈，还能清楚地看到溶液中的结垢样(图中水杯内的黑色固体物)，说明对比实施例10的清洗剂并未完全溶解结垢样。而由表8可见，与实施例3相比，无论是含氢氧化钠作为碱性物质的对比实施例10，还是含氨水作为碱性物质的对比实施例11，其溶垢率均远远低于实施例3，说明现有的混合清洗剂对线路板生产废水蒸发后的结垢物的清洗效果远不如本发明的清洗剂。而在对比实施例10的基础上添加了氨水的对比实施例12，虽然其溶垢率相较于对比实施例10和对比实施例11有所提高，但还是远远低于实施例3。

此外，本发明还提供一种制备上述清洗剂的制备方法，包括以下步骤：

S0：按质量百分比配置以下组分：10％氨水、络合剂、表面活性剂、清洗助剂、分散剂、缓蚀剂和去离子水；

具体地，10％氨水占比20％-45％、络合剂占比0.5％-2％、清洗助剂占比2％-4％、表面活性剂占比0.1％-0.2％、分散剂占比0.5％-1％、缓蚀剂占比0.1％-0.2％，以及去离子水占比47.7％-76.8％。

S1：将10％氨水、络合剂和分散剂加入去离子水中并搅拌，得到透明状溶液；

具体地，将10％氨水、络合剂和分散剂依次加入去离子水中搅拌，直至各组分完全溶解，得到透明状溶液，其中，搅拌速率为50r/min，搅拌时间为40min。

S2：将表面活性剂、清洗助剂和缓蚀剂加入所述透明状溶液中，并搅拌均匀，得到清洗剂。

具体地，将表面活性剂、清洗助剂和缓蚀剂依次加入所述透明状溶液中，并搅拌均匀，得到清洗剂，其中，搅拌速率为60r/min，搅拌时间为100min。

在步骤S1中，由于配制清洗剂时充分考虑到各组分的粘稠度与溶解性，故先入加主要成分之一的10％氨水，以提供大量的溶剂；而由于络合剂和分散剂粘度较大，不易充分混合溶解，因此加在其他组分之前，先将络合剂和分散剂添加至氨水溶液中，通过搅拌将溶液中各物质均匀分散，分散越均匀，清洗效果越好。而在步骤S2中，由于清洗助剂更易溶解，因此先添加易溶解的清洗助剂和缓蚀剂，最后再加入表面活性剂，以能更有效地混合其他组分，同时也避免长时间搅拌产生泡沫，而影响清洗剂的清洗效果。

相较于现有技术，本发明所述的线路板生产废水蒸发结垢物的清洗剂通过10％氨水、络合剂和清洗助剂之间的协同作用，有效溶解线路板生产废水蒸发结垢物中的重金属离子，并配合表面活性剂、分散剂和缓蚀剂，在极大提升对结垢物清洗效果的同时，保护蒸发系统的金属材料不被腐蚀。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。