三氯化铁危废资源化利用研究

0 前言

我国在经济快速发展的同时，也面临多种环境污染，其中危险废弃物（以下简称“危废”）是不可忽视的环境污染之一。随着工业化进程的加快，我国危废产生的种类与数量也越来越多。根据《中国统计年鉴》，我国2017年的危废产生量5 347．30万t，2018年危废产生量6 936．89万t，2019年危废产生量6 581．45万t，2020年危废产生量7 281．81万t，由此可见，危废产生量呈现逐年稳中有增的局面，那么如何处置逐年增加的危废，也是政府亟须解决的问题。目前危废的处置方法主要有减量化、无害化和资源化。减量化需要企业提升生产技术水平，减少危废量的产生。无害化处置方法主要包括填埋和焚烧，但是填埋会占用大量土地资源，焚烧会对环境产生严重的二次污染。而资源化是将危废作为生产的原材料进行再利用的过程，资源化利用将会是危废处理的一个未来发展趋势。

成品溶剂类危废是全国危废种类的最大量之一，其中三氯化铁溶液是比较常见的一种成品溶剂类危废。三氯化铁废液有其自身的优越性，价格比固体三氯化铁成本低50%左右，而且避免了配置过程中的安全性问题。经过大量的资料搜集和现场调研，发现目前三氯化铁溶液资源化利用的方向主要为蚀刻工艺和废水处理。电子工业线路板蚀刻工艺过程中产生蚀刻废液，如果将蚀刻废液作为危废焚烧，除了会产生高额的危废处理费用外，还会因为焚烧过程中产生的二噁英等废气对环境造成二次污染。如果将蚀刻废液再次利用，不仅为企业节省大量的危废处置成本，又减少了对环境的污染，同时也降低了能耗。如果在蚀刻液资源化利用的过程中产生了可以售卖的副产品，则为企业带来了经济效益。

很快，我见到了这名学生。长睫毛、大眼睛，头发浓而密。她和我的一对儿儿女差不多大，正该是青春无敌、神采飞扬的年纪，此刻写在脸上的却满是痛苦、拘谨和不安。简单的交流、疏导，排除她思想上的包袱后，我和阿孜姑带她去到医院。

1 现状

1.1 蚀刻废液资源化利用

三氯化铁蚀刻液可以用于金属蚀刻，蚀刻对象包括铜、不锈钢、铝等材料，常用于印染滚筒刻花、电子工业线路板、荧光数字筒等领域

。蚀刻工艺过程中会产生大量的三氯化铁蚀刻废液，如果蚀刻废液不及时排出将可能影响蚀刻效果，所以必须周期性地将蚀刻液从系统中排出

。

以线路板厂利用三氯化铁蚀刻铜工艺为例，蚀刻过程中发生的化学反应主要是Cu+2FeCl

=Cu-Cl

+2FeCl

。所以，蚀刻废液的主要成分是铜、三氯化铁和亚铁，其中铜的含量较低，一般为8%左右。资源化利用三氯化铁蚀刻废液，原理是在三氯化铁蚀刻废液中加入铁粉，可以置换出单质铜，化学反应方程主要是Fe+CuCl

=FeCl

+Cu。如果铁粉过量，则会继续发生化学反应，产生大量的亚铁盐，化学反应方程是Fe+2FeCl

=3FeCl

。如果往系统中通入一定量的氯气，则亚铁盐会被再次氧化为三氯化铁溶液，可以重复用于蚀刻工艺，实现三氯化铁溶液的循环利用

。

在P-SSHI电路中,若同步开关闭合持续时间无法准确跟随L-C振荡半周期,会使Δt增大,从而造成式(4)中〈io(t)〉和式(5)中η减小,即电路的能量俘获效率降低。由此可见,精准的开关控制可以有效提高压电能量俘获效率。

工业污水处理工艺中常用三氯化铁除磷，原理主要为沉淀形成、沉淀凝聚、沉淀絮凝及固液分离。有研究认为，污水中的磷酸根（PO

）与金属离子生成的含磷混合物质是化学沉淀除磷过程中的主要沉淀物。投加的三氯化铁在污水中产生的化学反应主要是Fe

+PO

→FePO

（铁磷化合物）、Fe

+3OH

→Fe（OH)

。

1.2 资源化利用于废水处理站

如果在蚀刻废液中通入氯气来制取三氯化铁，则需要注意氯气的安全使用。氯气是有强烈刺激性的剧毒气体，储存过程需要使用钢瓶。三氯化铁有刺激性气味，容易刺激皮肤，对眼睛也有严重伤害，所以在操作过程中需要严格注意操作人员的安全。三氯化铁蚀刻废液使用铁置换时也可以考虑机加工过程中的废铁丝，可以进一步降低使用成本，最大程度地实现废物的资源化利用

。

资源化利用三氯化铁废液用于废水处理站除磷，不仅能够帮助企业将废水总磷达标排放，也能实现危废的循环利用，将危废变废为宝，减少对环境的污染，同时也节能降耗。

现如今，在城市交通密集地区，人行天桥、立交桥建设数量逐渐增加。钢结构桥梁工程重量轻，强度高，跨越能够大，被广泛应用于城市桥梁工程建设中。

在实际污水处理中，铁盐能否形成稳定的沉淀与除磷效果显著相关，三氯化铁溶于水中，一方面与磷酸根形成磷酸盐沉淀物，另一方面三氯化铁发生水解作用，在水解的同时发生聚合反应，生成具有较长线性的多羟基络合物，这些含铁的羟基络合物能显著降低水体中胶体的电位，通过电中和、吸附架桥及絮体的卷扫作用使胶体凝聚，再通过沉淀分离将磷去除

。

资源化利用三氯化铁溶液的过程，可以为市场提供优质原料单质铜，减缓了矿产资源铜的消耗量，同时为印制线路板工业的企业提供质优价廉的三氯化铁蚀刻液，能够有效削减蚀刻废液的排放量，减少对环境的污染，同时减少了蚀刻废液危废处置成本和处置能耗。危废资源化利用既节能环保，又给企业带来经济效益，实现了资源的循环利用。

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2 问题

另外，我国的危废资源化利用率较低，大多数发达国家的危废资源化利用率占总量的50%以上

。而且，我国不同行业的资源化利用技术水平处于不同的发展阶段，部分行业处于初步发展阶段，部分行业处于快速发展阶段，但均与发达国家有一定的差距。

三氯化铁溶液是工业废水处理中常用的高效絮凝剂，具有除磷、脱色、除油、降低出水中的COD、BOD等作用。有研究认为，三氯化铁的絮凝效果比硫酸盐的沉淀效果好

。缺点是容易导致出水水质发黄，过量投加容易导致金属设备受到腐蚀，影响设备的使用寿命和工艺的正常运行。

在实际使用过程中，可能会碰到各种危废资源化利用的问题。比如在废水处理中，如果三氯化铁投加过量，会导致金属设备受到腐蚀，影响设备的使用寿命和工艺的正常运行，所以在实际使用过程中需要严格控制三氯化铁的用量。工业废水水质成分复杂，用三氯化铁除磷的效果受多种因素影响，比如废水水质、水温、pH值、进水中总磷浓度等

。甚至有的工业综合废水，只使用三氯化铁还不能达到很好的效果，需要同时使用几种以上的絮凝剂才能达到很好的絮凝沉淀除磷效果。

钢筋的应力-应变关系采用弹塑性硬化的两折线模型，如图1所示。其中弹性模量Es=2.0×105 MPa、屈服强度fy、强化段应变长度Δεy及极限强度fu根据材性试验确定，泊松比为0.3。

3 未来趋势

危废无害化处理的方法主要是填埋和焚烧，但都对环境有不同程度的危害，危废资源化利用不仅实现了资源的循环利用，而且还减少了对环境的污染，同时给企业带来了经济效益，也降低了危废处置成本和处置能耗。

党的十九大报告指出，要“建立健全绿色低碳循环发展的经济体系”。循环经济又称4R经济，即Reduce（减量）、Reuse（再利用）、Recycle（再循环）、Remanufacture（再制造）

。危废资源化利用就是将危废再利用、再循环的一个过程。要想建立循环经济体系，实现社会的可持续发展，将社会从一个吞噬资源的消耗体，变成一个将消耗转化为资源的循环体，危废资源化利用将是未来的危废处置的大趋势。

目前，我国提出了实现“碳达峰”、“碳中和”的战略目标，危废资源化利用可以助推“双碳”目标的实现。在国务院颁发的《2030年前碳达峰行动方案》中，强调了要加强大宗固废综合利用。《“十四五”循环经济发展规划》中强调中央企业要以减量化、再利用、资源化为重点，着力构建资源循环型产业体系，推动企业循环式生产、产业循环式组合，促进废物综合利用。《“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中提出，要以全面提高资源利用效率为目标，以推动资源综合利用产业绿色发展为核心，促进大宗固废实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用，提高大宗固废综合利用水平。

综上所述，危废资源化利用既节能环保，又能助推循环经济体系的建立，为“双碳”目标的实现作出贡献。危废资源化利用将是未来危废处置的一个大趋势，只有不断提升危废资源化利用的技术，赶上发达国家的脚步，才能致力于研究国际行业难题。

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