NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ BẢNG MẠCH ĐIỆN TỬ THU HỒI KIM LOẠI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ BẢNG MẠCH ĐIỆN TỬ
THU HỒI KIM LOẠI

SVTH

: TRẦN NGỌC THẢO
PHAN VĂN TUẤN

Ngành

: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Niên khóa : 2009-2013

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 08/2013


NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ BẢNG MẠCH ĐIỆN TỬ
THU HỒI KIM LOẠI

Tác giả
TRẦN NGỌC THẢO
PHAN VĂN TUẤN

Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn
Th.S LÊ TẤN THANH LÂM
KS NGUYỄN HỒNG NGUYÊN

Tháng 8 năm 2013
I 
 


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường và thực hiện khóa luận tốt nghiệp,
chúng em luôn nhận được sự quan tâm và giúp đỡ nhiệt tình của gia đình, thầy cô và
bạn bè.
Đầu tiên chúng em xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến Ths Lê Thanh Lâm và K.S
Nguyễn Hồng Nguyên. Cám ơn thầy cô đã dành nhiều tâm huyết hướng dẫn tận tình,
truyền đạt nhiều kinh nghiệm quý báu và bổ ích cho chúng em suốt quá trình thực hiện
khóa luận tốt nghiệp.
Xin cám ơn các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học
Nông lâm TPHCM lời cám ơn chân thành vì đã truyền đạt cho chúng em những kiến
thức quý giá và bổ ích trong quá trình học tập, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho chúng em trong suốt bốn năm học tại trường.
Xin gởi lời cám ơn trìu mến nhất tới các bạn DH09HH đã luôn sát cánh và chia
sẻ cùng chúng mình những lúc buồn vui trong học tập và cuộc sống, cám ơn vì đã cho
chúng mình những phút giây thật đẹp của thời sinh viên.
Cuối cùng, chúng em xin gởi lời cám ơn chân thành và lòng kính yêu vô hạn
đến cha mẹ và những người thân trong gia đình. Con luôn biết ơn công ơn sinh thành,
dưỡng dục của cha mẹ, cám ơn mọi người luôn che chở, động viên, là chỗ dựa vững
chắc cho con, giúp con vượt qua mọi thử thách trong cuộc sống để có được thành công
ngày hôm nay.

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 8/2013
Sinh viên thực hiện
Trần Ngọc Thảo - Phan Văn Tuấn

II 
 


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu tái chế bảng mạch điện tử thu hồi kim loại’’được tiến
hành tại phòng thí nghiệm bộ môn CÔNG NGHỆ HÓA HỌC, trường Đại Học Nông
Lâm TPHCM, thời gian từ tháng 3 năm 2013 đến tháng 8 năm 2013.
Từ nguồn mẫu chứa 30.85% kim loại chung và 14.765% đồng. Đề tài được thực
hiện qua 2 giai đoạn và thu được những kết quả như sau.
Giai đoạn 1: Nghiên cứu loại bỏ nhựa để tăng hàm lượng của kim loại bằng hai
phương pháp.
Phương pháp tuyển bằng ZnCl2 cho kết quả là khi không sử dụng chất hoạt
động bề mặt thì hàm lượng kim loại và đồng tăng lên theo thứ tự 82% và 40%, tỷ lệ
mất đi khoảng 10% kim loại và 9.6% đồng. Còn khi sử dụng chất hoạt động bề mặt thì
hàm lượng kim loại chỉ khoảng 62%, nhưng tỷ lệ kim loại mất đi ít, khoảng 4.5%.
Phương pháp tuyển bằng dòng nước được thực hiện trên thiết bị tự tạo cho thấy
điều kiện tối ưu cho hoạt động của thiết bị là 15lít/phút và hồi lưu 1 lần, hàm lượng
kim loại và đồng tăng lên theo thứ tự 75% và 32% với tỷ lệ mất là 11% và 20%.
Khi so sánh hai phương pháp với nhau trên nhiều mặt thì ta chon phương pháp
tuyển bằng dòng nước để tiến hành giai đoạn tiếp theo.
Giai đoạn 2: Thu kim loại bằng cách đốt mẫu axetylen để loại bỏ nhựa. Kết quả
cho thấy: Đốt 5 phút thì khả năng thu kim loai cao nhất. với 55% kim loại và 76%
đồng theo cơ sở nguyên liệu đem đốt.
Vì vậy với quy trình có thể thu hồi 49% kim loại và 61% đồng hay với 1kg
bảng mạch có thể thu được 150g kim loại trong đó có chứa 90g đồng.

III 
 


ABSTRACT
The thesis, " recovery mental from printed circuit boad'', was conducted at the
laboratory of Chemical Engineering department, HCMC Nông Lâm University from
March 2013 to August 2013 .
From the sample contained 30.85% metal and 14.765% copper, Study was
carried out go on two stages and obtained the following results:
Stage 1: Study remove plastic to increase the metal content of the two methods:
The fist one is sink-foat, Using Zinc chloride liquid, when not using surface
active agent, the metal and copper content are 82% and 40% in turn, the loss rate is
about 10% mental and 9.6% copper. When using surface-active substances, the metal
content is about 62%, but the rate of metal loss less, about 4.5%.
The second one is water method, we found that 15 litre per minute and one time
replux are optimum condition for equipment to remove plactic, the content of metal
and copper in the removed sample are 75% and 32% in turn, the loss rate are 11%
metal and 20% copper.
When comparing the two methods together on many fronts, we choose water
methods to conduct the next stage.
Stage 2: recovery metal by burning acetylene to remove nonemetal part. The
results showed that: Burning 5 minutes, then the possibility of the highest metal. With
55% metal and 76% copperon the basis of material burned.
So the process can recover 49% mental and 61% copper or 1 kilogram can
recover 150gam metal in which contain 90gram copper.

IV 
 

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. II
TÓM TẮT ................................................................................................................... III 
ABSTRACT ................................................................................................................IV 
MỤC LỤC .................................................................................................................... V
DANH SÁCH CÁC HÌNH .........................................................................................IX 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................XI 
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... XII 
Chương 1 MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 
1.1. Đặt vấn đề. ............................................................................................................... 1 
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. .......................................................................... 2 
1.2.1.  Đối tượng .......................................................................................................... 2 
1.2.2.  Phạm vi nghiên cứu........................................................................................... 2 
1.3. Mục tiêu của đề tài. .................................................................................................. 2 
1.4. Nội dung nghiên cứu................................................................................................ 3 
1.5. Phương pháp nghiên cứu. ........................................................................................ 3 
1.6. Ý nghĩa đề tài. .......................................................................................................... 3 
1.6.1.  Ý nghĩa thực tiễn. .............................................................................................. 3 
1.6.2.  Ý nghĩa môi trường. .......................................................................................... 3 
1.6.3.  Ý nghĩa xã hội. .................................................................................................. 4 
Chương 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 5 
2.1. Giới thiệu chung về bảng mạch điện tử. .................................................................. 5 
2.1.1.  Định nghĩa ......................................................................................................... 5 
2.1.2.  Cấu tạo bảng mạch ............................................................................................ 5 
2.1.3.  Thành phần của bảng mạch............................................................................... 8 
2.2. Sơ lược về thuộc tính và ứng dụng của một số kim loại chính trong bảng mạch. .. 9 
2.2.1.  Đồng. ................................................................................................................. 9 
2.2.2.  Chì ................................................................................................................... 11 

2.2.3.  Thiếc................................................................................................................ 12 
2.2.4.  Sắt.................................................................................................................... 13 
2.2.5.  Niken ............................................................................................................... 13 
V 
 


2.2.6.  Vàng ................................................................................................................ 14 
2.2.7.  Bạc .................................................................................................................. 14 
2.2.8.  Platin ............................................................................................................... 15 
2.3. Tác động môi trường và sức khỏe của bảng mạch thải ......................................... 15 
2.3.1.  Các chất nguy hại trong bảng mạch thải ........................................................ 15 
2.3.2.  Suy giảm sức khỏe và khả năng lao động của con người ............................... 17 
2.3.3.  Suy thoái chất lượng môi trường .................................................................... 18 
2.4. Tổng quan về các phương pháp tái chế PCB ......................................................... 18 
2.4.1.  Phương pháp cơ học ........................................................................................ 19 
2.4.2.  Phương pháp thủy luyện ................................................................................. 21 
2.4.3.  Phương pháp nhiệt luyện ................................................................................ 21 
2.4.4.  Phương pháp điện phân ................................................................................... 28 
2.5. Các nghiên cứu thu hồi kim loại từ bảng mạch điện tử ......................................... 29 
2.5.1.  Thu hồi đồng, chì và thiết bằng cách chiết tách và điện phân ........................ 29 
2.5.2.  Chiết Đồng từ bảng mạch điện tử bằng dung dịch kiềm Amoninac............... 31 
2.5.3.  Phát triển công nghệ tái chế chất thải điện tử và thiết bị điện tử .................... 32
2.5.4.  Thu hồi kim loại quý với độ tinh khiết cao từ bảng mạch .............................. 33 
2.5.5.  Thu hồi thiết và đồng từ bảng mạch máy tính thải ......................................... 35 
2.5.6.  Chiết đồng bằng vi sinh vật ............................................................................ 36 
2.5.7.  Thu hồi Vàng, Bạc, Đồng, Palladium ............................................................. 37 
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP .......................................................... 40 
3.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................ 40 
3.1.1.  Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................................. 40 

3.1.2.  Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 40 
3.2. Thiết kế thí nghiệm ................................................................................................ 40 
3.2.1.  Quy trình thực hiện ......................................................................................... 40 
3.2.2.  Sơ đồ bố trí thí nghiệm ................................................................................... 42 
3.3. Thí nghiệm 1: Xác định hàm lượng kim loại và đồng nguyên liệu ....................... 43 
3.3.1.  Mục đích ......................................................................................................... 43 
3.3.2.  Nội dung .......................................................................................................... 44 
3.3.3.  Hóa chất thiết bị .............................................................................................. 44 
VI 
 


3.3.4.  Thí nghiệm 1.1: Định lượng đồng .................................................................. 44 
3.3.5.  Thí nghiệm 1.2: Xác đinh hàm lượng kim loại ............................................... 46 
3.4. Thí nghiệm 2: Tuyển tách nhựa để tăng hàm lượng kim loại................................ 46 
3.4.1.  Mục đích ......................................................................................................... 46 
3.4.2.  Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 47 
3.4.3.  Hóa chất và thiết bị nghiên cứu ...................................................................... 47 
3.4.4.  Thí nghiệm 2.1. Tuyển tách bằng dung dịch ZnCl2 ........................................ 47 
3.4.5.  Thí nghiệm 2.2: Tuyển tách lôi kéo bằng dòng nước ..................................... 48 
3.5. Thí nghiệm 3. Thí nghiệm đốt bằng khí Axetylen và Oxy .................................... 50 
3.5.1.  Mục đích ......................................................................................................... 50 
3.5.2.  Nội dung .......................................................................................................... 50 
3.5.3.  Hóa chất và thiết bị ......................................................................................... 50 
3.5.4.  Thí nghiệm 3.1. Khảo sát thời gian đốt........................................................... 51 
3.5.5.  Thí nghiệm 3.2. Khảo sát khả năng làm tăng hàm lượng đồng. ..................... 52 
3.6. Phương pháp phân tích .......................................................................................... 52 
3.6.1.  Phương pháp định lượng kim loại................................................................... 52 
3.6.2.  Phương pháp định lượng đồng ....................................................................... 54 
3.6.3.  Phương pháp tuyển bằng dòng nước............................................................... 56 

3.6.4.  Phương pháp đốt bằng acetilen ....................................................................... 59 
3.7. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 60 
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 63 
4.1. Thí nghiệm 1: Xác định các thành phần cơ bản của mẫu ...................................... 63 
4.1.1.  Thí nghiệm 1.1: định lượng đồng ................................................................... 63 
4.1.2.  Thí nghiệm 1.2.Phân tích hàm lượng kim loại ............................................... 66 
4.1.3.  Kết luận thí nghiệm 1 ...................................................................................... 67 
4.2. Thí nghiệm 2 .......................................................................................................... 67 
4.2.1.  Thí nghiệm 2.1.Tuyển tách bằng dung dich ZnCl2 ......................................... 67 
4.2.2.  Thí nghiệm 2.2. Tuyển tách lôi kéo bằng dòng nước ..................................... 71 
4.2.3.  Kết luận thí nghiệm 2 ...................................................................................... 81 
4.3. Thí nghiêm 3. Thí nghiệm đốt mẫu bằng khí Axetylen và Oxy ............................ 83 
4.3.1.  Thí nghiệm 3.1. khảo sát thời gian đốt. .......................................................... 84 
VII 
 


4.3.2.  Thí nghiệm 3.2. làm tăng hàm lượng đồng ..................................................... 90 
4.3.3.  Kết luận thí nghiệm 3 ...................................................................................... 91 
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 93 
5.1. Kết luận .................................................................................................................. 93 
5.2. Kiến nghị................................................................................................................ 93 
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 94 

VIII 
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
 

Hình 2.1. Bảng mạch điện tử ......................................................................................... 5 
Hình 2.2. Cấu tạo cơ bản của bảng mạch ...................................................................... 6 
Hình 2.3. Cấu tạo lớp lõi ................................................................................................ 6 
Hình 2.4. Lớp đồng ........................................................................................................ 6 
Hình 2.5. Mô tả lớp vỏ bọc đồng ................................................................................... 7 
Hình 2.6. Các mối hàn và tụ điện .................................................................................. 7 
Hình 2.7. Mô tả lớp hợp kim hàn trên bảng mạch ......................................................... 7 
Hình 2.8. Hệ thống hàn cắt kim loại bằng khí. ............................................................ 23 
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ hàn khí .................................................... 24 
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ cắt khí. ................................................... 24 
Hình 2.11. Sơ đồ quá trình cắt kim loại ...................................................................... 25 
Hình 2.12. Kỹ thuật cắt khí .......................................................................................... 26 
Hình 2.13. Vị trí và sự di chuyển mỏ cắt ..................................................................... 27 
Hình 2.14: đồ thị quá trình hòa tan của đồng trong axit nitric..................................... 30 
Hình 2.15. Đồ thị quá trình hòa tan của chì trong axit nitric ....................................... 30 
Hình 2.16. Đồ thị quá trình hòa tan của thiết trong axit nitric .................................... 31 
Hình 2.17. Sơ đồ quy trình thu hồi kim loại quý do Young Jun Park ......................... 34 
Hình 2.18. Sơ đồ quy trình thu hồi Cu, Au, Ag, Pb..................................................... 38 
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thu hồi kim loại từ bảng mạch ........................................... 40 
Hình 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ................................................................................ 42 
Hình 3.3. Cân 4 số Sartorius TE214S. ......................................................................... 53 
Hình 3.4. Máy sấy Memmer UNB400 của Đức. ......................................................... 53 
Hình 3.5. Máy UV-vis. ................................................................................................ 55 
Hình 3.6. Thiết bị tuyển bảng mạch bằng nước ........................................................... 58 
Hình 3.7. Bộ cắt hàn bằng khí ..................................................................................... 59 
Hình 3.8. Chén gang .................................................................................................... 59 
Hình 4.1: Dãy chuẩn đồng ........................................................................................... 63 
Hình 4.2: Đồ thị đường chuẩn đồng ........................................................................... 64 
Hình 4.3. Mẫu được ngâm trong axit. .......................................................................... 65 

IX 
 


Hình 4.4. Mẫu trước (a) và sau (b) khi ngâm trong axit. ............................................ 66 
Hình 4.5: Mẫu trước và sau khi tuyển bằng dung dịch ZnCl2 bảo hòa ....................... 67 
Hình 4.6. Đồ thị ảnh hưởng của xà phòng đến khối lượng mẫu sau tuyển ................. 68 
Hình 4.7. Đồ thị ảnh hưởng của xà phòng đến hàm lượng kim loại............................ 68 
Hình 4.8. Đồ thị ảnh hưởng của xà phòng đến tỷ lệ loại và đồng bị mất .................... 69
Hình 4.9a. Mẫu thu được ở các lưu lượng khác nhau ................................................. 72 
Hình 4.9b. Mẫu thu được ở các lưu lượng khác nhau ................................................. 72 
Hình 4.10. Đồ thị ảnh hưởng của lưu lượng đến lượng mẫu thu được ........................ 73 
Hình 4.11. Đồ thị ảnh hưỡng của lưu lượng đến hàm lượng kim loại......................... 73 
Hình 4.12. Đồ thị ảnh hưởng của lưu lượng đến tỷ lệ kim loại bị mất ........................ 74 
Hình 4.13. Mẫu thu được sau khi hồi lưu .................................................................... 77 
Hình 4.14. Đồ thị ảnh hưởng của số lần hồi lưu đến mẫu thu được ........................... 78 
Hình 4.15. Đồ thị ảnh hưởng số lần hồi lưu đến lượng kim loại trong mẫu................ 78 
Hình 4.16. Đồ thị ảnh hưởng của số lần hồi lưu đến tỷ lệ kim loại mất đi.................. 79 
Hình 4.17. Hai thành phần của hỗn hợp sau khi đốt-nấu chảy .................................... 84 
Hình 4.18. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đốt đến lượng mẫu còn lại ...................... 86 
Hình 4.19. Đồ thị ảnh hưởng thời gian đốt đến lượng kim loại trong các phần .......... 86 
Hình 4.20. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đốt đến lượng đồng trong các phần ........ 86 
Hình 4.21. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đốt dến tỷ lệ kim loại thu được ............... 87 
Hình 4.22. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đốt đến tỷ lệ đồng thu được .................... 87 
Hình 4.23. Phần kim loại dễ tan chảy .......................................................................... 90 
Hình 4.24. Phần kim loại khó tan chảy ........................................................................ 90 
 

 

X 
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần kim loại trong bảng mạch điện tử.............................................. 8 
Bảng 2.2: Các tác nhân thường được sử dụng ............................................................. 21 
Bảng 2.3: Hàm lượng đồng và thiếc được chiết ra theo thời gian ứng với từng axit . 35 
Bảng 2.4: Điện thế dùng để điện phân cho từng kim loại ........................................... 39 
Bảng 3.1: Bảng dự kiến kết quả cho đường chuẩn ...................................................... 45 
Bảng 3.2: Dự kiến kết quả cho hàm lượng đồng ......................................................... 46 
Bảng 3.3: Dự kết quả cho hàm lượng kim loại trong mẫu .......................................... 46 
Bảng 3.5: Dự kiến kết quả cho quá trình tuyển bằng dòng nước ................................ 49 
Bảng 3.6: Dự kiến kết quả cho quá trình hồi lưu ......................................................... 50 
Bảng 3.7: Bảng số liệu dự kiến cho quá trình đốt........................................................ 51 
Bảng 3.8: Bảng số liệu dự kiến cho thí nghiệm làm tăng hàm lượng đồng ................. 52 
Bảng 4.1: Mật độ quang ứng với các nồng độ của dãy chuẩn ..................................... 63 
Bảng 4.2: Hàm lượng đồng trong mẫu ........................................................................ 65 
Bảng 4.3: Hàm lượng kim loại trong nguyên liệu ....................................................... 66 
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của xà phòng đến lượng và thành phần mẫu ............................ 67 
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của xà phòng đến lượng kim loại và đồng mất ........................ 68 
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của lưu lượng nước đến hàm lượng kim loại thu được ........... 72 
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của lưu lượng đến lượng kim loại và đồng bị mất ................... 72 
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của số lần hồi lưu đến các thành phần mẫu thu được ............. 77 
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của số lần hồi lưu đến tỷ lệ kim loại và đồng mất đi .............. 78 
Bảng 4.10: So sánh những ưu điểm của 2 phương pháp tách cơ học .......................... 83 
Bảng 4.11a: Ảnh hưởng của thời gian đến thành phần mẫu thu được ........................ 84 
Bảng 4.11b: Ảnh hưởng của thời gian đến thành phần mẫu thu được ........................ 85 
Bảng 4.12: Ảnh hưởng của thời gian đốt đến tỷ lệ thu hồi kim loại và đồng .............. 85 
Bảng 4.13: Các thành phần sau khi nhiệt luyện........................................................... 90 

 

XI 
 


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS

Atomic Absorption Spectrophotometric

CTDT

chất thải điện tử

DDC

Dietylethyl dithiocacbamate

PC

personal computer

PCB

printed circuit board

TCVN

tiêu chuẩn Việt Nam

XII 
 


 

1.

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1.

Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, sự phát triển kinh tế - xã hội

và hội nhập kinh tế quốc tế, sản phẩm thiết bị điện, điện tử ngày càng gia tăng về số
lượng, đa dạng về chủng loại và tuổi thọ ngày càng giảm là một thách thức lớn đối với
môi trường về lượng chất thải này được thải bỏ sau sử dụng. Bảng mạch in (PCB) là
một bộ phận quan trọng của thiết bị điện, điện tử và thành phần của nó rất đa dạng,
chứa nhiều kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường khi thải bỏ.
Ước tính khoảng 50.000 tấn bảng mạch điện tử được sản xuất mỗi năm ở Anh
và chỉ 15% được thu hồi, còn lại 85% được chôn lấp. Ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa
có số liệu cụ thể về lượng rác thải bảng mạch. Tuy nhiên chỉ riêng lượng điện thoại
thải bỏ năm 2009 có khoảng 400 tấn. Cùng với sự phát triển của công nghệ ngày càng
nhanh dẫn đến tuổi thọ trung bình của các thiết bị điện tử ngày càng ngắn, lượng rác
thải điện tử nói chung và rác thải bảng mạch nói riêng ngày càng tăng nhanh.[11]
Theo ước tính chứa khoảng 10% đồng và nhiều kim loại có giá trị khác. Năm
2008, một lượng vàng, bạc, đồng, paladin và coban trị giá 3,78 tỷ USD đã được dùng

để làm máy tính đặc biệt là PCB. Điều đó cũng chỉ ra rằng, nếu thu hồi kim loại trong
đó thì sẽ tiết kiệm được tài nguyên và có giá trị kinh tế. Vì vậy, bản mạch in điện tử
thải không những cần được xem xét, đánh giá như một tác nhân gây hại cho môi
trường khi thải bỏ không phù hợp, mà còn có thể được xem xét như một nguồn tài
nguyên "thứ cấp" quan trọng của những loại nguyên liệu không tái tạo bởi có hàm
lượng cao và giá trị kinh tế của nó. Việc nghiên cứu thu hồi Cu từ bảng mạch điện tử
thải có ý nghĩa thực tiễn rất lớn cả về môi trường, xã hội và kinh tế, vừa giảm thiểu
chất thải phát sinh, tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên không tái tạo, vừa đem lại
lợi ích kinh tế, đảm bảo phát triển bền vững.
Trước đây việc thu hồi kim loại dựa trên các phương pháp đơn lẻ như cơ học,
thủy luyện và nhiệt luyện. Tuy nhiên khi sử dụng các phương pháp này người ta nhận
thấy mỗi phương pháp điều có những ưu và nhược điểm khác nhau như: Phương pháp
1 
 


 

cơ học thì đơn giản, dễ thực hiện nhưng hiệu suất thu hồi không cao và lẫn nhiều tạp
chất. Phương pháp nhiệt luyện cũng đơn giản, dễ thực hiện, kim loại thu được lẫn ít
tạp chất nhưng lại tạo lượng lớn khí thải độc hại. Phương pháp thủy luyện thì hiệu suất
thu hồi cao nhưng lại sử dụng và thải ra nhiều hóa chất độc hại gây ảnh hưởng con
người và môi trường. Trong những năm gần đây, việc kết hợp nhiều phương pháp
khác nhau nhằm tăng hiệu suất thu hồi kim loại đồng thời giảm lượng chất thải gây ô
nhiễm môi trường đã và đang được chú ý nghiên cứu và phát triển. Chính vì vậy, trong
luận văn này chúng tôi đi sâu vào tìm hiểu và nghiên cứu “Thu hồi kim loại từ bảng
mạch điện tử thải bỏ dựa trên sự kết hợp các phương pháp cơ học và nhiệt
luyện”.
1.2.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.2.1. Đối tượng
Bảng mạch điện tử (PCB) phế thải từ nhiều thiết bị khác nhau như máy tính,
tivi, radio, đồ chơi trẻ em… được thu gom từ các vựa ve chai gần trường Đại Học
Nông Lâm TPHCM vào ngày 25-3-2013.
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm.
 Thời gian nghiên cứu từ thánh 3 đến tháng 8 năm 2013.
 Thu hồi kim loại dựa trên kết hợp hai phương pháp cơ học và nhiệt luyện.
 Khảo sát đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả thu hồi kim loại.
-

Phương pháp cơ học: Chế tạo thiết bị khảo sát lưu lượng nước, chất hoạt
động bề mặt.

1.3.

Phương pháp nhiệt luyện: Thời gian đốt.

Mục tiêu của đề tài
 Mục tiêu chính: Thu kim loại từ PCB phế thải.
-

Cơ học: Làm tăng hàm lượng kim bằng cách loại bỏ nhựa.

-

Đốt: Loại bỏ nhựa và thu kim loại.

 Mục tiêu phụ: Thu hồi đồng.
2 
 


 

1.4.

Nội dung nghiên cứu
Tiến hành khảo sát:
 Hàm lượng kim loại và hàm lượng đồng có trong nguyên liệu đầu vào.
 Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến khả năng loại nhựa của dung dịch
kẽm clorua bão hòa.
 Ảnh hưởng của lưu lượng nước và số lần hồi lưu đến khả năng loại nhựa của
thiết bị tuyển tách.
 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đốt đến lượng kim loại thu được.

1.5.

Phương pháp nghiên cứu
 Xác định hàm lượng kim loại dựa trên phương pháp khối lượng. Theo nghiên
cứu Nghiên cứu Thu hồi đồng, chì và thiết bằng cách chiết tách và điện phân.
Nghiên cứu được thực hiện năm 2002 do hai nhà nghiên cứu Andrea Mecucci
và Keith Scott thuộc trường đại học Newcastle nước Anh.
 Xác định hàm lượng đồng trong mẫu theo TCVN 2313-78.
 Phương pháp cơ học: Dựa trên nghiên cứu
-

Tổng hợp các công nghệ trong tái chế bảng mạch – nghiên cứu của Johan

Sohaili, Shantha Kumari Muniyandi and Siti Suhaila Mohamad năm
2012

-

Phân tách kim loại và nhựa bằng tác nhân là không khí – nghiên cứu của
C.Eswaraiah, T.Kavitha, S. Vidyasagar, S.S. Narayanan năm 2008.

 Phương pháp nhiệt luyện theo phương pháp hàn và cắt kim loại bằng khí.
1.6.

Ý nghĩa đề tài

1.6.1. Ý nghĩa thực tiễn
Giảm chi phí cho việc chôn lấp bảng mạch đồng thời thu hồi được lượng kim
loại có giá trị kinh tế cao.
1.6.2. Ý nghĩa môi trường
Tránh được việc xử lý bảng mạch gây ô nhiễm môi trường.
Giảm gánh nặng ô nhiễm môi trường do rác thải điện tử gây ra.
3 
 


 

Giảm phụ thuộc của con người vào tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt.
1.6.3. Ý nghĩa xã hội
Tạo việc làm cho người lao động.
Giảm bệnh tật do ô nhiễm các chất độc hại có trong bảng mạch, nâng cao chất
lượng cuộc sống.

4 
 


 

2.

Chương 2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.

Giới thiệu chung về bảng mạch điện tử

2.1.1. Định nghĩa [25]
Bảng mạch điện tử trong tiếng anh là motherboard hay main board, logic board,
systemboard gọi chung là printed circuit board (PCB) dùng để hỗ trợ kết nối điện tử và
linh kiện điện tử bằng cách sử dụng con đường dẫn, hoặc dấu vết, khắc từ tấm đồng
tráng lên một chất nền không dẫn điện.

Nguồn www.reatechnologies.com
Hình 2.1: Bảng mạch điện tử
2.1.2. Cấu tạo bảng mạch
Bảng mạch bao gồm một tấm bảng thành phần chủ yếu là nhựa cứng trên đó
được phủ đồng và gắn các thành phần khác.Có một vài chất cách điện khác nhau mà
có thể được chọn để cung cấp cho cách ly các giá trị khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu
của mạch. Những vật liệu cách điện được sử dụng trong công nghệ bảng mạch điện là

FR-4 (lưới thuỷ tinh và nhựa epoxy), FR-5 (lưới thuỷ tinh và nhựa epoxy)…
Hình dưới cấu tạo cơ bản của một bảng mạch:
5 
 


 

Nguồn
Hình 2.2: Cấu tạo cơ bản của bảng mạch
Với bảng mạch nhiều lớp (một bảng mạch với 2 lớp đồng) một mảnh nhựa tổng
hợp được đặt giữa tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ sung sẽ dính chặt 2 lớp
đồng bên trên và bên dưới vào. Hình dưới là hình ảnh các lớp nhựa:

Nguồn
Hình 2.3: Cấu tạo lớp lõi
Lá đồng là một tấm bảng mỏng được đặt trên bề mặt nhựa và được bám chắc
vào bằng chất dính.

Nguồn
Hình 2.4: Lớp đồng
Để bảo vệ đồng chống lại các tác động của môi trường, người ta phủ lên lá đồng
một lớp bọc đồng mỏng bằng thuỷ tinh có tác dụng bao bọc và bảo vệ lớp đồng bên
trong.

6 
 


 

Nguồn www.emeraldinsight.com
Hình 2.5: Mô tả lớp vỏ bọc đồng
Để gắn các thành phần vào bảng mạch và tạo mối dẫn truyền thì người ta
thường sử dụng các hợp kim hàn. Trên hình 3 ta thấy trên bảng mạch có vô số các mối
hàn được tạo bởi các hợp kim hàn gồm (40% chì, 60% thiếc) màu sáng bạc. Hình bên
dưới chỉ ra vị trí của các hợp kim này.

Nguồn
Hình 2.6: Các mối hàn và tụ điện

Nguồn www.emeraldinsight.com
Hình 2.7: Mô tả lớp hợp kim hàn trên bảng mạch
Trên đây chỉ là hình ảnh cấu tạo của một bảng mạch cơ bản, ngoài ra còn có
một số thành phần khác như màng che phủ mối hàn, các rãnh và các bờ gồ ghề trên
bảng mạch để gắn các thiết bị.
7 
 


 

2.1.3. Thành phần của bảng mạch [11]
Trong bảng mạch có thể chia ra làm 2 thành phần chính sau: Thành phần nhựa
(nonmetal-NM) và kim loại (metal-M).
Nhựa cấu tạo nên tấm bảng chiếm xấp xỉ 70% khối lượng của toàn mạch, được
tạo ra từ hỗn hợp những hợp chất bao gồm chất độn, nhựa cứng, chất chống cháy các
chất màu, chất xúc tác … Thành phần cụ thể như sau:
Trong bảng mạch chứa khoảng gần 28% kim loại trong đó có những kim loại
không chứa sắt như Cu, Al, Sn… Độ thuần khiết của các kim loại này cao hơn 10 lần

thành phần của chúng trong các quặng khoáng vật thu được từ tự nhiên. Các thành
phần chủ yếu của bảng mạch điện tử bao gồm các xấp xỉ như sau:
Bảng 2.1: Thành phần kim loại trong bảng mạch điện tử
nguồn: A Scoping Study End-of-Life Printed Circuit Boards
Thành phần kim loại

Phần trăm khối lượng

Đồng

16

Hợp kim hàn ( thiếc và chì)

4

Thành phần sắt và các ferit

3

Niken

2

Bạc

0.05

Vàng

0.03

Platin

0.01

Các kim loại khác ở lượng

< 0.01

vết bao gồm bismut…

Lưu ý là thành phần các kim loại trên chỉ có tính chất tương đối do tính chất
phức tạp của nguồn gốc bảng mạch. Ví dụ như từ máy tính, ti vi, điện thoại di động
hay các thiết bị khác hoặc của các hãng sản xuất ra sản phẩm khác nhau, chúng thay
đổi theo năm và có xu hướng ít đi do công nghệ sản xuất phát triển giúp tiết kiệm
nguyên liệu hay yêu cầu bảo vệ môi trường.
8 
 


 

2.2.

Sơ lược về thuộc tính và ứng dụng của một số kim loại chính trong bảng
mạch

2.2.1. Đồng
 Khái niệm [2]

Đồng là nguyên tố kim loại thuộc nhóm IB, số thứ tự nguyên tử là 29, số khối là
64, cấu hình electron là 3d104s1.
Đồng có lẽ là kim loại được con người sử dụng sớm nhất do các đồ đồng có
niên đại khoảng năm 8700 trước công nguyên đã được tìm thấy. Ngoài việc tìm thấy
đồng trong các loại quặng khác nhau, người ta còn tìm thấy đồng ở dạng kim loại
(đồng tự nhiên) .
 Tính chất vật lý của đồng [2]
Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt cao
(trong số đa các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn điện cao
hơn), tỷ khối 8920kg/m3, độ cứng 3.0.
Trạng thái vật chất: rắn
Điểm nóng chảy: 1357.6K (1984.3F)
Điểm sôi: 2840K (4653F)
Nhiệt bay hơi: 300.3kJ/mol
Nhiệt nóng chảy: 13.06kJ/mol
Áp suất hơi: 0.505Pa tại 1358K
Thế điện cực


/

= + 0.337 V

Tính chất hóa học [2]
Về mặt hóa học đồng là kim loại kém hoạt động hóa học. Ở nhiệt độ thường và

trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng(I)
oxit. Oxit này được tạo nên bởi phản ứng:
2Cu + O2 + 2H2O
Cu(OH)2

+

Cu

=
=

2Cu(OH)2
Cu2O + H2O

Nhiệt độ thường, đồng không tác dụng với flo bởi màng CuF2 được tạo nên rất
bền sẽ bảo vệ đồng. Với clo, đồng tác dụng khi đun nóng tạo nên muối CuCl2.
9 
 


 

Đồng tác dụng với dung dịch HI và dung dịch HCN đậm đặc và giải phóng ra
H2:
+

H2 

2Cu

+ 2 HI

=

2 CuI

2Cu

+ 4HCN

=

2H{Cu(CN)2} + H2 

Đồng tan trong axit nitric và axit sunfuric đặc.
3Cu
Cu

+ 8HNO3 (l) = 3Cu(NO3)2 + 2 NO 
+ 2H2SO4 (đ) =

CuSO4

+

SO2



+ 4H2O
+ 2 H2O

Khi có mặt của oxi không khí, đồng có thể tan trong dung dịch HCl và dung

dịch NH3 đặc.
2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2 CuSO4
2Cu + 8NH3 + O2

+ 2 H2O

+ 2H2O = 2{Cu(NH3)4}(OH)2

Đồng có phản ứng hóa học với muối mà kim loại đứng sau Cu trong dãy điện
hóa như Fe3+, Pb…
Fe2(SO4)3

+ Cu = CuSO4 + 2FeSO4

 Phân tích hàm lượng đồng [6]
Có nhiều phương pháp phân tích đồng như: Phương pháp chuẩn độ, phương
pháp hấp thu nguyên tử (AAS), phương pháp đo quang… mỗi phương pháp đều có
những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong giới hạn về thiết bị phòng thí nghiệm thì
phương pháp chiết đo quang là phù hợp nhất. Sau đây là sơ lược về phương pháp chiết
đo quang bằng M-DDC:
Phương pháp này dựa vào khả năng Ion Cu (II) tạo được phức vòng càng với
DDC (đietyl dithiocacbamat), phức có màu đỏ nâu, khó tan trong nước nhưng tan
nhiều trong một số dung môi hữu cơ như clorofom. Trong dung môi này phức có màu
đỏ nâu ánh vàng. Do đó để định lượng đồng bằng thuốc thử này người ta thường tiến
hành chiết trắc quang. Để tăng tính chọn lọc của phương pháp thường chiết phức bằng
clorofom từ môi trường chứa ammoniac, amoni xitrat và complexon III là những chất
dùng để che các ion cản trở việc xác định đồng.
Nếu đồng tồn tại trong nước dưới dạng phức bền xianua thì trước khi phân tích
cần phải phá huỷ phức đó bằng cách làm bay hơi mẫu nước sau khi thêm H2SO4 và
5ml HNO3 đặc. Sau khi làm bay hơi mẫu đến khô, thêm vào bã 1 ml HCl đặc và làm

10 
 


 

bay hơi lần nữa.Tiếp theo thêm nước cất hai lần vào, lọc và giữ lấy phần nước lọc để
phân tích.
Trong môi trường có chứa ammoniac, xitrat, và complexon III đa số các kim
loại khác không gây cản trở cho phép xác định Cu bằng phương pháp này, chỉ có
Bimut (Bi), bạc (Ag), Hg vẫn phản ứng với DDC và có thể bị chiết cùng với phức của
Cu. Tuy vậy chỉ có phức của Bi có màu vàng là có ảnh hưởng còn phức của Hg và Ag
không màu hấp thụ ánh sáng trong miền tử ngoại, nên thực tế không ảnh hưởng đến
việc xác định đồng.
Để xác định Cu dưới dạng phức CuDDC có thể dùng NaDDC làm thuốc thử
hoặc có thể dùng phức PbDDC và có thể tiến hành chiết trao đổi để xác định Cu. Phức
đồng bền hơn phức chì nên đẩy chì ra khỏi phức của nó và Cu được chiết hoàn toàn từ
tướng nước sang tướng hữu cơ.
 Ứng dụng của đồng [17]
Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, vì
vậy nó được sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm:
Dây điện, que hàn đồng, tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng nhà cửa,
đúc tượng: Ví dụ tượng Nữ thần Tự Do, chứa 81,3 tấn (179.200 pao) đồng hợp kim.
Cuộn từ của nam châm điện, động cơ, đặc biệt là các động cơ điện, động cơ hơi
nước của Watt, Rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng mạch và các chuyển mạch điện,
Việc sử dụng đồng trong các mạch IC đã trở nên phổ biến hơn để thay thế cho nhôm vì
độ dẫn điện cao của nó.
2.2.2. Chì
Chì là loại kim loại có màu sáng xanh, kiểu mạng lập phương diện tâm. Chì
thuộc nhóm kim loại màu nặng, khối lượng nguyên tử 207,19, khối lượng riêng

11,34g/cm3. Nhiệt độ chảy thấp (327,4oC) trong khi nhiệt độ sôi là 1740oC nhưng từ
500oC chì bắt đầu bay hơi. [2]
Chì chiếm vị trí quan trọng trong công nghiệp. Các đặc tính quan trọng của chì
là: rất mềm, dẻo, độ bền hóa học trong môi trường axít tốt do tạo được màng bảo vệ
vững chắc. Chì có khả năng tạo hợp kim với nhiều kim loại màu khác.[2]
11 
 


 

 Các lĩnh vực sử dụng chì chủ yếu là [18]
Làm vỏ cáp điện do khả năng chống ăn mòn tốt của chúng.
Sản xuất ắc quy chì. Sườn cực ắc quy làm bằng hợp kim Pb – Sb, còn bột hoạt
gồm hỗn hợp chì và ôxyt chì.
Làm các lớp lót trong các thiết bị hóa học và bể điện phân nhằm chống tác động
của dung dịch axít.
Là nguyên tố quan trọng trong hợp kim với đồng, các brông và latông, nhất là
các hợp kim ổ trượt. Chì không thể thiếu được trong hợp kim hàn. Hợp kim chữ in chủ
yếu chứa chì và thêm Sb và Sn.
Chì có khối lượng riêng lớn nên được dùng làm đối trọng chống lật, làm lõi đạn
để tăng độ xuyên. Do nhiệt độ độ chảy thấp nên được dùng làm chất ổn định nhiệt
trong các bể mạ kẽm lỏng.
Trước kia, còn dùng một lượng chì lớn để pha vào xăng nhằm chống kích nổ.
Hiện nay ở nhiều nước, trong đó có Việt Nam, đã cấm sử dụng xăng pha chì để bảo vệ
môi trường. Ôxit chì dùng trong công nghiệp sơn, cao su, sứ và đặc biệt trong chế tạo
thủy tinh pha lê.
Chì hấp thụ rất tốt tia γ, các bức xạ hạt nhân, nên người ta dùng chì để bọc, che
chắn các bức xạ này, bảo vệ an toàn cho người sử dụng.
2.2.3. Thiếc

Thiếc là kim loại có màu trắng bạc, mạng tinh thể kiểu tứ diện. Khối lượng
nguyên tử 118,69, khối lượng riêng 7,3 g/cm3. Nhiệt độ nóng chảy thấp 231,9oC.[2]
Thiếc là kim loại chiến lược, khan hiếm, sản lượng thiếc trên thế giới đạt
khoảng 250 ngàn tấn/năm.
Thiếc rất mềm, dẻo, dễ dát mỏng. Trong điều kiện bình thường, thiếc rất bền
vững dưới tác động hóa học, vì vậy, thiếc dùng phổ biến với chức năng này. Ôxit thiếc
không độc với người, vì vậy thiếc dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, làm các
đồ hộp, bao bì bảo quản thực phẩm. Khoảng 40% thiếc được sử dụng trong lĩnh vực
này.

12