ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเลคทรอนิกส์ ถ้ามีการตกแต่งผิวโลหะโดยการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าหรือมีการเคลือบผิวโดยไม่ใช้ไฟฟ้าก็มักจะมีน้ำเสียเกิดขึ้นซึ่งไม่อาจบำบัดด้วยการตกตะกอนโลหะหนักแบบธรรมดา จึงมักใช้ วิธีอื่นซึ่งมีผลให้มีการเก็บกลับคืนโลหะมีค่า
ประเภทของการตกแต่งผิว
การชุบเคลือบผิวโดยใช้สารเคมี (ไม่ใช้ไฟฟ้า)
นับตั้งแต่ปี ค.ศ.1965 มีการพัฒนาการชุบเคลือบผิวโลหะให้ติดลงบนพลาสติกประเภทเอบีเอส ดังนั้นความต้องการชุบนิกเกิลโดยไม่ใช้ไฟฟ้า จึงขยายตัวในสาขาเครื่องจักรกลความเที่ยงตรงสูง ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องใช้สำนักงาน หรืออุปกรณ์เกี่ยวกับสายงาน เพราะมีข้อดี คือได้ผิวเคลือบที่สม่ำเสมอ มีความแข็ง มีความทนทานต่อการขัดสี และทนทานต่อสารเคมี รวมทั้งการกัดกร่อน นอกจากนี้ยังใช้การชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้าในการชุบแผ่นวงจรด้วย และใช้ฟอร์มาลินเป็นรีดิวซิ่งเอเจ้นท์
การชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้า
ปกติการชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้าใช้ชุบบนพลาสติกเพื่อความสวยงามเป็นการชุบรองพื้นก่อนนำไปชุบโลหะอื่นด้วยไฟฟ้า และที่มีใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเลคทรอนิกส์คือการชุบแผ่นวงจรแบบ อาบรู (Through-hole) ในน้ำยาชุบประเภทนี้ประกอบด้วย สารประกอบเชิงซ้อนกลุ่ม E.D.T.A ซึ่งจัดเป็น สารชีเลท (Chelate) ประเภทหนึ่ง
ความเข้มข้นของทองแดงที่ใช้มีค่าต่ำที่ประมาณ 2-3 กรัม/ลิตร แต่ทองแดงไม่สามารถถูกกำจัดออกไปได้โดยทำให้เจือจางและปรับค่าความเป็นกรดด่าง วิธีที่เหมาะสมคือให้ความร้อนจนสารเคมีแตกตัว ค่า COD (Chemical Oxygen Demand) ในน้ำยาชุบประเภทนี้ มีค่าเกินกว่า 10,000 มิลลิกรัม/ลิตร ดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังในการบำบัดน้ำเสียที่มาจากน้ำล้างชิ้นงานและยังต้องหลีกเลี่ยงไม่ให้น้ำทิ้งไปรวมกับน้ำทิ้งอื่นที่มีประจุโลหะ เพราะจะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน (Complex salt) ซึ่งตกตะกอนได้ยาก
การชุบนิกเกิลโดยไม่ใช้ไฟฟ้า
ในวงการอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเลคทรอนิกส์ ใช้การชุบนิกเกิลโดยไม่ใช้ไฟฟ้าเพราะมีข้อดีอีกอย่างคือผลิตได้เป็นจำนวนมากโดยใช้ชุบเกลียวข้อต่อของสายไฟฟ้าหรือชุบชิ้นส่วนของอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ที่ทำด้วยทองเหลืองแล้วนำมาชุบนิกเกิลโดยไม่ใช้ไฟฟ้า หนาประมาณ 5 ไมครอน
กระบวนการนี้มีความเสถียรและต้นทุนต่ำ เนื่องจากน้ำยาชุบมีสารอินทรีย์อยู่มาก รวมถึงสารรีดิว ซิ่งเอเจ้นท์ ดังนั้นค่า COD (Chemical Oxygen Demand) จึงมีค่าสูงมาก น้ำยาชุบส่วนใหญ่จะเป็น ประเภท นิกเกิล - ฟอสฟอรัส อัลลอย ซึ่งใช้โซเดียมไฮโปฟอสไฟท์ เป็นรีดิวซิ่งเอเจ้นท์ จะมีค่า COD ของน้ำยา ชุบใน สภาพใช้งานได้อยู่ที่ 1,000 – 3,000 มิลลิกรัม/ลิตร เมื่อทำการชุบเคลือบผิวแล้ว โซเดียมไฮโปฟอสไฟท์ จะเปลี่ยนเป็นโซเดียมออโทฟอสเฟต โดยความเข้มข้นของฟอสฟอรัสอยู่ที่ 5,000 – 6,000 มิลลิกรัม/ลิตร
การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเลคทรอนิกส์ จะมีการชุบโลหะผสมลงบนชิ้นงาน เช่น การชุบดีบุก -ตะกั่ว มีดีบุกประมาณ 90% เพื่อให้ได้คุณสมบัติในการบัดกรี แต่ปัจจุบันตั้งแต่ 1 กรกฎาคม 2549 สหภาพ ยุโรปห้ามนำเข้าเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีสารต้องห้ามตามระเบียบ ROHs ดังที่ท่านทราบดีอยู่แล้ว โดยตะกั่วก็เป็น สารต้องห้าม ควรต้องมีการหาสารอื่นมาทดแทนต่อไป อย่างไรก็ตามการชุบโลหะด้วยไฟฟ้ามักเป็นการชุบ โลหะผสม เช่น ชุบด้านปลายของแผ่นวงจรด้วยโลหะผสมของ ทอง – นิกเกิล - ทองแดง จะได้ผิวเคลือบที่มี ความแข็ง ทนต่อการเสียดสี เพราะในการใช้งานจริงจะต้องมีการถอด หรือชักเข้าชักออก โลหะผสมของทอง นี้จะมีเนื้อทองอยู่ประมาณ 75% จัดว่าเป็นทอง 18K
ลักษณะของน้ำยาชุบทอง ถ้าเป็นการชุบเครื่องประดับให้ได้ทองบริสุทธิ์ 24K มักจะเป็นน้ำยาชุบ แบบด่างซึ่งมีไซยาไนต์ผสมอยู่ หากมีน้ำเสียเกิดขึ้นก็จะต้องมีการกำจัดไซยาไนต์ แต่การชุบโลหผสมของทอง มักใช้น้ำยาชุบประเภทกรดหรือน้ำยาชุบประเภทเป็นกลาง ทำให้การบำบัดน้ำเสียทำได้ง่าย หรือนำน้ำยาชุบ ที่ใช้แล้วมาแยกนำเอาโลหะมีค่ากลับมา
การบำบัดน้ำเสียแต่ละประเภท
โลหะที่มีอยู่ในน้ำทิ้งจากการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าจะถูกกำจัดออกไปโดยการปรับค่าความเป็นกรด
ด่างให้ต่ำ แล้วเติมโซดาไฟปรับค่าความเป็นกรดด่างให้สูงจะได้โลหะไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายตกตะกอนออก มา
อย่างไรก็ตามมีการใช้สารชีเลท (สารประกอบเชิงซ้อน) ในน้ำยาชุบและในหลายกรณี สารชีเลท เหล่านี้ผสมอยู่ในน้ำทิ้ง ทำให้แม้เมื่อตกตะกอนโลหะหนักออกมาก็ยังมีโลหะหนักบางส่วนจับตัวกับสารชีเลท เป็นสารประกอบเชิงซ้อน มีปริมาณเกินกว่าที่กฎเกณฑ์กำหนดไว้ เมื่อมีการตรวจสอบก็จะพบค่าโลหะหนัก
น้ำทิ้งจากการชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้า
มีวิธีการหลายอย่างในการบำบัดน้ำทิ้ง เช่น การตกตะกอน, การใช้ถ่านกัมมันต์ดูดกลืน,การใช้
โซเดียมซัลไฟด์ หรือการใช้วิธีแยกด้วยไฟฟ้า (Electrolytic Oxidaion method) แต่ในที่นี้จะกล่าวถึงวิธีแลก เปลี่ยนประจุ
ในคอลัมน์ของเครื่องแลกเปลี่ยนประจุ จะบรรจุไว้ด้วยเรซินเป็นสารประเภทโพลีเมอร์ โดยมากจะ ใช้โพลีสไตรีนเป็นหลัก โพลิเมอร์ชนิดอื่นที่มีใช้กัน รวมถึงเรซินของฟีนีล, เรซินอีพอกซี และเรซินไวนิลคลอไรด์ เรซินเหล่านี้จะจับเอาโลหะหนักที่ประกอบเป็นรูปไฮดรอกไซด์เอาไว้ ตัวอย่างเช่น ที่ความเป็นกรดด่าง 7 และ ใช้เรซินประเภทโพลีเอไมด์ (-CH2CH2NH-) ก็จะจับเอา Cu+2 ไว้ได้ 100%
น้ำทิ้งจากการชุบนิกเกิลโดยไม่ใช้ไฟฟ้า
น้ำทิ้งประเภทนี้ประกอบด้วยโลหะนิกเกิล และสารเคมีกลุ่มฟอสเฟต โดยจะมี
โลหะนิกเกิล 2 – 6 กรัม/ลิตร
ไฮโปฟอสไฟท์ 10 – 30 กรัม/ลิตร
ออโทฟอสไฟท์ 200 กรัม/ลิตร
สารอินทรีย์อื่นๆ 5 – 40 กรัม/ลิตร
การบำบัดแบ่งเป็น 2 ระยะ ขั้นแรกจะเป็นการตกตะกอนเอาโลหะนิกเกิลออก ต่อมาจึงทำการออกซิไดซ์ สารอินทรีย์ต่างๆน้ำทิ้งจะถูกนำมาผสมกับน้ำปูนขาวหรือแคลเซียมไฮดรอกไซด์ นิกเกิลจะตกตะกอนออกมา ต่อจากนั้นจึงเติมโปตัสเซียมเปอร์แมงกาเนต หรือด่างทับทิมเพื่อทำการออกซิไดซ์ สารกลุ่มไฮโปฟอสไฟท์ และออโธฟอสไฟท์ให้กลายเป็นออโธฟอสเฟต ในภาคปฏิบัติจะมีการเติมปูนขาวอีกครั้ง หรือกำจัดฟอสฟอรัสและนิกเกิลที่ยังหลงเหลืออยู่
ปกติการที่มีสารอินทรีย์อยู่ในน้ำยาชุบนิกเกิลโดยไม่ใช้ไฟฟ้า ทำให้น้ำทิ้งมีค่า COD (Chemical Oxygen Demand) สูง บางครั้งจึงใช้วิธี Electrolytic Oxidaion Method ในการกำจัด COD โดยมีหลักการว่าเป็นการแยกสารละลายโดยใช้ไฟฟ้า ทำให้สารที่เป็นแหล่งกำเนิดของ COD สลายตัวไป
น้ำทิ้งจากการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
ปกติการชุบทองให้ได้ผิวเคลือบเป็นโลหะผสม มักจะมีน้ำทิ้งออกมาน้อยมากเพราะน้ำยาชุบสามารถใช้ไปได้เรื่อยๆ เพียงเติมเกลือ หรือโลหะผสมในรูปอิออนลงในน้ำยาชุบ แต่ถ้าต้องการบำบัดน้ำเสีย ก็สามารถใช้วิธีตกตะกอนโดยใช้โซดาไฟธรรมดา หากต้องการเก็บกลับคืนโลหะมีค่า ก็ใช้วิธี Electrolytic Recovery ซึ่งเป็นการเลียนแบบการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า แต่จะมีขั้วบวกและขั้วลบอยู่ใกล้กันต่ออนุกรมเป็น จำนวนมาก ในภาชนะที่ใส่น้ำทิ้งที่มีโลหะมีค่าผสมอยู่ โลหะมีค่าจะเกาะที่ขั้วลบและสามารถขูดเก็บกลับคืน มาใช้ใหม่ได้
