近年来,LED以其节能及环境友好等特性被广泛运用于各类照明领域.作为LED产品关键部件,采用金属有机气相沉积(MOCVD)生产外延片过程产生大量的生产废料.随着LED行业的快速发展,绿色、清洁回收MOCVD生产废料备受关注.本研究以硫酸为浸出剂,重点研究了MOCVD生产废料中Ga和In元素的浸出行为和浸出动力学.通过对浸出试剂种类、H2SO4浓度、固液比、浸出温度和浸出时间等参数的过程优化,在H2So4浓度3 mol/L、固液比50g/L、温度80℃、反应2 h的最佳工艺条件下,Ga和In的浸出率仅为67.50％和91.46％.动力学研究表明,在293.15～333.15 K温度范围内,Ga和In的浸出动力学符合收缩核模型,浸出过程受表面化学反应和外扩散混合控制.同时,XRD和SEM-EDS结果也印证了符合收缩核模型.在293.15～333.15K温度范围内,Ga和In的浸出活化能分别为25.7和21.7kJ/mol.基于对Ga和In浸出行为的动力学分析,提出并验证了MOCVD生产废料强化焙烧-浸出工艺的可行性.研究结果表明,强化焙烧-酸浸工艺可以使Ga和In的浸出率分别由67.50％和91.46％提升至88.27％和98.32％,并得到了氧化镓副产品.本研究结果有望为MOCVD生产废料的工业化资源循环提供基础数据支撑和新路径选择.

MOCVD;浸出;镓;铟;动力学

饶富;郑晓洪;张西华;陶天一;曹宏斌;吕伟光;孙峙

中国科学院过程工程研究所环境技术与工程研究部,绿色过程与工程重点实验室,北京市过程污染控制工程技术研究中心,北京100190;上海第二工业大学电子废弃物研究中心,资源循环科学与工程中心,上海电子废弃物资源化协同创新中心,上海201209;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京非金属矿物与固体废物材料利用重点实验室,矿物材料国家重点实验室,北京100083

过程工程学报

[1]饶富;郑晓洪;张西华;陶天一;曹宏斌;吕伟光;孙峙-.MOCVD生产废料中镓、铟提取工艺及其动力学研究)[J].过程工程学报,2022(05):689-698

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