CN101748430B - 印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统及蚀刻液再生方法 - Google Patents

印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统及蚀刻液再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及回收再利用领域,尤其是涉及印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统及其回收再生方法,该装置包括一套固液分离装置,电流控制装置和电解槽,所述的电解槽通过一离子隔膜将其分为阴极室和阳极室,该阴极室和阳极室内分别设置有阴极板和阳极板,该阴极板和阳极板分别与电流控制装置连接;所述的各槽与电解槽通过管道连接并形成闭路循环,其通过在电解槽里设置离子隔膜,将电解槽分为阳极室与阴极室,当废液进入电解槽,废液各室内的液体在分别的极板作用下发生电解反应,在阴极室内析出铜,通过过滤装置回收铜,槽液进入混合槽后再生利用。此系统达到蚀刻液的再生和回收铜的目的。

Description

印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统及蚀刻液再生方法
技术领域
[0001] 本发明涉及原材料的回收利用领域,尤其是涉及一种印制板酸性蚀刻废液的铜回 收系统及蚀刻液再生方法。
背景技术
[0002] 随着我国电子工业年增长率超过20%,带动了印刷电路板((PCB)及相关产业发 展,我国已成为世界最大的PCB生产中心。而蚀刻工艺又是目前制造 PCB过程中必不可少 的一个重要步骤,在印刷电路板生产过程中通常用酸性和碱性蚀刻工艺生产电路板,这些 企业每年要产生大量的腐蚀废液。
[0003] 其中,酸性蚀刻液有盐酸、盐酸+氯酸钠、盐酸+双氧水等工艺,酸性蚀刻废液的主 要成分为CuCl 2, HC1,NH4C1或NaCl等,其中铜含量为100〜145g/L,酸度为1〜4N,密度 为 1. 2 〜1. 4g/ml。
[0004] 目前,废酸性蚀刻液回收铜有如下几种方法:
[0005] 1、置换法;此方法是在酸性蚀刻废液中投入生铁粉,利用铁离子的活性置换金属 铜,该法在生产过程中会发热并蒸发产生大量的水蒸气和氛气,置换完成后须排放大量废 水,其排放的废水中含有大量盐及C1,污染环境。蚀刻液也无法再生,造成了浪费。
[0006] 2、稀释中和萃取法:此方法是在酸性蚀刻液有盐酸、盐酸+氯酸钠、盐酸+双氧水 等工艺蚀刻废液中投入大量的NaOH或氨水,中和到pH = 2-3时进行萃取铜也含有大量的 该法虽然不产生氯气,但会产生大量的废水,设备基本投资大、氨水消耗量大。
[0007] 3、隔膜电解法:此方法是采用活性耐cr阳极对酸性蚀刻废液进行隔膜电解,电解 回收的金属铜是粉状,但电解盐酸溶液时产生大量的氢气和氯气,危险性极高,且阳极消耗 非常快,生产运行成本极高。
[0008] 4、硫酸萃取蒸馏法:此方法是在酸性蚀刻废液中加入硫酸高温蒸馏,利用硫酸与 盐酸的沸点不同蒸馏分离回收HC1并生产硫酸铜,该法需加入大量的硫酸将CuCl置换成硫 酸铜,由于硫酸铜属化工产品,需要有专门的化工生产资质,线路板生产企业不具备生产资 格。
[0009] 以上四种废酸性蚀刻液回收铜的方法存在各种不同的弊端,不利用应用到生产 中。
发明内容
[0010] 本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,而提供一种印制板酸性 蚀刻废液的铜回收系统,利用该系统不向外排出废液且能有效回收废液中的铜,并能将废 液再生利用。
[0011] 本发明另一个要解决的技术问题是提供一种印制板酸性蚀刻废液的回收再生方 法,该方法简单,回收成本大大降低。
[0012] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是,提出一种印制板酸性蚀刻废液的铜 回收系统,该系统包括一套固液分离装置,电流控制装置和电解槽,该固液分离装置与电解 槽分别通过管道连接,其中:所述的电解槽通过一离子隔膜将其分为阴极室和阳极室,该 阴极室和阳极室内分别设置有阴极板和阳极板,该阴极板和阳极板分别与电流控制装置连 接;所述的回收系统通过管道连接形成闭路循环系统。
[0013] 本发明还提供一种印制板酸性蚀刻废液的回收再生方法,该方法包括下列步骤:
[0014] (1)将过滤后的酸性废液进入电解槽,该电解槽内包括一离子隔膜,将电解槽分为 阴极室和阳极室,所述的废液分别在阴极室和阳极室内进行隔膜电解;
[0015] (2)电解后的阴极液进入固液分离装置,进行固液过滤分离;
[0016] (3)过滤后的阴极液进入阴极液存储槽,该阴极液在比重计或液位控制装置的控 制下部分阴极液抽入混合槽,其余大部分回抽至阴极室,形成闭路循环;
[0017] (4)上述(3)步骤中的阴极液进入到阴极液进入混合槽,与上述(1)步骤中电解后 的阳极液进入混合槽进行混合后,即可泵入酸性蚀刻生产线再利用。
[0018] 与现有技术相比,本发明提供一种印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统及其蚀刻液 再生的方法,其通过在电解槽里设置离子隔膜,将电解槽分为阳极室与阴极室,当废液进入 电解槽,在离子膜的分割和电极电泳作用下,铜离子进入阴极室,各室内的液体在分别的极 板作用下发生电解反应,在阴极室内析出铜,通过过滤装置回收铜,阴极液进入阴极液存储 槽,该阴极液存储槽在比重控制装置的作用下流入混合槽,阳极液也溢流至混合槽。该方案 使废液再生利用,同时达到了回收铜的目的。
附图说明
[0019] 图1为本发明实施例的回收系统平面结构示意图;
[0020] 图2是本发明实施例的酸性蚀刻液的回收再生工艺流程示意图。
具体实施方式
[0021] 以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。
[0022] 如图1所示,其是本发明实施例的回收系统结构平面示意,提供一种印制板酸性 蚀刻废液的铜回收系统,该系统包括电解槽1,固液分离装置2,电流控制装置(图中未示 出)和阴极液存储槽3,电流控制装置与电解槽1电极板(图中未示出)使用导线连接在一 起,固液分离装置2和阴极液存储槽3与电解槽1也通过管道连接在一起,所述的电解槽1 通过一离子隔膜将其分为阴极室7和阳极室8,该阴极室7和阳极室8内分别设置有阴极板 和阳极板(图中未示出),该阴极板和阳极板分别与电流控制装置连接;本实施例中,所述 的离子隔膜是阳离子膜,由于阳离子膜带负电荷,虽然原来的游离正离子受水分子作用解 离到水中,但在膜外我们通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通过阳离子膜,而 阴离子因为同性排斥而不能通过,所以该阳离子膜具有选择透过性。在系统运行前电解槽 1中的阴极室7和阳极室8都充满了经过过滤酸性蚀刻液,开机后,阴极室7使用比重测量 仪保证其室中的酸性蚀刻液的比重在1. 1〜1. 3g/ml,当铜离子被电解出后比重下降,输送 装置就会往其注入废酸性蚀刻液而保证其比重控制在1. 1〜1. 3g/ml范围内。剩余的酸性 蚀刻液都注入阳极室8中,在膜外我们通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通 过阳离子隔膜,而阴离子因为同性排斥而不能通过,所以具有选择透过性,而达到降低铜离 子的作用。当酸性蚀刻废液进入阳极时,阴极发生的反应为:Cu2++2e - Cu ;Cu2++e - Cu+ ; Cu++e - Cu ;阳极发生的反应为:Cu+-e - Cu2'本发明实施例的装置起到酸性废蚀刻液再 生的作用,同时达到了回收铜的目的。
[0023] 本发明实施例所述的回收系统所述的阴极板和阳极板为钛质材料制成,阳极板的 表面涂有钼族金属活性涂层,电解槽内发生氧化反应时,不会有氯气和氢气析出,环保性能 较好。
[0024] 如图1所示,本发明实施例回收系统所述的包括阴极、阳极液混合槽4,其与电解 槽1和阴极液存储槽3通过管道连接,当在电解槽1内发生氧化反应结束后,阳极液进入到 该阴极、阳极液混合槽4内,所述的阴极室内的阴极液经过过滤装置2过滤后进入阴极液存 储槽3,通过在该阴极、阳极液混合槽4内进行混合后,进入蚀刻生产线6再利用。
[0025] 如图2所示,其为本发明实施例的酸性蚀刻废液的回收再生工艺流程示意图,该 方法具体过程如下:
[0026] (1)通过过滤泵5把存储的废酸性蚀刻液抽入本系统,该过滤泵5同时起到过滤废 液中固体杂质和结晶物的作用,以免对系统后续设备和装置造成破坏,过滤泵5中的过滤 输送装置使用的过滤棉芯为10-30英寸的规格即可。
[0027] (2)将上述过滤后的废液进入管道进入到电解槽1,电解槽1中设置有离子隔 膜,废液在电解槽1中进行隔膜电解,阴极发生的反应为:Cu 2++2e - Cu ;Cu2++e - Cu+ ; Cu++e - Cu ;阳极发生的反应为:Cu+-e - Cu2+,本方法有较高的Cu+转变为Cu2+的过程,然 后才是高效的金属铜的提取,即高电流效率和高纯度的金属铜。该方法采用高级氧化技术 结合特种提铜技术实现蚀刻液再生,再生效率、沉铜效率将提高到95%。另外,阴极室7和 阳极室8内的阴极板和阳极板使用钛材质,或在其上涂覆一层钛层,或使用不锈钢材质等, 可将氯气和氢气析出量降到最低。
[0028] 此电解槽的操作参数为:蚀刻液的输入量为500_1300L/h,优选700-1100L/h,进 一步优选为800L/h ;电流的控制范围为:900-1800A。其中电流的控制是根据氧化还原值进 行调整的,当电解槽的废液氧化还原电位低于460mv时,电解电源打开进行电解,当氧化还 原电位高于560mv时,电解电流值减小或增大废液的流量或关闭电解电源。可是当电解的 电流达到1600A时废液的氧化还原值还是低于460mv,就减小流量。故流量、氧化还原电位 值、电流三个参数是同时作用,保证系统正常平稳的工作。
[0029] (3)上述电解后通过砂泵把含铜粉的阴极液抽入固液分离设备2,此装置的作用 是进行固液分离,固体铜粉进行回收清洁,液体泵入阴极液存储槽3中,此处可使用离心机 进行固液分离。
[0030] (4)为了保证阴极室7中的液位和阴极液浓度的均匀性,阴极液存储槽3和阴极室 7之间保持液体循环状态。
[0031] (5)液体进入阴极液存储槽3,为了保证阴极室7中的比重控制范围在1. 1〜 1.3g/L,而添加的废酸性蚀刻液,通过比重计或液位控制装置,使液位上升而溢流出,阴极 液进入到阴极、阳极液混合槽4中。
[0032] (6)在阴极、阳极液混合槽4中对阴极和阳极液进行混合,通过比重计、酸度表和 氧化还原值测量表等仪表来控制混合的比例,比重控制范围为:1. 2〜1. 3,酸度控制范围: 1. 5〜2. 5N ;氧化还原值控制范围为300〜600mv使混合液能达到生产指标。
[0033] (7)把混合液泵入酸性蚀刻生产线再利用。
[0034] 本发明实施例主要是利用不同离子电极反应的电极电位差来进行控制和实现铜 的回收与蚀刻液的再生循环利用,离子隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室,以酸性蚀刻废 液中Cu+高于Cu2+为阴极液,电解铜后低铜液为Cu+为阳极液,阳极电解氧化后Cu+变为Cu2+ 进入蚀刻循环系统。
[0035] 此系统的流量存在以下几个平衡:进入系统的废液=进入阴极室的废液+进入阳 极室的废液;进入阴极室的废液=溢流入混合室的阴极液;阳极室的电解液+溢流进混合 室的阴极液=进入此系统的总量。此系统形成一个密闭的循环系统,不需添加任何其他物 料,就能达到再生酸性蚀刻液和得到高经济价值铜的目的。
[0036] 酸性蚀刻液的电化学再生,是一种在线的再生方法,不但使蚀刻液恢复原有的蚀 刻效能,而且同时产出具有商业价值的金属铜粉,该方法不加入任何物料,几乎不排出任何 废液、废气,属于绿色环保工艺,符合循环经济的要求,是印制电路板制造业非常实用的技 术。
[0037] 使用本发明实施例的系统及再生方法,有下列优势:
[0038] 1、工艺过程简单:一步电解回收铜并使酸性蚀刻废液得到再生,稍作调整即可再 蚀刻循环利用;
[0039] 2、工艺过程无"三废"排放,满足清洁生产工艺的要求:电解过程阴极析铜,阳极为 氧化反应,无氯气等污染气体产生,生产中无废液排放;
[0040] 3、除一次性设备投资外,生产中几乎不消耗其他化学试剂,生产成本低;
[0041] 4、设备占地面积小,电流密度大、产能高、处理量可大可小,易于推广应用。
[0042] 本发明之实施,并不限于以上最佳实施例所公开的方式,凡基于上述设计思路,进 行简单推演与替换,得到的具体的回收系统和回收再生方法,都属于本发明的实施。

Claims (8)

1. 一种印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统,该系统包括一套固液分离装置,电流控制 装置和电解槽,该固液分离装置与电解槽分别通过管道连接,其特征在于:所述的电解槽 通过一离子隔膜将其分为阴极室和阳极室,该阴极室和阳极室内分别设置有阴极板和阳极 板,该阴极板和阳极板分别与电流控制装置连接,该阴极板和阳极板为钛质材料制成,阳极 板的表面涂有钼族金属活性涂层;所述的离子隔膜是阳离子膜;所述的回收系统通过管道 连接形成闭路循环系统。
2. 根据权利要求1所述的印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统,其特征在于:所述的回 收系统包括阴极液存储槽,该阴极液存储槽一端与固液分离设备连接,另一端与电解槽连 接。
3. 根据权利要求2所述的印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统,其特征在于:所述的阴 极液存储槽与电解槽之间包括一液位控制装置。
4. 根据权利要求3所述的印制板酸性蚀刻废液的铜回收系统,其特征在于:所述的回 收系统还包括混合槽,该混合槽与电解槽和阴极液存储槽通过管道相连接。
5. -种印制板酸性蚀刻废液的回收再生方法,其包括以下步骤: (1) 将过滤后的酸性废液进入电解槽,该电解槽内包括一离子隔膜,将电解槽分为阴极 室和阳极室,所述的废液分别在阴极室和阳极室内进行隔膜电解; (2) 电解后的阴极液进入固液分离装置,进行固液过滤分离; (3) 过滤后的阴极液进入阴极液存储槽,该阴极液在比重计或液位控制装置的控制下 部分阴极液抽入混合槽,其余大部分回抽至阴极室,形成闭路循环; (4) 上述(3)步骤中的流出的阴极液,与上述(1)步骤中电解后的阳极液进入混合槽混 合后,即可泵入酸性蚀刻生产线再利用。
6. 根据权利要求5所述的印制板酸性蚀刻废液的回收再生方法,其特征在于:所述的 (1)步骤中,废液的循环量为500-1300L/H。
7. 根据权利要求6所述的印制板酸性蚀刻废液的回收再生方法,其特征在于:所述的 回收系统包括一电流控制装置,其电流控制范围为:900-1800A。
8. 根据权利要求7所述的印制板酸性蚀刻废液的回收再生方法,其特征在于:上 述⑷步骤中,所述的混合液阴极液与阳极液的比重范围为:1. 2-1. 4;酸度控制范围 为:1. 5-2. 5N,氧化还原值控制范围为:300-600mv。
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Application publication date: 20100623

Assignee: Shenzhen City Hui Hui environmental protection equipment Co., Ltd.

Assignor: Wang Honghua

Contract record no.: 2014440020441

Denomination of invention: Copper recovery system of printed board acid etching waste solution and etching solution regeneration method

Granted publication date: 20141029

License type: Exclusive License

Record date: 20141223

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Address after: 518000 fifteenth South Shenzhen industrial district, Baoan District Sha Jing Street, Shenzhen, Guangdong

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Address before: No. 31, national day South Road, Beihu District, Chenzhou, Hunan

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