CN101988200A

CN101988200A - 含酸性氯化物蚀刻剂的循环再生及金属回收设备

Info

Publication number: CN101988200A
Application number: CN2009100416393A
Authority: CN
Inventors: 章晓冬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2011-03-23

Abstract

本发明涉及含酸性氯化物蚀刻剂的循环再生及金属回收设备，特别是涉及印刷电路板行业中酸性蚀刻废液中铜的回收装置和废液的再生方法，采用设计以浸流式阳极配合离子交换膜为主要技术特征的电解设备，能提高电解效率到90％以上，蚀刻液可以再生循环使用，达到本发明基于循环再生、节能环保的目的。

Description

含酸性氯化物蚀刻剂的循环再生及金属回收设备

技术领域：

本发明涉及含酸性氯化物蚀刻剂的循环再生方法及金属回收设备，特别是印刷电路板行业中酸性蚀刻废液中铜的回收装置和废液的再生方法，涉及到通过电解方式来实现含酸性氯化物蚀刻液的循环再生，同时回收金属铜的设备。

技术背景：

在印制电路板制作工艺中，酸性氯化铜蚀刻液的回收再生始终困扰着印刷线路板企业，不可再生的酸性氯化铜蚀刻液中每升含有约100克至130克的铜，仅广东省每个月产生的这类废蚀刻液的含铜量就有数千吨之多，如能回收这类金属铜并将废蚀刻液循环再生使用必然有着十分重大的经济效益和环保价值。目前，国内外研究和开发氯化铜蚀刻液电解回收铜的单位不少，包括很多科研院所、高等院校等，所研发的设备在使用过程中出现其它问题，导致不能投入行业使用，如电解提铜后蚀刻液无法进行循环利用，污染源的转移还给环境造成二次污染，同时在电解过程中阳极会有氯气析出，根据理论计算，每电解沉积出100kg的铜，相应会在阳极析出111.6kg的氯气，其标准状态下的体积约为35.26m³，如何妥善处理产生的大量氯气以及残留废液而不对环境造成二次污染，无疑会使得成本增加和设备复杂化。

中国专利“氯化铜酸性蚀刻液的再生及铜回收装置”(ZL200520067901)公开了一种铜的提取方法，该装置采取收集氯气的方式来进行电解铜回收，有毒氯气的收集设备的难操作性及毒气泄漏的安全隐患、后期处理等问题制约了此项技术的推广应用。

发明内容：

本发明提供一套结构简单、实用性强的环保型设备，该系统与蚀刻线相互连接后，循环运作，在回收金属铜的同时对蚀刻液进行再生，再生后的蚀刻液返回蚀刻槽继续工作，提供稳定的蚀刻效果，全封闭系统，无任何废水、废气和废物排放。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

含酸性氯化物蚀刻液的循环再生及金属回收设备，包括：

1.一套自动控制装置；

2.电解槽体，主槽与回流槽一体；

3.电解设备，含开关电源与阴阳极连接用铜排；

4.药水循环动力泵，包括过滤器；

5.阴阳极板，阴极板采用316L不锈钢或纯钛、钛合金之金属材料，阳极采用石墨或以钛为基材涂覆有钌或铱或其它的单一贵金属氧化物涂层之材料；

6.阴阳极隔膜材料采用离子交换膜。

其中上述电解槽内的阳极区是采用浸流式阳极设计，阴阳极区通过离子交换膜，废的酸性氯化物蚀刻液通过耐酸泵浦进入阳极区，经过电解反应其内一价铜氧化成二价铜，蚀刻液的氧化还原电位恢复到新鲜蚀刻剂的水平，同时二价铜离子通过离子交换膜进入阴极区，药液得以重新再生并再返回蚀刻工作槽继续腐蚀；在阴极区添加含硫酸的电解液，铜离子在电流的作用下不断沉积在阴极板上，同时从阳极区通过离子交换膜进入阴极区的铜离子也不断补充并保持铜离子的浓度稳定。通过适当的调整包括泵浦流量，阴阳极面积，电流密度等等控制参数，就可以有效抑制有毒氯气的生成，阳极上方也不会有氯气析出，阴极区铜的电沉积过程稳定的进行，其法拉第直流电解效率大于90％，电解铜含量在99.5％以上。同时废的酸性氯化物蚀刻剂再生为新鲜的蚀刻剂，可以由回流槽返回蚀刻槽继续作业，从而达到本发明基于循环再生、节能环保的目的。

附图说明：

图1是本发明所述电解设备的工作示意图

具体实施方式：

如图1所示，电解槽是由聚氯乙烯或聚丙烯材料制成，槽内设阴阳极区，浸流式阳极内，均匀分布以石墨或以钛为基材涂覆有钌或铱或其它的单一贵金属氧化物涂层之阳极板。阴极板采用316L不锈钢或纯钛、钛合金之金属材料，阴阳极中间设隔离膜支架，隔离膜采用离子交换膜。电解槽与蚀刻线是通过耐蚀泵浦作循环的动力，蚀刻液通过槽底进入槽体阳极区，电解后由阳极区上方的溢流口回流至蚀刻工作槽继续作业。阴极区添加硫酸及硫酸铜，硫酸浓度控制在5-15％(体积比)。在直流电的作用下，铜离子通过离子交换膜进入阴极区并获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；而在阳极区，废的酸性含氯化物蚀刻液被氧化，氧化还原电位得以提升而铜离子浓度降低，整个废液得以再生，保证整个系统稳定循环工作。电沉积在阴极板的铜层，定期取出、剥离，阴极板重复使用。

实施例一：

电解槽设备部分，阳极板采用石墨阳极，阴极板采用纯钛板，隔离膜采用全氟磺酸阳离子交换膜；蚀刻生产线现场条件，铜离子含量130克每升，药水温度为50℃，接通电源进行电解操作，累计通过的电解电量为4860Ah，而在阴极板上沉积铜重5268.8g每Ah的理论析铜量是1.185g，由此计算出其法拉第直流电解效率为91.5％

实施例二：

电解槽设备部分，阳极板采用石墨阳极，阴极板采用纯钛板，隔离膜采用全氟磺酸阳离子交换膜；蚀刻生产线现场条件，铜离子含量130克每升，药水温度为50℃，接通电源进行电解操作，累计通过的电解电量为10860Ah，而在阴极板上沉积铜重12289.9g每Ah的理论析铜量是1.185g，由此计算出其法拉第直流电解效率为95.5％。

Claims

1.一种同时电解回收金属，并再生含酸性氯化物蚀刻液的方法，包括在耐酸材料制成的电解槽中，设置多个阳极区和多个阴极区；两极之间设置离子隔离膜；其特征在于将蚀刻槽蚀刻液通过管路，泵入电解槽阳极区，阴极区使用含硫酸铜和硫酸的电解液，进行电解反应时，阳极区蚀刻液的氧化还原电位因氧化得以提升而可以回用，铜离子通过离子膜进入阴极区沉积在阴极板上。

2.如权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述阳极区是采用浸流式阳极设计。

3.如权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述隔离膜是采用离子交换膜。