CN102286746B - 酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置。其包括电解槽，电解槽中间设有将电解槽分隔为阳极区和阴极区的异相或均相离子阳膜，阳极区中设有正电极，阴极区中设有负电极，所述的阳极区设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道接有再生液混合槽；所述的阴极区通过管道与铜粉分离机形成循环以分离铜粉，阴极区设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道与再生液混合槽连接；所述的再生液混合槽的出口通过管道与蚀刻机的蚀刻液入口相接。本发明的再生过程的环保效益和经济效益均可最大化。

Description

酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置

技术领域

本发明属于废蚀刻液的处理技术领域，具体是指一种酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置。

背景技术

在工业生产过程中（如PCB行业等），酸性蚀刻是一种常见的蚀刻方式。在蚀刻过程中，酸性蚀刻液中的铜浓度或者亚铜离子浓度增加到某一值时，蚀刻液就不能稳定、快速地蚀刻铜箔，此时成为蚀刻废液。酸性蚀刻废液是含有大量、多种被重金属污染后的强酸溶液，该溶液属于强酸、高浓度重金属污染的危险废物，对酸性蚀刻废液进行再生处理是一种经济的方法。

酸性蚀刻废液的再生处理包括化学再生法和电化学再生法。化学再生法，即子液再生法，如双氧水再生法，氯酸钠再生法或空气氧化再生法。双氧水再生法再生速率快，排出的蚀刻液较少，但是双氧水的稳定性较差，操作不好会引起爆炸。氯酸钠再生法稳定性高，但排出的蚀刻废液较多，而且这种含盐的蚀刻废液难以回收利用。空气氧化再生法虽然可行，但氧化速度慢、效率低并且设备几何尺寸特别大。如果采用萃取－电积方法，这种方法破坏了酸性蚀刻液的组成，蚀刻液的效能显著降低，另外萃后的酸性废液仍然还要加入大量氯酸钠溶液以提高氧化还原电位，这种方法大大增加了蚀刻液的体积，通常比化学再生法的体积多50%，即依然对外排放废液。综上所述，现有的再生处理方法均对外排放废液，因此增加了储存、运输和回收处理的风险。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于提供一种不需要再添加诸如强氧化剂物质（如氯酸钠、双氧水）、有机物质（萃取剂与煤油的混合物），且不对外排放废液的酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置，包括电解槽，电解槽中间设有将电解槽分隔为阳极区和阴极区的异相或均相离子阳膜，阳极区中设有正电极，阴极区中设有负电极，所述的阳极区设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道接有再生液混合槽；所述的阴极区通过管道与铜粉分离机形成循环以分离铜粉，阴极区设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道与再生液混合槽连接；所述的再生液混合槽的出口通过管道与蚀刻机的蚀刻液入口相接。

所述的阳极区和阴极区的蚀刻废液入口管道中设有温度调节装置。

所述的温度调节装置由电加热管和冷冻水管组成。

所述的管道中设有抽送液体的循环泵浦。

所述的正电极是由钛板和镀在钛板上的贵金属氧化层构成。

所述的负电极是由经表面活化处理的底阻耐腐蚀金属板构成。

所述的温度调节装置将蚀刻废液的温度控制在40-52℃之间。

由于采用了上述的结构，本发明采用异相或均相离子膜分离技术及特殊的电化学技术等物理和化学过程作用下实现强酸蚀刻废液的循环再生利用。阳极区中的低价重金属离子在正电极的作用下被氧化成高价的金属离子而恢复溶液的氧化性能，使强酸蚀刻废液得到再生，再生后的溶液可取代新的强酸溶液用泵浦直接送返生产线循环使用；同时，阳极区中的金属离子经异相离子膜进入到阴极区中，在电极的阴极区被泵入含有重金属离子的稀溶液并不断地进行循环，在电极的作用下金属离子被还原成粉状高纯金属，经铜粉分离机分离后而回收重金属资源。

本发明的再生过程不需要再添加诸如强氧化剂物质（如氯酸钠、双氧水）、有机物质（萃取剂与煤油的混合物）等，其环保效益和经济效益均可最大化，本发明特别适用与蚀刻生产线连动作业。

附图说明

图１是酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，本发明所述的酸性蚀刻液循环再生与铜回收装置，包括电解槽1，电解槽1中间设有将电解槽1分隔为阳极区11和阴极区12的异相或均相离子阳膜2，异相或均相离子阳膜是加强型异相或均相离子阳膜，异相或均相离子阳膜可供阳离子通过，异相或均相离子阳膜分隔阳极区与阴极区，目的是保证二个区的离子浓度保持相对稳定。阳极区11中设有正电极3，阴极区12中设有负电极4，所述的阳极区11设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机9的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道接有再生液混合槽5；所述的阴极区12通过管道与铜粉分离机6形成循环以分离铜粉，阴极区12设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机9的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道与再生液混合槽5连接；所述的再生液混合槽5的出口通过管道与蚀刻机9的蚀刻液入口相接。

本发明提供利用一组特殊的电解槽并用异相或均相离子阳膜分隔出阳极区、阴极区，废强酸离子液体用泵浦从生产线废液槽（经过温度调节系统）进入阳极区与循环流动的废蚀刻液混合；电解过程中电解池中的低价金属阳离子（Cu+）得到电子被氧化成高价阳离子（Cu2+）而恢复其氧化性能，从而使阳极液恢复氧化性能而得到再生，具体反应式如下：

Cu+  +  e  =  Cu2+。

通过阳极区的再生液用泵浦与生产线进行连通可以实现再生液的循环利用，节约了大量的化工资源及费用。

阴极区是由包含较多蚀刻金属的离子的酸性溶液组成。阴极区溶液中的金属离子（Cu2+、Cu+）随着电解的进行，金属离子会失去电子形成金属（Cu）粉末而落入池底，具体反应式如下：Cu2+ - 2e = Cu0。形成金属（Cu）粉末后，会使得阴极区的金属离子浓度会不断下降，本技术采用加入适量含有大量金属离子的废蚀刻液来保持离子浓度。

通过阴极液在不断循环过程中将金属粉末分离开来而达到回收金属的目的，贵金属可以再生利用并获得较好的经济效益。

所述的阳极区11和阴极区12的蚀刻废液入口管道中设有温度调节装置8。所述的温度调节装置8由电加热管和冷冻水管组成。温度调节装置8通过低温冷冻水和钛加热管来调节强酸溶液达到一定的温度。所述的温度调节装置将蚀刻废液的温度控制在40-52℃之间。对进入阳极区和阴极区的溶液均进行温度控制，可以保证电解过程有较高的电效。

所述的管道中设有抽送液体的循环泵浦7，循环泵浦与相对应的管道进行连接，使废液再生与蚀刻生产线形成循环回路。

所述的正电极3是由钛板和镀在钛板上的贵金属氧化层构成，所述的负电极4是由经表面活化处理的底阻耐腐蚀金属板构成，这样在电解过程有较高的电效。

在本发明在实际应用中，控制好阳极区11和阴极区12中的溶液的金属离子浓度，以及采用较大的电流密度进行电解时有利于粉末金属的形成，也有利于金属粉末与阴极液分离。

本发明可处理的污废强酸离子液体主要包括酸性金属蚀刻后废液，例如金属表面清洗、金属表面的雕刻、印刷线路板制造行业的铜酸性蚀刻废液等的再生利用。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种酸性蚀刻液循环现生与铜回收装置，其特征在于：包括电解槽（1），电解槽（1）中间设有将电解槽（1）分隔为阳极区（11）和阴极区（12）的导相或均相离子阳膜（2），阳极区（11）是设有正电极（3），阴极区（12）中设有负电极（4），所述的阳极区（11）设有蚀刻废液入口和现生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机的蚀刻废液出口相接，现生液出口通过管道接有现生液混合槽（5）；所述的阴极区（12）通过管道与铜粉分离机（6）形成循环以分离铜粉，阴极区（12）设有蚀刻废液入口和再生液出口，蚀刻废液入口通过管道与蚀刻机的蚀刻废液出口相接，再生液出口通过管道与再生液混合槽（5）连接；所述的再生液混合槽（5）的出口通过管道与蚀刻机的蚀刻液入口相接；

所述的阳极区（11）和阴极区（12）的蚀刻废液入口管道中设有温度调节装置（8）；

所述的温度调节装置（8）由电加热管和冷冻水管组成；

所述的管道中设有抽送液体的循环泵浦（7）；

所述的正电极（3）是由钛板和镀在钛板上的贵金属氧化层构成。

2.按照权利要求1所述的酸性蚀刻液循环现生与铜回收装置，其特征在于：所述的负电极（4）是由经表面活化处理的底阻耐腐蚀金属板构成。

3.按照权利要求1所述的酸性蚀刻液循环现生与铜回收装置，其特征在于：所述的温度调节装置将蚀刻废液的温度控制在40-52℃之间。