CN102912375A - 从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置，属于废液资源化处理和有色金属回收领域。本发明包括电解槽，置于电解槽中的阳极室，在阳极室中布置有阳离子交换膜，在阳极室中盛放稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板，电解槽中盛放酸性蚀刻液，以无涂层钛板为阴极电解板，阴极电解板、阳极电解板分别插入电解槽、阳极室中并与直流稳压电源的负极、正极连接，阴极电解板与阳极电解板之间的间距为50—70mm，直流稳压电源的电压为3.6—4.2V；应用该装置回收铜方法的电化学反应机理：阳极：2OH--2e-→H2O+1/2O2↑，阴极：Cu2++2e-→Cu， Cu++e-→Cu。它工艺简单、成本低廉、无污染、回收金属铜的纯度高、电解效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置，属于废液资源化处理和有色金属回收领域。
背景技术
随着电子工业的发展，印刷线路板加工过程中铜蚀刻废液排放量日益增大。废液含铜量达100g/ l以上，如不能很好回收利用，将导致铜资源的大量流失和对环境的严重污染。采用电解法处理酸性蚀刻废液，可以在阴极沉积回收铜，而且基本没有污染废气排出，是蚀刻废液处理的研究热点。
酸性蚀刻废液回收利用的方法包括两类：一类是金属铜或铜盐的回收，包括铜、氧化铜、氧化亚铜、硫酸铜、氯化亚铜和碱式氯化铜等的回收；另一类是采用电解法对酸性再生液的回收。金属置换法提铜、中和酸溶法制备硫酸铜因方法简单、投资少，在小企业中应用较多；酸性蚀刻废液、碱性蚀刻废液自中和法制备碱式氯化铜经济、高效，可大规模应用，已成为当前大型印制电路板制造企业回收利用蚀刻废液的优选方法。电解法不仅产出具有商业价值的铜，而且产生的废气无污染，已经成为印制电路板制造企业的首选方法。
现有的电解法及其装置回收铜电解效率低，回收金属铜的纯度差，有污染废气排出，实际应用受到影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、无污染、回收金属铜的纯度高、电解效率高的从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置。
本发明的技术方案：一种从酸性蚀刻液中回收铜的方法，包括以下步骤：将布有阳离子交换膜的阳极室插入电解槽中，在电解槽中加入Cu2+浓度为20—35g/l的酸性蚀刻液，在阳极室中加入质量比为20—25%的稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板，以无涂层钛板为阴极电解板，阴极电解板、阳极电解板分别插入电解槽、阳极室中并分别与直流稳压电源的负极、正极连接，阳极电解板与阴极电解板的间距为50—100mm，电化学处理的温度为25±5℃，直流稳压电源的电压为3.6—4.2V，电流密度为600—800A/m2，电解两个小时后，当Cu2+浓度降到小于20g/l，溢流出一部分体积的蚀刻液，将溢流出来的蚀刻液返回高铜溶度的酸性蚀刻液中，增强其酸性和氧化性，提高其氧化还原电位，减少盐酸物料的添加，同时再向电解槽中补加相同体积的酸性蚀刻液，使电解槽中Cu2+浓度维持在20g/l以上，如此循环便在阴极电解板上析出金属铜，阳极室中的水氧化产生氧气和氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入电解槽中补充失去的铜离子，并与氯离子结合生成盐酸。
一种从酸性蚀刻液中回收铜的专用装置，包括电解槽，置于电解槽中的阳极室，在阳极室中布置有阳离子交换膜，在阳极室中盛放稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板，电解槽中盛放酸性蚀刻液，以无涂层钛板为阴极电解板，阴极电解板、阳极电解板分别插入电解槽、阳极室中并与直流稳压电源的负极、正极连接，阴极电解板与阳极电解板之间的间距为50—70mm，直流稳压电源的电压为3.6—4.2V。
所述的电化学反应机理：
阳极：2OH--2e-→H2O+1/2O2↑
阴极：Cu2++2e-→Cu
Cu++e-→Cu
本发明具有如下的优点：
一、本发明电解回收了酸性蚀刻液中的金属铜，回收金属铜的纯度高，电解效率高；在实现资源化利用的同时，大大降低了生产成本，减少了废水排放量，具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。
二、本发明的工艺采用了阳离子交换膜，使得酸性蚀刻废液中的氯离子无法进入阳极室，防止了电解过程中氯气的产生，不产生大气污染。
三、由于本发明的工艺过程中采用在阳极室中加入稀硫酸进行析氧反应，无大气污染。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
图中：电解槽1，阳极室2，直流稳压电源3，阴极电解板4，阳极电解板5。
具体实施方式
本发明利用阳离子交换膜能选择性使阳离子通过，而阴离子因为同性排斥而不能通过的特点进行设计。
如附图所示，本发明专用装置包括电解槽1，置于电解槽1中的阳极室2，在阳极室2中布置有阳离子交换膜，在阳极室2中盛放稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板5，电解槽1中盛放酸性蚀刻液，以无涂层钛板为阴极电解板4，阴极电解板4、阳极电解板5分别与直流稳压电源3的负极、正极连接，阴极电解板4与阳极电解板5之间的间距为50—70mm，直流稳压电源3的电压为3.6—4.2V，在电场的作用下，电解槽1中的阴极电解板4上析出金属铜，阳极室2中的水氧化产生氧气和氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入电解槽1中补充失去的铜离子，并与氯离子结合生成盐酸。
下面结合附图对本发明回收铜的方法作进一步详述：
实施例1
如附图所示，将布有阳离子交换膜的阳极室2插入电解槽1中，在电解槽1中加入Cu2+浓度为20—35g/l的酸性蚀刻液，在阳极室2中加入20%（质量比）的稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板5，以无涂层钛板为阴极电解板4，阳极电解板5与阴极电解板4的间距50mm，温度为常温，直流稳压电源3的电压3.6V，电流密度为600A/m2。电解两个小时后，当Cu2+浓度降到小于20g/l时，溢流出一部分体积（5升）的蚀刻液，将溢流出来的蚀刻液返回高铜溶度的酸性蚀刻液中，增强其酸性和氧化性，提高其氧化还原电位，减少盐酸物料的添加，同时再向电解槽1中补加相同体积（5升）的酸性蚀刻液，使其电解槽1中Cu2+浓度维持在20g/l以上，如此循环便在阴极电解板上析出金属铜，电流效率达到95%。
实施例2
如附图所示，将布有阳离子交换膜的阳极室2插入电解槽1中，在电解槽1中加入Cu2+浓度为20—35g/l的酸性蚀刻液，在阳极室2中加入25%（质量比）的稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板5，以无涂层钛板为阴极电解板4，阳极电解板5与阴极电解板4的间距为100mm，温度为常温，直流稳压电源3的电压4.2V，电流密度为800A/m2。电解两个小时后，当Cu2+浓度降到小于20g/l，溢流出一部分体积（2升）的蚀刻液，将溢流出来的蚀刻液返回高铜溶度的酸性蚀刻液中，增强其酸性和氧化性，提高其氧化还原电位，减少盐酸物料的添加，同时再向电解槽1中补加相同体积（2升）的酸性蚀刻液，使其电解槽中Cu2+浓度维持在20g/l以上，如此循环便在阴极电解板上析出金属铜，电流效率达到99%。
Claims (2)
1.一种从酸性蚀刻液中回收铜的方法，其特征是：包括以下步骤：将布有阳离子交换膜的阳极室插入电解槽中，在电解槽中加入Cu2+浓度为20—35g/l的酸性蚀刻液，在阳极室中加入质量比为20—25%的稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板，以无涂层钛板为阴极电解板，阴极电解板、阳极电解板分别插入电解槽、阳极室中并分别与直流稳压电源的负极、正极连接，阳极电解板与阴极电解板的间距为50—100mm，电化学处理的温度为25±5℃，直流稳压电源的电压为3.6—4.2V，电流密度为600—800A/m2，电解两个小时后，当Cu2+浓度降到小于20g/l，溢流出一部分体积的蚀刻液，将溢流出来的蚀刻液返回高铜溶度的酸性蚀刻液中，增强其酸性和氧化性，提高其氧化还原电位，减少盐酸物料的添加，同时再向电解槽中补加相同体积的酸性蚀刻液，使电解槽中Cu2+浓度维持在20g/l以上，如此循环便在阴极电解板上析出金属铜，阳极室中的水氧化产生氧气和氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入电解槽中补充失去的铜离子，并与氯离子结合生成盐酸。
2.一种从酸性蚀刻液中回收铜的专用装置，其特征是：包括电解槽，置于电解槽中的阳极室，在阳极室中布置有阳离子交换膜，在阳极室中盛放稀硫酸溶液，以有二氧化铱涂层钛板为阳极电解板，电解槽中盛放酸性蚀刻液，以无涂层钛板为阴极电解板，阴极电解板、阳极电解板分别插入电解槽、阳极室中并与直流稳压电源的负极、正极连接，阴极电解板与阳极电解板之间的间距为50—70mm，直流稳压电源的电压为3.6—4.2V。
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