CN102912375B - 从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置 - Google Patents

从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置 Download PDF

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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。<!--1-->

Description

从酸性蚀刻液中回收铜的方法及其专用装置
技术领域
[0001] 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
[0002] 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/ 1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。
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 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°C,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。
[0007] —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。
[0008] 所述的电化学反应机理:
[0009]阳极:20H -2e — Η20+1/202 ί
[0010]阴极:Cu2++2e — Cu
[0011] Cu++e — Cu
[0012] 本发明具有如下的优点:
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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
[0016] 附图为本发明结构示意图。
[0017] 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
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 下面结合附图对本发明回收铜的方法作进一步详述:
[0021] 实施例1
[0022] 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%。
[0023] 实施例2
[0024] 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 (1)

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100mm,电化学处理的温度为常温,直流稳压电源的电压为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,电流效率达到99% ;阳极室中的水氧化产生氧气与氢离子,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。
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