CN103628092A

CN103628092A - 印刷板蚀刻废液处理系统和方法

Info

Publication number: CN103628092A
Application number: CN201210309879.9A
Authority: CN
Inventors: 陈亚东; 范琼; 潘加永
Original assignee: KUTTLER AUTOMATION SYSTEMS (SUZHOU) CO Ltd
Current assignee: Environmental protection science and Technology (Suzhou) Co., Ltd.
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: CN103628092B

Abstract

本发明涉及一种印刷板蚀刻废液处理系统和方法。该印刷板蚀刻废液处理系统，包括：储液槽、第一电解缓冲槽、电解槽、离子膜电解槽、冷却槽、过滤池及第二电解缓冲槽。上述系统与蚀刻线相互连接后，通过先络合后电解的方式实现铜的回收，并在电解槽及离子膜电解槽的电解过程中得到氯化氢和氢氧化钠。

Description

印刷板蚀刻废液处理系统和方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板生产领域，特别是涉及一种含有氯化铜的印刷板蚀刻废液的处理系统及处理方法。

背景技术

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180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。

传统的印制板蚀刻废液处理方法只单一提取铜，而提铜后废液直接排放，并未对蚀刻液中其他成分进行回收，造成二次污染等问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种既能回收铜，而且还可回收印刷板蚀刻废液其他成分的处理系统及处理方法。

一种印刷板蚀刻废液处理系统，包括：储液槽、第一电解缓冲槽、电解槽、离子膜电解槽、冷却槽、过滤池及第二电解缓冲槽，其中，

所述储液槽用于存储印刷板蚀刻废液，所述印刷板蚀刻废液的成分包括氯化铜、氯化氢和氯化钠；

所述第一电解缓冲槽与所述储液槽相连，用于所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物；

所述电解槽与所述第一电解缓冲槽相连，用于将所述铜氨络合物电解为铜粉和氨气，经过所述电解槽电解后的电解液重新注入所述第一电解缓冲槽；

所述离子膜电解槽包括阳极区、缓冲区及阴极区，所述阳极区与所述缓冲区由阴离子膜分隔，所述缓冲区与所述阴极区由阳离子膜分隔，所述阳极区和所述缓冲区注入来自所述第一电解缓冲槽的经过所述电解槽电解后的电解液，所述阳极区电解产生氯气，所述阴极区电解产生铜粉和氢氧化钠溶液；

所述冷却槽与所述离子膜电解槽相连，用于将所述离子膜电解槽的阳极区电解产生氯气冷凝吸收后形成盐酸；

所述过滤池与所述离子膜电解槽相连，用于过滤收集所述铜粉；

所述第二电解缓冲槽与所述过滤池相连，用于收集所述氢氧化钠溶液。

在优选的实施例中，所述电解槽电解产生的氨气通入到所述第一电解缓冲槽中，以将所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物。

在优选的实施例中，所述离子膜电解槽还包括暂存槽，所述暂存槽与所述阳极区相通，用于存储经过所述阳极区电解之后的电解液。

在优选的实施例中，所述暂存槽与所述第一电解缓冲槽相连，并将经过所述阳极区电解之后的电解液注入所述第一电解缓冲槽。

在优选的实施例中，所述第二电解缓冲槽与所述离子膜电解槽相连，并将所述第二电解缓冲槽内的氢氧化钠溶液注入所述第二离子膜电解槽的阴极区。

一种印刷板蚀刻废液处理方法，包括如下步骤：

使用储液槽存储印刷板蚀刻废液，所述印刷板蚀刻废液的成分包括氯化铜和氯化氢和氯化钠；

将所述储液槽内的印刷板蚀刻废液注入第一电解缓冲槽，并将所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物；

将所述铜氨络合物注入电解槽，并使所述铜氨络合物转化为铜粉和氨气；

将经过电解后的电解液注入离子膜电解槽的缓冲区，在所述离子膜电解槽的阳极区电解产生氯气；使位于所述缓冲区的电解液的铜离子和钠离子进入所述离子膜电解槽的阴极区，在所述阴极区电解产生铜粉和氢氧化钠溶液；

将所述氯气通入冷却槽冷凝吸收后形成盐酸；

使用过滤池过滤收集所述铜粉；及

使用第二电解缓冲槽收集所述氢氧化钠溶液。

在优选的实施例中，所述铜氨络合物电解产生的氨气通入到所述第一电解缓冲槽中，使所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物。

在优选的实施例中，经过电解槽电解后的电解液注入所述第一电解缓冲槽，然后进入离子膜电解槽的阳极区进行循环。

在优选的实施例中，经过离子膜电解槽的阳极区电解之后的电解液注入所述第一电解缓冲槽进行循环。

在优选的实施例中，所述氢氧化钠溶液注入所述离子膜电解槽的阴极区进行循环。

上述系统与蚀刻线相互连接后，通过先络合后电解的方式实现铜的回收，并在电解槽及离子膜电解槽的电解过程中得到氯化氢和氢氧化钠。

附图说明

图1为一实施例的印刷板蚀刻废液的处理系统的架构图；

图2为一实施例的印刷板蚀刻废液的处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

为了解决传统的印制板蚀刻废液处理方法只单一提取铜，而提铜后废液直接排放，并未对蚀刻液中其他成分进行回收，造成二次污染等问题，本方案采用电解、电渗析技术，不仅能将蚀刻液中的铜得以99.99％回收，而且采用膜电解的方法还可回收HCl、NaOH，整个系统不产生二次污染，蚀刻液得到了资源循环利用。

在以下描述中，“液接管”指的是一种液体能够从中流动的管道；“气接管”指的是一种气体能够从中流动的管道。在本发明中，两设备之间的管道无论是传输气体还是液体均可以理解成流体相通。液体或气体的流动都可以通过驱动装置的加压或减压等方式来实现，为了更好的说明本发明的原理，这些驱动装置的描述被省略。

图1显示了一实施例的印刷板蚀刻废液的处理系统的架构示意图。请参阅图1，一实施例的印刷板蚀刻废液的处理系统100包括：储液槽10、第一电解缓冲槽20、电解槽30、离子膜电解槽40、冷却槽50、过滤池60及第二电解缓冲槽70。

印刷板蚀刻废液从生产印刷电路板的蚀刻线流入并存储在储液槽10里。所述印刷板蚀刻废液的成分包括氯化铜、氯化氢和氯化钠。根据蚀刻废液的不同，也可能包括钾、铁、镍等其他金属离子。所述氯化铜中的铜离子在印刷板蚀刻废液中的存在形式一般为络合物形式。

第一电解缓冲槽20通过液接管11与储液槽10相连。印刷板蚀刻废液能够通过液接管11进入到第一电解缓冲槽20内，所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜在外部添加的氨气的作用下，能够转化为铜氨络合物。反应方程式如下：

Cu²⁺+4NH₃→[Cu(NH₃)₄]²⁺

为使反应加速进行，第一电解缓冲槽20内还设有搅拌装置23。

电解槽30通过液接管21与第一电解缓冲槽20相连。含有铜氨络合物的印刷板蚀刻废液通过液接管21进入电解槽30后，发生电解，在阴极区和阳极区分别产生铜粉和氨气。

阴极反应：〔Cu(NH₃)₄〕²⁺+2e→Cu+4NH₃

阳极反应：2NH₃+2H₂O→2(NH₄)⁺+2OH^-

2OH^-→1/2O₂+H₂O+2e-

电解槽30还通过液接管22与第一电解缓冲槽20相连。经过电解槽30电解后的电解液通过液接管22重新注入第一电解缓冲槽20内，从而实现循环。经过多次循环后，第一电解缓冲槽20余下的是含有少量铜离子及富含NaCl的电解液。

本实施例中，电解槽30还通过气接管31与第一电解缓冲槽20相连。电解槽30的阴极区产生的氨气通过气接管31进入第一电解缓冲槽20，从而将氯化铜沉淀转化为铜氨络合物，以实现氨气的循环利用。可以理解，如果通入第一电解缓冲槽20的氨气是从外部引入的，则气接管31也可省略。

离子膜电解槽40包括阳极区42、缓冲区44及阴极区46。阳极区42与缓冲区44由阴离子膜421分隔，缓冲区44与阴极区46由阳离子膜461分隔。阴离子膜421能够使阴离子通过而阻止阳离子通过；阳离子膜461能够使阳离子通过而阻止阴离子通过。离子膜电解槽40还包括暂存槽48。暂存槽48与阳极区42相通，用于存储经过阳极区42电解之后的电解液。

离子膜电解槽40通过液接管24与第一电解缓冲槽20相连。具体的，液接管24的末端被分成通往缓冲区44的液接管24a和通往阳极区42的液接管24b。第一电解缓冲槽20中经过电解槽30电解后的电解液进入液接管24后分成两部分，一部分通过液接管24a进入到缓冲区44内，另一部分通过液接管24b进入阳极区42内。经过电解槽30电解后的电解液内具有少量的铜离子，钠离子和一部分氯离子。在阴离子膜421和阳离子膜461的作用下，铜离子和钠离子被集中到阴极区46，而氯离子被集中到阳极区42。

发生电解时，阴极区46发生如下化学反应：

Cu²⁺+2e^-→Cu

2H₂O+2e-→H₂+2OH^-

OH^-+Na⁺→NaOH

由此产生铜粉和氢氧化钠溶液。

阳极区42发生如下化学反应：

H₂O→1/2O₂+2H⁺+2e^-

2Cl^-→Cl₂+2e^-

2Cl₂+H₂O→2HClO+2HCl

冷却槽50通过气接管51与离子膜电解槽40的阳极区42相连。冷却槽50的上方设有冷凝器52，从气接管51通入的氯气和氯化氢气体的温度可以在冷凝器中被冷却至5~10℃，当冷凝成液体后，氯化氢气体会被冷却槽50内的水所吸收形成盐酸。

在阳极区42电解之后剩余的电解液进入暂存槽48。在本实施例中，暂存槽48通过液接管25与第一电解缓冲槽20相连，并将经过离子膜电解槽40电解后的电解液（主要含有氯化铜和氯化钠）通过液接管25注入第一电解缓冲槽20中，由此形成循环。

过滤池60与离子膜电解槽40的阴极区46通过液接管62相连，并过滤收集铜粉。

第二电解缓冲槽70通过液接管72与过滤池60相连，并收集氢氧化钠溶液。

本实施例中，第二电解缓冲槽70还通过液接管74与离子膜电解槽40的阴极区46相连，并不断的将氢氧化钠溶液注入离子膜电解槽40的阴极区46，以补充阴极区46消耗的水分。

请参阅图2，一实施例的印刷板蚀刻废液的处理方法，包括如下步骤：

步骤S101、使用储液槽存储印刷板蚀刻废液，所述印刷板蚀刻废液的成分包括氯化铜和氯化氢和氯化钠。

例如，印刷板蚀刻废液可以存储在储液槽10中。

步骤S102、将所述储液槽内的印刷板蚀刻废液注入第一电解缓冲槽，并将所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物。

例如，可将储液槽10中的印刷板蚀刻废液注入到第一电解缓冲槽20内，然后加入氨气，使印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物。

步骤S103、将所述铜氨络合物注入电解槽，并使所述铜氨络合物转化为铜粉和氨气。

例如，含有铜氨络合物的印刷板蚀刻废液通过液接管21注入电解槽30，发生电解，在阴极区和阳极区分别产生铜粉和氨气。

经过电解槽30电解后的电解液通过液接管22重新注入第一电解缓冲槽20内，从而实现循环。

优选的，电解槽30的阴极区产生的氨气通过气接管31进入第一电解缓冲槽20，从而将氯化铜沉淀转化为铜氨络合物，以实现氨气的循环利用。

步骤S104、将经过电解后的电解液注入离子膜电解槽的缓冲区，在所述离子膜电解槽的阳极区电解产生氯气；使位于所述缓冲区的电解液的铜离子和钠离子进入所述离子膜电解槽的阴极区，在所述阴极区电解产生铜粉和氢氧化钠溶液。

例如，第一电解缓冲槽20中经过电解槽30电解后的电解液进入液接管24后分成两部分，一部分通过液接管24a进入到缓冲区44内，另一部分通过液接管24b进入阳极区42内。经过电解槽30电解后的电解液内具有少量的铜离子，钠离子和一部分氯离子。在阴离子膜421和阳离子膜461的作用下，铜离子和钠离子被集中到阴极区46，而氯离子被集中到阳极区42。电解时，阴极区46产生铜粉和氢氧化钠溶液；阴极区42产生氯气和氯化氢气体。

步骤S105、将所述氯气通入冷却槽冷凝吸收后形成盐酸。

阴极区42产生氯气和氯化氢气体通过气接管51通入冷却槽50，并在冷凝器中被冷却至5~10℃，当冷凝成液体后，氯化氢气体会被冷却槽50内的水所吸收形成盐酸。

优选的，经过离子膜电解槽40电解后的电解液（主要含有氯化铜和氯化钠）进入暂存槽48，然后再通过液接管25注入第一电解缓冲槽20中，由此形成循环。

步骤S106、过滤收集所述铜粉。

例如，在阴极区46生成的铜粉通过液接管62进入过滤池60，并在过滤池60被过滤收集。

步骤S107、收集所述氢氧化钠溶液。

例如，在阴极区46生成的氢氧化钠通过液接管72进入第二电解缓冲槽70，从而在第二电解缓冲槽70收集得到浓度约为25%的氢氧化钠溶液。

优选的，第二电解缓冲槽70内的氢氧化钠溶液通过液接管74注入到离子膜电解槽40的阴极区46进行循环，以补充消耗的水分。

上述系统与蚀刻线相互连接后，循环运作，在回收金属铜的同时可得到HCl及NaOH，回收的酸可实时送入蚀刻线再次利用，回收的碱作相应的存储。整个过程无任何废水、废气和废物排放，避免了二次污染，整个蚀刻工作及回收系统完全实现自动化控制，保证整个系统稳定、安全地循环工作。

对电解槽30中的氨气和离子膜电解槽40中氯气抽取可以加大Cu²⁺和Cu⁺的氧化还原反应间的化学势能差，促进铜的电解。

可以理解，液接管25、74也可省略。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种印刷板蚀刻废液处理系统，其特征在于，包括：储液槽、第一电解缓冲槽、电解槽、离子膜电解槽、冷却槽、过滤池及第二电解缓冲槽，其中，

2.根据权利要求1所述的印刷板蚀刻废液处理系统，其特征在于，所述电解槽电解产生的氨气通入到所述第一电解缓冲槽中，以将所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物。

3.根据权利要求1所述的印刷板蚀刻废液处理系统，其特征在于，所述离子膜电解槽还包括暂存槽，所述暂存槽与所述阳极区相通，用于存储经过所述阳极区电解之后的电解液。

4.根据权利要求3所述的印刷板蚀刻废液处理系统，其特征在于，所述暂存槽与所述第一电解缓冲槽相连，并将经过所述阳极区电解之后的电解液注入所述第一电解缓冲槽。

5.根据权利要求1所述的印刷板蚀刻废液处理系统，其特征在于，所述第二电解缓冲槽与所述离子膜电解槽相连，并将所述第二电解缓冲槽内的氢氧化钠溶液注入所述第二离子膜电解槽的阴极区。

6.一种印刷板蚀刻废液处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述氯气通入冷却槽冷凝吸收后形成盐酸；

使用过滤池过滤收集所述铜粉；及

使用第二电解缓冲槽收集所述氢氧化钠溶液。

7.根据权利要求6所述的印刷板蚀刻废液处理方法，其特征在于，所述铜氨络合物电解产生的氨气通入到所述第一电解缓冲槽中，使所述印刷板蚀刻废液中的部分氯化铜转化为铜氨络合物。

8.根据权利要求6所述的印刷板蚀刻废液处理方法，其特征在于，经过电解槽电解后的电解液注入所述第一电解缓冲槽，然后进入离子膜电解槽的阳极区进行循环。

9.根据权利要求6所述的印刷板蚀刻废液处理方法，其特征在于，经过离子膜电解槽的阳极区电解之后的电解液注入所述第一电解缓冲槽进行循环。

10.根据权利要求6所述的印刷板蚀刻废液处理方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液注入所述离子膜电解槽的阴极区进行循环。