CN104724861A - 一种电催化处理废棕化液的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电催化处理废棕化液的装置，其特征在于：包括降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽，所述降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽之间依次通过管道连通，降解槽内设置有具有强氧化能力的阳离子型催化槽，电解槽内设置有高析氧电势阳极和低析铜电势阴极。本发明选择具有强氧化能力的阳离子型催化剂提高了对有机添加剂的氧化降解能力、废棕化液中铜离子的释放程度，从而提高了对废棕化液中铜的回收率。

Description

一种电催化处理废棕化液的装置

技术领域

本发明涉及一种处理废棕化液的装置，具体涉及一种电催化处理废棕化液的装置。

背景技术

废棕化液来源于印刷线路板棕化处理工序，是棕化液失效产生物。为了满足电器设备日益轻巧、便携化的需要，印刷线制板正朝着精细化和集成化的多层线路板方向发展。在多层线路板压合工序中，必须对多层线路板中的内层芯板预先进行棕化加工以提高内层芯板间的结合力。目前，本行业在棕化处理时，首先通过棕化液中的硫酸和双氧水对内层芯板铜箔表面进行微蚀刻形成粗糙表面，然后在有机添加剂参与下，在内层芯板表面形成一层具有保护内层线路的保护膜层并伴随铜离子溶出。铜主要以二价铜离子并同时伴随部分一价铜离子溶出，其中一价铜离子优先与有机物络合。随着棕化液被长期使用，一价铜离子溶出累计量逐渐增多，棕化液中的有机物添加剂不能及时与一价铜离子络合而发生歧化反应，内层芯板表面会因此形成粉红圈、发白和棕化铜面色泽不均等问题，此时，需要排出废棕化液并及时更新棕化液以保证棕化工序正常。

废棕化液中含有许多毒性有机物，主要包括大量的三氮唑类、聚二醇类以及浓度为27-48g/l的铜离子，大部分铜离子与有机物以络合态形式存在于溶液中。为了通过对废棕化液进行处理实现对废棕化液中的铜的提取而创造效益，部分线路板企业尝试采用化学沉降处理废棕化液。但是，简单化学沉降处理的方法存在消耗试剂量大、沉铜品质低、经济效益不高以及带来二次污染等不足。

在授权号为CN201713399U的中国专利中公开了“一种棕化液再生回用装置”，该技术依次通过棕化废液收集、减压蒸馏、冷却结晶除铜、自动分析、自动加药和回流再用的方法，实现对废棕化液的处理，但该技术方案涉及的实现减压蒸馏步骤的设备价格昂贵、能耗高且可重复处理有限。因此，该技术目前还不能实现大规模推广应用。

在公开号为CN102583840A的中国专利中公开了一种“棕化废液降解提铜的光/臭氧-电-吸附反应装置及方法”，该技术先通过使用光臭氧协同降解废棕化液中的有机物，然后再进行电解沉积铜。该技术虽然提供了一种较好的处理废棕化液的方法，但要实现该技术方案，需要配置臭氧发生及尾气吸收装置以及紫外光源，整个过程操作起来十分不便捷。

在公开号为CN102603102A的中国专利中公开了一种“棕化液处理方法”，在公开号为CN102560533A的中国专利中公开了一种“一种从棕化废液电解出铜的工艺”，前技术方案通过在废棕化液中添加阳离子聚合物处理废棕化液中的有机物，后技术方案通过在废棕化液中添加表面活性剂实现对废棕化液中有机物的处理。此两种方法虽然先通过对废棕化液中有机物进行处理从而实现对废棕化液中铜的回收，但在实际的处理过程中，铜回收率低，而且向废棕化液中添加的阳离子聚合物和表面活性剂都无法进行循环利用，浪费大量的生产成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电催化处理废棕化液的装置，以解决废棕化液处理成本高、铜的回收率低的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电催化处理废棕化液的装置，该装置包括：

降解槽，降解槽内设置有具有强氧化能力的阳离子型催化槽，该催化槽通过对所述废棕化液中含有的机添加剂进行氧化降解，生成低价离子并使得废棕化液释放出铜离子；

电解槽，在电解槽内设置有高析氧电势阳极和低析铜电势阴极，在该条件下，完成降解的废棕化液进行电解，经过电解，生成的低价离子通过浓差扩散和气体搅动扩散至电势阳极，在电势阳极的低价离子被重新氧化生成高价态并被重复用于降解废棕化液中含有的有机添加剂，经过电解，降解中释放出来的铜离子在电势阴极沉积出单质铜，随着电解进行，电势阳极低价离子向高价态的反复循环，使得电势阴极沉积的单质铜逐渐增厚并用于回收；

萃取槽及反萃取槽，经过电解槽对废棕化液中的铜不断回收，使得所述废棕化液中铜离子含量较低时，停止电解并对该废棕化液进行萃取、反萃取，提取其中的催化剂；

所述降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽之间依次通过管道连通。

上述降解槽中，添加的阳离子型催化剂通过对废棕化液中的有机添加剂进行氧化降解，释放废棕化液中与有机添加剂呈络合状态的铜离子，便于后续电解时，废棕化液中的铜离子以单质铜的形式进行沉积而用于回收。阳离子型催化剂强氧化能力的选择，提高了催化剂对有机添加剂的氧化降解能力，提高了废棕化液中铜离子的释放程度，从而提高了对废棕化液中铜的回收率。

上述电解槽中，催化剂降解有机添加剂生成的低价离子扩散至电势阳极，由于电势阳极设置为高析氧电势，使得低价离子容易在阳极发生氧化反应生成高价态离子，该高价态离子可以再次对废棕化液中的有机添加剂进行降解，如此循环，降低了催化剂的使用成本。其中具体地，电势阳极表面为氧化钌材料，电势阴极为铜板。电极表面主要发生的化学反应包括:

阳极:Ce³⁺-e→Ce⁴⁺

Mn²⁺-e→Mn³⁺

2H₂O-4e→4H⁺+O₂↑

阴极:Cu²⁺+2e→Cu

2H⁺+2e→H2↑

上述萃取槽及反萃取槽中，通过对废棕化液进行萃取和反萃取提取其中的催化剂，实现催化剂的再利用，进一步降低催化剂的使用成本。由于随着废棕化液中铜离子含量变低，单质铜的沉积速率会变慢而影响回收效率，所以萃取与反萃取的时机选择在废棕化液中的铜离子含量降低时，具体可选择铜离子浓度小于1g/l时。

具体地，所述萃取槽包括多个用于分级萃取的萃取子槽，利用萃取剂进行分级萃取，萃取废棕化液中不同价态的金属离子，再利用反萃取剂从萃取相中萃取具有催化作用的金属离子继续用于降解废棕化液中的有机添加剂。

更具体地，萃取子槽为P204萃取槽，反萃取槽为硫酸溶液反萃取槽。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：

（1）选择具有强氧化能力的阳离子型催化剂提高了对有机添加剂的氧化降解能力、废棕化液中铜离子的释放程度，从而提高了对废棕化液中铜的回收率；

（2）从硫酸盐系列中选择阳离子型催化剂，避免选择硝酸盐、氯盐而在整个废棕化液的处理过程中产生有害气体；

（3）催化剂降解有机添加剂生成的低价离子扩散至电势阳极，由于电势阳极设置为高析氧电势，使得低价离子容易在阳极发生氧化反应生成高价态离子，该高价态离子可以再次对废棕化液中的有机添加剂进行降解，如此循环，降低了催化剂的使用成本，从而降低了处理废棕化液的综合成本；

（4）通过对废棕化液进行萃取和反萃取提取其中的催化剂，实现催化剂的再利用，进一步降低处理废棕化液的成本。

附图说明

图1为本实施例示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明创造的实施方式不限于此。

如图1所示，一种电催化处理废棕化液的装置，包括降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽，降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽之间依次通过管道连通，降解槽内设置有具有强氧化能力的阳离子型催化槽，电解槽内设置有高析氧电势阳极和低析铜电势阴极。

其中：萃取槽包括多个用于分级萃取的萃取子槽。

萃取子槽为P204萃取子槽，所述反萃取槽为硫酸溶液反萃取槽。

电势阳极表面为氧化钌，电势阴极为铜板。

以上所述实施例仅表达了发明的实施方式，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 (4)

1.一种电催化处理废棕化液的装置，其特征在于：包括降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽，所述降解槽、电解槽、萃取槽以及反萃取槽之间依次通过管道连通，降解槽内设置有具有强氧化能力的阳离子型催化槽，电解槽内设置有高析氧电势阳极和低析铜电势阴极。

2.根据权利要求1所述的电催化处理废棕化液的装置，其特征在于：所述萃取槽包括多个用于分级萃取的萃取子槽。

3.根据权利要求2所述的电催化处理废棕化液的装置，其特征在于：所述萃取子槽为P204萃取子槽，所述反萃取槽为硫酸溶液反萃取槽。

4.根据权利要求3所述的电催化处理废棕化液的装置，其特征在于：所述电势阳极表面为氧化钌，电势阴极为铜板。