CN106119853A - 高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，由铜电解回收装置和再生装置两部分组成，利用回收电解铜过程中产生的氯气作为氧化剂，氯气不需要排放，直接作为氧化剂被废蚀刻液吸收，也不需要再另外添加氧化剂，而维持了酸性铜刻蚀液的元素平衡。其结构设计简单、合理，无污染，更安全，维护成本低，对设备及人员要求低，进一步节省成本，便于产品推广。

Description

高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统
技术领域
本发明属于化工产品技术领域，具体涉及一种高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统。
背景技术
PCB线路板产业是电子电器制造业的基础产业，产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重最大的产业，产业规模达600亿美元。蚀刻作为PCB制程中的重要工艺，酸性蚀刻液因为具有侧蚀小、速率易于控制和易再生等特点，被广泛应用。在蚀刻过程中，Cu2+与Cu作用生成Cu+，随着蚀刻反应的进行，Cu+数量越来越多，Cu2+减少，蚀刻液蚀刻能力很快下降。
蚀刻反应:Cu+CuCl2＝2CuCl
失去刻蚀能力的废酸性铜蚀刻液现在一般采用两种处理方法，一种是将废刻蚀液报废，直接拉运至废水处理公司，再在产线补充新的蚀刻液；另一种是在产线安装废酸性铜蚀刻液回收及再生，铜电解回收反应原理：
阴极反应：Cu++e＝Cu
阳极反应：2Cl——2e＝Cl2↑
为保持稳定蚀刻能力，需加入氧化剂和Cl-离子使Cu+尽快转化为Cu2+。
反应原理为：2CuCl+2HCl+H2O2＝2CuCl2+2H2O
现在的废酸性铜蚀刻液回收及再生在运行过程中有三大问题：
1.铜回收电解过程产生剧毒氯气，存在对人身的安全隐患，对现场设备有一定腐蚀性，并易导致生产的产品报废。
2.需要补充氧化剂双氧水和盐酸，导致刻蚀液体积增大，必须有一部分液体排放至废水站进行处理，维护成本比较高，增大了废水站的压力。
3.需要专业人员全天候的维护操作，人力成本比较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，克服了现有技术的上述不足，其结构设计简单、合理，无污染，更安全，维护成本低，对设备及人员要求低，进一步节省成本，便于产品推广。
为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，由铜电解回收装置和再生装置两部分组成，利用回收电解铜过程中产生的氯气作为氧化剂，氯气不需要排放，直接作为氧化剂被废蚀刻液吸收，也不需要再另外添加氧化剂，而维持了酸性铜刻蚀液的元素平衡，具体包括以下步骤：
一、回收线路板酸性铜刻蚀液产线流出的废铜蚀刻液；
二、废铜蚀刻液首先经过铜电解回收装置，废刻蚀液被电解，铜在阴极析出，氯气在阳极析出；
三、步骤二产生的铜，附着在钛阴极钛板上形成铜板，将阴极拆卸取出，将铜板剥离，再将钛板安装回电解机；
四、将步骤二产生的氯气捕集，并通过管道通入到再生装置内，经过步骤二电解之后的废铜蚀刻液也通入到再生装置内，在再生装置内，氯气充当氧化剂与废铜蚀刻液充分接触并发生反应，使废铜蚀刻液恢复工作能力；
五、步骤四中废铜蚀刻液经过再生反应后，经过检测并达标之后，循环通入到刻蚀产线，继续使用。
优选地，所述步骤三中：一个循环周期约为20～100小时。
优选地，所述步骤二中：
阴极反应为：Cu++e＝Cu。
阳极反应为：2Cl—-2e＝Cl2↑。
优选地，所述步骤四中：
再生反应为：
Cl2+H2O＝HCl+HClO
2CuCl+Cl2＝2CuCl2+H2O。
优选地，再生蚀刻液的参数如下：
Cu2+浓度：90～110g/L；
酸当量：1.8～2.2N；
氧化还原电位：500～600mV。
本发明所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统的有益效果是：其结构设计简单、合理，无污染，更安全，维护成本低，对设备及人员要求低，进一步节省成本，便于产品推广。
附图说明
图1为本发明所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。
如图1所示，所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，线路板酸性铜刻蚀液产线流出的为废铜蚀刻液，废铜刻蚀液为失去刻蚀能力的刻蚀液，经过在线路板酸性铜刻蚀液产线废蚀刻液铜回收及再生系统重新获得工作能力；高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统由铜电解回收装置和再生装置两部分组成，利用回收电解铜过程中产生的氯气作为氧化剂，氯气不需要排放，直接作为氧化剂被废蚀刻液吸收，也不需要再另外添加氧化剂，而维持了酸性铜刻蚀液的元素平衡，解决了氯气排放和液体量增加的问题。
包括以下步骤：
一、回收线路板酸性铜刻蚀液产线流出的废铜蚀刻液；
二、废铜蚀刻液首先经过铜电解回收装置，废刻蚀液被电解，铜在阴极析出，氯气在阳极析出；
三、步骤二产生的铜，附着在钛阴极钛板上形成铜板，将阴极拆卸取出，将铜板剥离，再将钛板安装回电解机。一个循环周期约为20～100小时；
四、将步骤二产生的氯气捕集，并通过管道通入到再生装置内，经过步骤二电解之后的废铜蚀刻液也通入到再生装置内，在再生装置内，氯气充当氧化剂与废铜蚀刻液充分接触并发生反应，使废铜蚀刻液恢复工作能力；
步骤四的工艺体现了本工艺的进步与革新，即将阳极产生的氯气捕集，而非传统方法的直接排放，被捕集的氯气通过再生装置，作为氧化剂溶解于电解后的刻蚀液中，使废刻蚀液除了Cu离子被减少之外，其它元素仍维持了平衡，并且恢复了蚀刻液的工作能力，而非传统方法，需要补加水、盐酸、氯酸钠等化学药品，使得蚀刻液恢复工作能力，节省了物料，降低了成本，并且减少了蚀刻液体积膨胀带了的麻烦。
五、废铜蚀刻液经过再生反应(步骤四的“氯气充当氧化剂与刻蚀液充分接触并发生反应”)后，再经过检测并达标之后，循环通入到刻蚀产线，继续使用。
所述步骤2中：
阴极反应为：Cu++e＝Cu。
阳极反应为：2Cl——2e＝Cl2↑。
所述步骤4中：
再生反应为：
Cl2+H2O＝HCl+HClO
2CuCl+Cl2＝2CuCl2+H2O。
失去刻蚀能力的废蚀刻液参数一般为：
铜离子(包括一价铜和二价铜离子)浓度：90～120g/L
酸当量：≤1.8N
氧化还原电位：400～500mV
经过铜回收及再生设备之后，再生蚀刻液已可以继续使用，参数如下：
Cu2+浓度：90～110g/L
酸当量：1.8～2.2N
氧化还原电位：500～600mV
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术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简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，其特征在于：由铜电解回收装置和再生装置两部分组成，利用回收电解铜过程中产生的氯气作为氧化剂，氯气不需要排放，直接作为氧化剂被废蚀刻液吸收，也不需要再另外添加氧化剂，而维持了酸性铜刻蚀液的元素平衡，具体包括以下步骤：
一、回收线路板酸性铜刻蚀液产线流出的废铜蚀刻液；
二、废铜蚀刻液首先经过铜电解回收装置，废刻蚀液被电解，铜在阴极析出，氯气在阳极析出；
三、步骤二产生的铜，附着在钛阴极钛板上形成铜板，将阴极拆卸取出，将铜板剥离，再将钛板安装回电解机；
四、将步骤二产生的氯气捕集，并通过管道通入到再生装置内，经过步骤二电解之后的废铜蚀刻液也通入到再生装置内，在再生装置内，氯气充当氧化剂与废铜蚀刻液充分接触并发生反应，使废铜蚀刻液恢复工作能力；
五、步骤四中废铜蚀刻液经过再生反应后，经过检测并达标之后，循环通入到刻蚀产线，继续使用。
2.根据权利要求1所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，其特征在于：所述步骤三中：一个循环周期约为20～100小时。
3.根据权利要求1所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，其特征在于：所述步骤2中：
阴极反应为：Cu++e＝Cu。
阳极反应为：2Cl——2e＝Cl2。
4.根据权利要求3所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，其特征在于：所述步骤3中：
再生反应为：
Cl2+H2O＝HCl+HClO
2CuCl+Cl2＝2CuCl2+H2O。
5.根据权利要求4所述的高效零排放废酸性铜蚀刻液回收及再生系统，其特征在于：再生蚀刻液的参数如下：
Cu2+浓度：90～110g/L；
酸当量：1.8～2.2N；
氧化还原电位：500～600mV。
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