CN108893742A - 酸性蚀刻废液处理及回用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种酸性蚀刻废液处理及回用系统，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统包括蚀刻工位，所述蚀刻工位设有蚀刻机缸和废液中转缸，所述废液中转缸与所述蚀刻机缸连通；电解工位，所述电解工位设有电解装置，所述电极装置包括由隔膜分隔的阳极室和阴极室，所述阳极室和所述阴极室均与所述废液中转缸连通；及再生工位，所述再生工位设有相连通的再生液收集装置和再生子液调配缸，所述再生液收集装置连通于所述阴极室，所述再生子液调配缸连通于所述蚀刻机缸。本发明的技术方案能够提高酸性蚀刻废液经再生处理后并回用于蚀刻工序中蚀刻液的蚀刻速率。

Description

酸性蚀刻废液处理及回用系统
技术领域
本发明涉及印制线路板蚀刻液处理技术领域，特别涉及一种酸性蚀刻废液处理及回用系统。
背景技术
在印刷线路板(PCB)的制造过程中，需要采用蚀刻液去除PCB板上的除线路以外的铜，该过程会产生蚀刻废液，蚀刻液主要包括酸性蚀刻液和碱性蚀刻液，其中，酸性蚀刻液因具有侧蚀小、速率易控制和易再生等特点而被广泛应用。目前，通常对蚀刻工序中产生的蚀刻废液进行再生处理并回用于蚀刻工序，以实现资源循环合理利用。现有大部分采用的是对阳极液进行回用处理，但是，电解过程中阳极产生的氯气，往往会部分溶于水形成次氯酸，次氯酸会将蚀刻废液中的铵根离子氧化为氮气，使得溶液中的氨氮含量下降，当以阳极液作为回用时，往往需要补偿氯化铵，而氯化铵因其溶解饱和度会出现结晶的现象，以使得再生后的蚀刻液中氯化铵浓度达不到新配蚀刻液中氯化铵的浓度，从而使得再生后的蚀刻液回用于蚀刻工序时，其蚀刻速率较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种酸性蚀刻废液处理及回用系统，旨在提高酸性蚀刻废液经再生处理后并回用于蚀刻工序中蚀刻液的蚀刻速率。
为实现上述目的，本发明提出的酸性蚀刻废液处理及回用系统，包括：蚀刻工位，所述蚀刻工位设有蚀刻机缸和废液中转缸，所述废液中转缸与所述蚀刻机缸连通；电解工位，所述电解工位设有电解装置，所述电极装置包括由隔膜分隔的阳极室和阴极室，所述阳极室和所述阴极室均与所述废液中转缸连通；及再生工位，所述再生工位设有相连通的再生液收集装置和再生子液调配缸，所述再生液收集装置连通于所述阴极室，所述再生子液调配缸连通于所述蚀刻机缸。
可选地，所述电解工位还设有阳极液循环缸，所述废液中转缸、所述阳极室、及所述再生液收集装置均与所述阳极液循环缸连通。
可选地，所述再生液收集装置包括相连通的第一再生液槽和第二再生液槽，所述第一再生液槽均与所述所述阴极室、所述阳极液循环缸、及所述再生子液调配缸相连通。
可选地，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统还包括废气处理装置，所述废气处理装置均与所述阴极室和所述第一再生液槽相连通。
可选地，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统还包括废液处理装置，所述废液处理装置与所述第二再生液槽连通。
可选地，所述蚀刻工位还设有溶解吸收缸，所述溶解吸收缸连通于所述蚀刻机缸，且连通于所述阳极室。
可选地，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统还包括电气控制装置，所述电气控制装置分别电性连接于所述蚀刻机缸、所述废液中转缸、所述电解装置、及所述再生子液调配缸。
可选地，所述再生子液调配缸设有调配模块，所述调配模块内含有补加剂，且所述调配模块与所述电气控制装置电性连接，所述电气控制装置控制调配模块向所述再生子液调配缸的再生液中加入所述补加剂，以调配成符合蚀刻工艺要求的再生子液。
可选地，所述阳极室通过管道连通于所述溶解吸收缸，且该连通管道上设置有射流泵，所述射流泵与所述电气控制装置电性连接。
可选地，所述阳极室内设有阳极板，所述阴极室内设有阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别电连接于直流电源的正极和负极，所述阳极板为加镀钛板或石墨板，所述阴极板为钛板、铜板或不锈钢板。
本发明的技术方案，酸性蚀刻废液处理及回用系统包括蚀刻工位、电解工位及再生工位，蚀刻工位设置相连通的蚀刻机缸和废液中转缸，电解工位设置电解装置，电解装置的阳极室和阴极室均连通于废液中转缸，且阴极室连通于再生工位的再生液收集装置，再生液收集装置连通于再生子液调配缸，再生子液调配缸连通于蚀刻机缸，如此的设置，蚀刻机缸产生的蚀刻废液首先储存至废液中转缸内，并经过稀释调配后，进入电解装置进行电解，然后，电解后的阴极液被输送至再生液收集装置中储存，并输送至再生子液调配缸中进行调配，以配制出符合蚀刻生产参数的再生子液，配制成的再生子液可循环至蚀刻机缸使用，以使得资源得到充分的利用。由于本发明采用的是对电解后的阴极液进行调配再生处理，阴极液基本上不会消耗氯化铵，当对阴极液进行再生处理后并回用于蚀刻工序时，相较于现有的回用调配阳极液，只需加入少量氯化铵，则不会出现因过饱和而结晶的现象，并且其蚀刻速率得到有效的提高，且其蚀刻速率可以达到新配置的蚀刻液的蚀刻速率水平，从而实现了酸性蚀刻废液的完全资源回收再利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明酸性蚀刻废液处理及回用系统一实施例的工艺流程图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 酸性蚀刻废液处理及回用系统 3131 阴极板
10 蚀刻工位 315 隔膜
11 蚀刻机缸 33 阳极液循环缸
13 废液中转缸 50 再生工位
15 溶解吸收缸 51 再生液收集装置
30 电解工位 511 第一再生液槽
31 电解装置 513 第二再生液槽
311 阳极室 53 再生子液调配缸
3111 阳极板 70 废气处理装置
313 阴极室 90 废液处理装置
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种酸性蚀刻废液处理及回用系统100。
如图1所示，在本发明酸性蚀刻废液处理及回用系统100一实施例中，酸性蚀刻废液处理及回用系统100包括：蚀刻工位10，蚀刻工位10设有蚀刻机缸11和废液中转缸13，废液中转缸13与蚀刻机缸11连通；电解工位30，电解工位30设有电解装置31，电极装置包括由隔膜315分隔的阳极室311和阴极室313，阳极室311和阴极室313均与废液中转缸13连通；及再生工位50，再生工位50设有相连通的再生液收集装置51和再生子液调配缸53，再生液收集装置51连通于阴极室313，再生子液调配缸53连通于蚀刻机缸11。
具体地，蚀刻机缸11通过管道连通于废液中转缸13，酸性蚀刻废液通过管道被输送至废液中转缸13内，在废液中转缸13内将蚀刻废液进行稀释调配，以防止蚀刻废液浓度过高而对后续电极板铜发生蚀刻，一般地，采用电解后的无铜子液对蚀刻废液进行稀释，以使得资源得到合理循环利用，从而节省成本。稀释后的蚀刻废液进入电解工位30进行电解操作，电解装置31为电解槽，电解槽内安装有隔膜315，以将电解槽分隔成阳极室311和阴极室313，隔膜315一般为导电复合高分子隔离膜；电解槽内有电解液，电解液为氯化铜溶液和盐酸溶液的混合物，阳极室311中产生氧化气体氯气，蚀刻废液中铜离子于阴极室313内被还原为铜单质并析出；此外，由于电解反应会放出热量，电解液中的盐酸会挥发为氯化氢气体并由阴极室313和阳极室311流出。阴极室313通过管道连通于再生液收集装置51，以将阴极液输送至再生液收集装置51中进行存储，再生液收集装置51通过管道连通于再生子液调配缸53，再生液收集装置51内的阴极液接着被输送至再生子液调配缸53中通过调配制备出符合蚀刻生产参数的再生子液，由于再生子液调配缸53是通过管道连通于蚀刻机缸11，则制备出的再生子液可循环至蚀刻机缸11中使用。
因此，可以理解的，本发明的技术方案，酸性蚀刻废液处理及回用系统100包括蚀刻工位10、电解工位30及再生工位50，蚀刻工位10设置相连通的蚀刻机缸11和废液中转缸13，电解工位30设置电解装置31，电解装置31的阳极室311和阴极室313均连通于废液中转缸13，且阴极室313连通于再生工位50的再生液收集装置51，再生液收集装置51连通于再生子液调配缸53，再生子液调配缸53连通于蚀刻机缸11，如此的设置，蚀刻机缸11产生的蚀刻废液首先储存至废液中转缸13内，并经过稀释调配后，进入电解装置31进行电解，然后，电解后的阴极液被输送至再生液收集装置51中储存，并输送至再生子液调配缸53中进行调配，以配制出符合蚀刻生产参数的再生子液，配制成的再生子液可循环至蚀刻机缸11使用，以使得资源得到充分的利用。由于本发明采用的是对电解后的阴极液进行调配再生处理，阴极液基本上不会消耗氯化铵，当对阴极液进行再生处理后并回用于蚀刻工序时，相较于现有的回用调配阳极液，只需加入少量氯化铵，则不会出现因过饱和而结晶的现象，并且其蚀刻速率得到有效的提高，且其蚀刻速率可以达到新配置的蚀刻液的蚀刻速率水平，从而实现了酸性蚀刻废液的完全资源回收再利用。
可选地，在输送蚀刻废液的管道一般安装有泵，以使得蚀刻废液的输送更加快速且有效，泵通常为隔膜泵、离心泵、或其他类型的泵。
进一步地，电解工位30还设有阳极液循环缸33，废液中转缸13、阳极室311、及再生液收集装置51均与阳极液循环缸33连通。阳极室311通过管道连通于阳极液循环缸33，且阳极液循环缸33通过管道与废液中转缸13相连通，以使得阳极液循环缸33、废液中转缸13、及阳极室311内的溶液相互循环，从而有效地避免阳极室中溶液量减小而引起不利于电解反应的现象发生。同时，阳极液循环缸33亦是通过管道与再生液收集装置51相连通，以将电解过程中产生的氯气输送至再生液收集装置51内，将阴极再生液中少量的Cu+氧化成Cu2+，这样便可减少氧化剂的使用量，并且使得资源得到充分合理的利用。
需要说明的是，阳极液循环缸33和阳极室311均保持密封状态，以避免其中的氯气少量流出而对环境造成影响。
进一步地，再生液收集装置51包括相连通的第一再生液槽511和第二再生液槽513，第一再生液槽511与阴极室313、阳极液循环缸33、及再生子液调配缸53均相连通。
具体地，第一再生液槽511通过管道分别连通于阴极室313和再生子液调配缸53，以使得电解后的阴极液先输送至第一再生液槽511储存，然后输送至再生子液调配缸53中进行调配，制备出符合蚀刻生产参数的再生子液，并循环至蚀刻机缸11中使用；同时，第一再生液槽511通过管道亦连通于阳极液循环缸33，以将电解过程中产生的氯气输送至第一再生液槽511内，将阴极再生液中少量的Cu+氧化成Cu2+。
在本发明的一实施例中，酸性蚀刻废液处理及回用系统100还包括废气处理装置70，废气处理装置70与阴极室313和第一再生液槽511均相连通。废气处理装置70通过管道连通于阴极室313，以除去阴极室313中挥发的氯化氢气体；同时，废气处理装置70亦通过管道连通于第一再生液槽511，以除去其中多余的氯气和氯化氢气体。
可选地，废气处理装置70包括相连通的铁水吸收缸和碱性溶液吸收塔，铁水吸收缸连通于阴极室313和第一再生液槽511，碱性溶液吸收塔设有废气出口，氯气和氯化氢气体经由铁水吸收缸和碱性溶液吸收塔处理后，达到废气排放标准，并通过废气出口排出。由于一部分氯气用于氧化亚铜离子，则减少了碱性溶液的使用量，从而亦使得资源得到充分合理的利用。
在本发明的一实施例中，酸性蚀刻废液处理及回用系统100还包括废液处理装置90，废液处理装置90与第二再生液槽513连通。
具体地，废液处理装置90通过管道连通于第二再生液槽513，由于电解后的再生阴极液经过处理后会发生体积增量，该增量部分的再生阴极液由第一再生液槽511流至第二再生液槽513中，该部分再生阴极液无法进行再生循环使用，而且该部分再生阴极液中含有少量Cu2+，废液处理装置90对铜进行收集利用，以提高回收利用率，避免资源浪费。一般地，废液处理装置90内设有还原模块，还原模块含有铁粉、锌粉、锡粉中的至少一种，用以将Cu2+还原为铜单质，并置换出铜单质，以回收使用，实现资源的有效利用。
进一步地，蚀刻工位10还设有溶解吸收缸15，溶解吸收缸15连通于所述蚀刻机缸11，且连通于所述阳极室311。
具体地，溶解吸收缸15均通过管道连通于蚀刻机缸11和阳极室311，如此，阳极室311中产生的氧化气体氯气被输送至溶解吸收缸15内，由于溶解吸收缸15是与蚀刻机缸11相连通的，蚀刻废液流入溶解吸收缸15内，于是地，在氯气的氧化作用下，溶解吸收缸15内蚀刻废液中的Cu+被氧化成Cu2+，随后可循环至蚀刻机缸11继续使用。
进一步地，酸性蚀刻废液处理及回用系统100还包括电气控制装置，电气控制装置分别电性连接于蚀刻机缸11、废液中转缸13、电解装置31、溶解吸收缸15、及再生子液调配缸53。电气控制装置用于控制各个工序的自动操作，以使得整个系统能够实现自动化操作，节省人力资源。
可选地，再生子液调配缸53设有调配模块，调配模块内含有补加剂，且调配模块与电气控制装置电性连接，电气控制装置控制调配模块向再生子液调配缸53的再生液中加入补加剂，以调配成符合蚀刻工艺要求的再生子液。补加剂一般为氯化铵、氧化剂等，氧化剂一般为氯酸钠，合理地加入补加剂，以制备出符合蚀刻生产参数的再生子液。并且该调配模块电性连接于电气控制装置，可使得该调配操作为自动化操作，以节省人力资源。
可选地，阳极室311通过管道连通于溶解吸收缸15，且该连通管道上设置有射流泵，射流泵与电气控制装置电性连接。射流泵用以将阳极室311内产生的氯气输送至溶解吸收缸15内，以将蚀刻液中Cu+氧化成Cu2+，返回蚀刻机缸11继续使用。同样地，阳极液循环缸33与第一再生液槽511连通的管道上亦设置有射流泵，以将电解过程中产生的氯气输送至第一再生液槽511中，将再生液中少量的Cu+氧化成Cu2+。
可选地，阳极室311内设有阳极板3111，阴极室313内设有阴极板3131，阳极板3111和阴极板3131分别电连接于直流电源的正极和负极，阳极板3111为加镀钛板或石墨板，阴极板3131为钛板、铜板或不锈钢板。
下面通过具体实施例对本发明酸性蚀刻废液处理及回用系统进行具体说明。
实施例一
某线路板厂酸性蚀刻废液中铜离子的浓度为100g/L，氨氮浓度为12000ppm，酸当量为0.7N，氯离子的浓度为211g/L，蚀刻机缸新开缸后的蚀刻速率为48um/min；接着采用50L废液，并加入12000ppm的无铜子液稀释后进行电解，电流在10～20A的范围内分四步电解16h，此时，阴极液铜离子浓度小于1g/L，氨氮为10800ppm，酸当量1.5N，氯离子的浓度为186g/L，取20L阴极液，加入100g氯化铵，10mL蚀刻添加剂配成再生子液，在小型蚀刻机缸测试，当再生子液置换蚀刻机缸中蚀刻液的50％的过程中，蚀刻速率在45～52um/min的范围内波动，性能和新开缸的蚀刻液相差无几，实现了酸性蚀刻废液的完全资源回收再利用。
实施例二
江西某线路板厂酸性蚀刻废液中铜离子的浓度为110g/L，氨氮的浓度为6000ppm，酸当量为1.0N，氯离子的浓度为200g/L，蚀刻机缸新开缸后测得的蚀刻速率为36um/min；接着采用20L废液，用6000ppm的无铜子液稀释后进行电解，电流在10～20A的范围内分四步电解16h，此时阴极液铜离子浓度小于1g/L，氨氮的浓度为5400ppm，酸当量为1.9N，氯离子的浓度为177g/L，取20L阴极液，加入45g氯化铵，10mL蚀刻添加剂配成再生子液，在小型蚀刻机缸测试，当再生子液置换蚀刻机缸中蚀刻液的50％的过程中，蚀刻速率在33～37um/min的范围内波动，性能和新开缸的蚀刻液相差无几，实现了酸性蚀刻废液的完全资源回收再利用。
由上述两个具体实施例可以看出，本发明酸性蚀刻废液处理及回用系统中对阴极液进行再生处理后，并回用于蚀刻工序时，其蚀刻速率能够保持在于新开缸的蚀刻液相当的蚀刻速率水平，从而实现了酸性蚀刻废液的完全资源回收再利用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，包括：
蚀刻工位，所述蚀刻工位设有蚀刻机缸和废液中转缸，所述废液中转缸与所述蚀刻机缸连通；
电解工位，所述电解工位设有电解装置，所述电极装置包括由隔膜分隔的阳极室和阴极室，所述阳极室和所述阴极室均与所述废液中转缸连通；及
再生工位，所述再生工位设有相连通的再生液收集装置和再生子液调配缸，所述再生液收集装置连通于所述阴极室，所述再生子液调配缸连通于所述蚀刻机缸。
2.如权利要求1所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述电解工位还设有阳极液循环缸，所述废液中转缸、所述阳极室、及所述再生液收集装置均与所述阳极液循环缸连通。
3.如权利要求2所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述再生液收集装置包括相连通的第一再生液槽和第二再生液槽，所述第一再生液槽与所述所述阴极室、所述阳极液循环缸、及所述再生子液调配缸相连通。
4.如权利要求3所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统还包括废气处理装置，所述废气处理装置与所述阴极室和所述第一再生液槽相连通。
5.如权利要求3所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统还包括废液处理装置，所述废液处理装置与所述第二再生液槽连通。
6.如权利要求1所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述蚀刻工位还设有溶解吸收缸，所述溶解吸收缸连通于所述蚀刻机缸，且连通于所述阳极室。
7.如权利要求1至6中任一项所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述酸性蚀刻废液处理及回用系统还包括电气控制装置，所述电气控制装置分别电性连接于所述蚀刻机缸、所述废液中转缸、所述电解装置、及所述再生子液调配缸。
8.如权利要求7所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述再生子液调配缸设有调配模块，所述调配模块内含有补加剂，所述调配模块与所述电气控制装置电性连接，所述电气控制装置控制调配模块向所述再生子液调配缸的再生液中加入所述补加剂，以调配成符合蚀刻工艺要求的再生子液。
9.如权利要求7所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述阳极室通过管道连通于所述溶解吸收缸，且该连通管道上设置有射流泵，所述射流泵与所述电气控制装置电性连接。
10.如权利要求1至6中任一项所述的酸性蚀刻废液处理及回用系统，其特征在于，所述阳极室内设有阳极板，所述阴极室内设有阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别电连接于直流电源的正极和负极，所述阳极板为加镀钛板或石墨板，所述阴极板为钛板、铜板或不锈钢板。
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