CN109234786A - 一种在线电镀碳处理系统和碳处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线电镀碳处理系统和碳处理方法。该碳处理系统包括依次连接的电镀槽、碳处理系统和循环过滤系统，碳处理系统包括碳处理箱和顶部的自动加碳装置，碳处理箱顶部还设有LED光照系统，内部设有催化网；循环过滤系统包括由碳处理箱与碳粉过滤机连接形成的将碳粉回收循环至碳处理箱的第一循环回路，以及由碳粉过滤机与电镀槽连接形成的将电镀药水回收循环至所述电镀槽的第二循环回路；碳处理系统还包括自动排碳渣系统，其包括由碳处理箱和自动排碳渣装置连接形成的将滤液循环至碳处理箱形成的第三循环回路，自动排碳渣装置上还设有一碳渣排出口。本发明提供的碳处理系统处理效果好，操作方便快捷，可连续在线循环净化药水。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线电镀碳处理系统和碳处理方法。
背景技术
电镀是PCB制造过程中的一个重要工序，涉及到大量的化学药水的使用，在PCB板往返于各药水缸的过程中会带入大量的杂质和污染颗粒，同时，电镀药水本身在不断电解过程中会产生污染副产物，日积月累若不加以有效除去药水中污染物，将会影响到PCB产品的镀铜品质。对于目前高活性的电镀药水，如填孔药水和脉冲药水，其对于污染物的容忍度比普通药水要低很多，这类药水对于污染物的处理提出了更高的要求。
为了解决电镀药水中的污染物问题，业界普遍采用的方法是碳处理：当药水中污染物浓度达到最大限度或者电镀能力下滑严重时，利用过滤泵将药水抽排至碳处理槽加入双氧水混合将大分子量有机物裂解成小分子有机物后，再加入大量的碳粉吸附，经过碳吸附后的药水通过静置过滤，经由过滤泵打回原槽中进行使用。此种方法需要消耗较长的时间，且处理环境恶劣，抽排药水过程物料损耗严重，过程还存在将碳粉打回缸内的风险。很多工厂都不愿进行及时的药水碳处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有常用的碳处理技术中存在的耗时长、处理环境恶劣、物料损耗严重以及存在将碳粉打回药水缸内的风险的缺陷，而提供了一种在线电镀碳处理系统和碳处理方法。本发明提供的碳处理方法在处理过程中没有任何的物料损失，且电镀线停机时间缩短至少一倍以上，操作方便快捷，可以减少大量的人工成本；且能够一次就把所有的碳粉颗粒和杂质颗粒过滤干净，方便重复使用，达到连续在线循环净化药水的效果。
本发明提供了一种在线电镀碳处理系统，其包括依次连接的一电镀槽、一碳处理系统和一循环过滤系统，所述碳处理系统用于在线吸附来自于所述电镀槽的电镀药水中的总有机碳，所述碳处理系统包括一碳处理箱和设置在所述碳处理箱的顶部、用于向所述碳处理箱中加入活性炭的一自动加碳装置，所述碳处理箱的顶部还设有一LED光照系统，所述碳处理箱的内部还分布有至少一层催化网，用于填充光催化剂；所述循环过滤系统包括由所述碳处理箱与一碳粉过滤机连接形成的将碳粉回收循环至所述碳处理箱的第一循环回路，以及由所述碳粉过滤机与所述电镀槽连接形成的将电镀药水回收循环至所述电镀槽的第二循环回路；
所述在线电镀碳处理系统还包括一自动排碳渣系统，所述自动排碳渣系统包括由所述碳处理箱和一自动排碳渣装置连接形成的将滤液循环至所述碳处理箱形成的第三循环回路，所述自动排碳渣装置上还设有一碳渣排出口。
本发明中，较佳地，所述电镀槽与所述碳处理箱通过一水泵连接。
本发明中，较佳地，所述自动加碳装置包括一粉末吸盘和与所述粉末吸盘连接的一粉末加料器，所述粉末吸盘和所述粉末加料器的配合能够实现活性炭粉的自动加料，并避免外包装堵住加料口。
本发明中，所述LED光照系统用于分解活性炭吸附的有机碳。
本发明中，所述催化网较佳地以纵向或横向设于所述碳处理箱的中心位置处，从而使所述光催化剂与处理液充分接触。
本发明中，较佳地，所述碳粉过滤机为一膜式过滤机，用于连续过滤混有活性炭的镀液。
本发明中，较佳地，所述碳处理箱和所述自动排渣碳装置通过一隔膜泵连接。
本发明中，较佳地，所述自动排碳渣装置为一压滤机或一离心机。
本发明还提供了一种在线电镀碳处理方法，所述碳处理方法采用上述在线电镀碳处理系统进行，所述碳处理方法包括如下步骤：
(1)将所述电镀槽中的电镀药水泵入所述碳处理箱，通过所述自动加碳装置向所述碳处理箱中加入活性炭，进行总有机碳的吸附；所述活性炭的加入量为3g/L-20g/L；
(2)所述LED光照系统和所述光催化剂的光催化作用使活性炭中吸附的有机碳分解，得处理后的镀液；所述LED光照系统的光强不低于100mW/cm2；
(3)将所述碳处理箱中处理后的镀液导入所述碳粉过滤机，过滤后得到碳粉和电镀药水，其中碳粉经所述第一循环回路循环至所述碳处理箱，电镀药水经所述第二循环回路循环至所述电镀槽；
(4)步骤(3)进行至少2小时后，开启所述自动排碳渣系统，将所述碳处理箱中的处理液经所述自动排碳渣装置过滤，得到滤液和碳渣，其中滤液经所述第三循环回路循环至所述碳处理箱，碳渣经所述碳渣排出口排出。
步骤(1)中，泵入所述碳处理箱的电镀药水的TOC值一般大于300mg/L。
步骤(1)中，所述活性炭的加入量较佳地为12g/L-20g/L，其中g/L是指所述碳处理箱中每升电镀药水中含有的活性炭的克数。活性炭添加量超出20g/L后，容易导致后续排炭困难。
步骤(2)中，所述LED光照系统和所述光催化剂的光催化原理在于：在日光或灯光中紫外线的作用下使催化剂(如TiO2)激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等有机物及部分无机物。所述LED光照系统吸收波长一般在200-500nm波长范围内。
步骤(2)中，所述光催化剂较佳地以活性成分负载在惰性载体上的形式存在，负载时，活性成分呈丝状或网状，例如呈微分散颗粒/纳米颗粒、微针阵列。
其中，所述活性成分为本领域常用物质，一般选自二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、二氧化锆(ZrO2)和硫化镉(CdS)中的一种或多种，较佳地为二氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)和二氧化锆(ZrO2)中的一种或多种；更佳地为二氧化钛(TiO2)，进一步更佳地为纳米级二氧化钛(TiO2)。
其中，所述的惰性载体为本领域常用物质，一般选自二氧化硅、石墨烯、氧化铝和金刚砂的烧结体中的任一种。
本发明中，如无特殊说明，碳粉均指活性炭。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明可在线解决表面涂装、电路板刻蚀等领域，在线清除镀液中有机添加剂分解产物，实现镀液再利用问题；经过本发明的碳处理系统处理后排放出的总有机碳浓度低于200mg/L；
2、本发明的碳处理系统自动化程度高，单次生产循环时间缩短至30min，环保节能；
3、活性炭吸附容量大，吸附效果好，使用时间长，耐酸碱性能良好，可以应用于处理酸碱性刻蚀液；
4、在线电镀碳处理系统吸附效果好，TOC的处理比率甚至可以达到70％以上，适用于处理含各种添加剂的镀液，药水损耗极低，可避免交叉污染问题，相比陶瓷分子筛和传统碳处理而言运行成本低，有良好的技术适应性及市场应用前景。
附图说明
图1为本申请实施例1的在线电镀碳处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
本实施例使用的在线电镀碳处理系统的结构示意图如图1所示。其包括依次连接的一电镀槽、一碳处理系统和一循环过滤系统，所述碳处理系统用于在线吸附来自于所述电镀槽的电镀药水中的总有机碳，所述碳处理系统包括一碳处理箱和设置在所述碳处理箱的顶部、用于向所述碳处理箱中加入活性炭的一自动加碳装置，所述碳处理箱的顶部还设有一LED光照系统，所述碳处理箱内部还分布有至少一层催化网，用于填充光催化剂；所述循环过滤系统包括由所述碳处理箱与一碳粉过滤机连接形成的将碳粉回收循环至所述碳处理箱的第一循环回路，以及由所述碳粉过滤机与所述电镀槽连接形成的将电镀药水回收循环至所述电镀槽的第二循环回路；
所述在线电镀碳处理系统还包括一自动排碳渣系统，所述自动排碳渣系统包括由所述碳处理箱和一压滤机连接形成的将滤液循环至所述碳处理箱形成的第三循环回路，所述压滤机上还设有一碳渣排出口。
其中，所述电镀槽与所述碳处理箱通过一水泵连接。
所述自动加碳装置包括一粉末吸盘和与所述粉末吸盘连接的一粉末加料器，所述粉末吸盘和所述粉末加料器的配合能够实现活性炭粉的自动加料，并避免外包装堵住加料口。
所述催化网以横向设于所述碳处理箱的中心位置处。
所述碳粉过滤机为一膜式过滤机。
所述碳处理箱和所述压滤机通过一隔膜泵连接。
本实施例提供的在线电镀碳处理方法，采用上述在线电镀碳处理系统进行，所述碳处理方法包括如下步骤：
(1)将所述电镀槽中的电镀药水泵入所述碳处理箱，通过所述自动加碳装置向所述碳处理箱中加入活性炭，进行总有机碳的吸附；
(2)所述LED光照系统和所述光催化剂的光催化作用使活性炭中吸附的有机碳分解，得处理后的镀液；所述LED光照系统的光强不低于100mW/cm2；所述光催化剂以活性成分负载在惰性载体上的形式存在，其中，活性成分为纳米级二氧化钛(TiO2)，惰性载体为石墨烯；
(3)将所述碳处理箱中处理后的镀液导入所述碳粉过滤机，过滤后得到碳粉和电镀药水，其中碳粉经所述第一循环回路循环至所述碳处理箱，电镀药水经所述第二循环回路循环至所述电镀槽；
(4)步骤(3)中循环至少2小时后，开启所述自动排碳渣系统，将所述碳处理箱中的处理液经压滤机过滤，得到滤液和碳渣，其中滤液经所述第三循环回路循环至所述碳处理箱，碳渣经所述碳渣排出口排出。
效果实施例1
采用实施例1的在线电镀碳处理系统和方法进行试验，对一填孔线16000L电镀药水进行碳处理。
1、实验室小试
测试方案：
(1)用烧杯取2L VCP填孔槽液，按照实施例1的碳处理方法进行处理，处理时考察碳处理箱中分别加入3g/l、6g/l、12g/l活性炭粉的不同情况；
(2)充分搅拌30分钟后，静置2小时；
(3)用单层中速过滤纸将处理完成的药水用自然过滤的方式过滤药水；
(4)分析三种不同碳粉量处理后的3650B、3650C、3650L和TOC，并与原槽液对比，结果见下表1：
表1三种不同碳粉量处理后的3650B、3650C、3650L和TOC结果
其中，3650B、3650C、3650L的含义分别是电镀添加剂中的光亮剂、载剂和整平剂的浓度；TOC是指总有机碳含量，在镀液中TOC的主要来源为电镀添加剂中的光亮剂、载剂和整平剂。
(5)重新调整3650B、3650C、3650L至合格水平，做哈林槽验证对比填孔效果，结果见表2。
哈林槽验证的测试条件如下：
测试板孔径、介厚设计：孔径100um，125um；介厚75um；
哈林槽测试电流参数：15ASF*45min。
表2三种不同碳粉量处理后的哈林槽验证结果
其中，凹陷值又称dimple，是用来衡量填孔效果的指标，凹陷值越小说明填盲孔的效果越好。本实验针对“经不同活性炭量的槽液”进行单一变量实验，可说明经过碳处理后的镀液可以继续使用，并保证良好的填孔效果。
表1和表2的试验结果分析：
12g/l的碳粉量，在烧杯中做VCP填孔槽液处理后TOC降低了71％，说明碳粉过滤能明显降低槽液的TOC，且效果验证满足要求。
2、放大的中试试验
中试试验中采用2000L碳处理箱进行处理，每次活性炭加入30kg，合计加入活性炭180kg(约10g/L)，设备管道连接OK后，开始处理，过程进行TOC的监控，循环处理12h达到效果，进行药水分析调试、试板。
表3放大的中试试验结果
表3的结果表明，无论TOC的处理量还是电镀效果均能满足要求。表3中。
本实施例的方案具有如下优势：
1、采用LED灯光照、Ti催化以及活性炭，从而取代了传统的双氧水加活性炭及加热的方式，有效处理量大于70％，实现安全低能操作；
2、全过程自动化控制，高效便捷；
3、药水净化效果良好，可根据生产情况和要求决定处理的程度，过程可控；
4、运作成本较低(相比陶瓷分子筛和传统碳处理)；
5、适用各种添加剂(分子筛可能对某些添加剂的吸附不明显)；
6、可避免交叉污染问题，且药水损耗极低(相比传统碳处理)；
同时，该技术对于药水污染度敏感型药水更加有优势，可以通过高频率处理的方式来达到保持药水高活性的状态。
对于试验数据需要说明的是：实验室小试时12g/l的活性炭量才能使TOC降低71％，而中试试验时采用10g/L的活性炭量就能实现TOC降低77％，这在放大过程中有处理效率的增加是正常的。
Claims (10)
1.一种在线电镀碳处理系统，其特征在于，其包括依次连接的一电镀槽、一碳处理系统和一循环过滤系统，所述碳处理系统用于在线吸附来自于所述电镀槽的电镀药水中的总有机碳，所述碳处理系统包括一碳处理箱和设置在所述碳处理箱的顶部、用于向所述碳处理箱中加入活性炭的一自动加碳装置，所述碳处理箱的顶部还设有一LED光照系统，所述碳处理箱的内部还分布有至少一层催化网，用于填充光催化剂；所述循环过滤系统包括由所述碳处理箱与一碳粉过滤机连接形成的将碳粉回收循环至所述碳处理箱的第一循环回路，以及由所述碳粉过滤机与所述电镀槽连接形成的将电镀药水回收循环至所述电镀槽的第二循环回路；
所述在线电镀碳处理系统还包括一自动排碳渣系统，所述自动排碳渣系统包括由所述碳处理箱和一自动排碳渣装置连接形成的将滤液循环至所述碳处理箱形成的第三循环回路，所述自动排碳渣装置上还设有一碳渣排出口。
2.如权利要求1所述的在线电镀碳处理系统，其特征在于，所述电镀槽与所述碳处理箱通过一水泵连接；所述自动加碳装置包括一粉末吸盘和与所述粉末吸盘连接的一粉末加料器。
3.如权利要求1所述的在线电镀碳处理系统，其特征在于，所述催化网以纵向或横向设于所述碳处理箱的中心位置处。
4.如权利要求1所述的在线电镀碳处理系统，其特征在于，所述碳粉过滤机为一膜式过滤机。
5.如权利要求1所述的在线电镀碳处理系统，其特征在于，所述碳处理箱和所述自动排渣碳装置通过一隔膜泵连接；所述自动排碳渣装置为一压滤机或一离心机。
6.一种在线电镀碳处理方法，其特征在于，所述碳处理方法采用如权利要求1～5任意一项所述的在线电镀碳处理系统进行，所述碳处理方法包括如下步骤：
(1)将所述电镀槽中的电镀药水泵入所述碳处理箱，通过所述自动加碳装置向所述碳处理箱中加入活性炭，进行总有机碳的吸附；所述活性炭的加入量为3g/L-20g/L；
(2)所述LED光照系统和所述光催化剂的光催化作用使活性炭中吸附的有机碳分解，得处理后的镀液；所述LED光照系统的光强不低于100mW/cm2；
(3)将所述碳处理箱中处理后的镀液导入所述碳粉过滤机，过滤后得到碳粉和电镀药水，其中碳粉经所述第一循环回路循环至所述碳处理箱，电镀药水经所述第二循环回路循环至所述电镀槽；
(4)步骤(3)进行至少2小时后，开启所述自动排碳渣系统，将所述碳处理箱中的处理液经所述自动排碳渣装置过滤，得到滤液和碳渣，其中滤液经所述第三循环回路循环至所述碳处理箱，碳渣经所述碳渣排出口排出。
7.如权利要求6所述的在线电镀碳处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述活性炭的加入量为12g/L-20g/L。
8.如权利要求6所述的在线电镀碳处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述LED光照系统的吸收波长在200-500nm波长范围内；所述光催化剂以活性成分负载在惰性载体上的形式存在，负载时，活性成分呈丝状或网状。
9.如权利要求8所述的在线电镀碳处理方法，其特征在于，所述活性成分为二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆和硫化镉中的一种或多种；所述的惰性载体为二氧化硅、石墨烯、氧化铝和金刚砂的烧结体中的任一种。
10.如权利要求9所述的在线电镀碳处理方法，其特征在于，所述活性成分为纳米级二氧化钛。
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