CN110498552B - 电路板刻蚀酸性废液的资源化系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路板刻蚀酸性废液的资源化系统和方法。所述系统包括预处理单元、膜蒸馏浓缩单元、结晶单元及氧化单元；所述膜蒸馏浓缩单元位于所述预处理单元的下游；所述低温结晶单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的下游；所述氧化单元位于所述低温结晶单元的下游。所述系统和方法采用多效膜蒸馏作为浓缩单元，并将膜蒸馏与低温结晶及氧化反应相结合，既能够有效提高结晶效率、提高晶体纯度，还能够明显降低外排母液的量，并且充分利用了余热和反应热，有效降低了系统的维护成本及运行成本。

Description

电路板刻蚀酸性废液的资源化系统和方法
技术领域
本发明涉及废水处理、资源化领域，具体而言，涉及电路板刻蚀酸性废液的资源化系统和方法。
背景技术
随着电子工业迅速发展，传统电路板刻蚀工艺会产生大量的三氯化铁酸性废液，含有大量的铜和锰、镍、锆等杂质金属离子。目前，回收三氯化铁刻蚀液的一般方法为：加入铁粉，置换出铜回收，然后再用氯气把氯化亚铁氧化成氯化铁回用于刻蚀液。然而，随着上述刻蚀液的重复使用，杂质金属的含量逐渐累积，三氯化铁的纯度也随之下降，不能满足刻蚀的要求。对上述刻蚀废液作危废零排处理，设备投资成本和运行成本都较高，并且存在腐蚀问题，效益低下。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供电路板刻蚀酸性废液资源化系统，所述系统基于膜蒸馏与低温结晶及氧化反应的结合，为电路板刻蚀酸性废液的资源化和零排放提供了高效、低成本的途径，具有较高的经济价值。
本发明的第二目的在于提供应用上述电路板刻蚀酸性废液资源化系统对电路板刻蚀酸性废液进行资源化的方法，所述方法高效且运行成本低，能够有效提高结晶效率和晶体纯度，并明显降低外排母液的量。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
电路板刻蚀酸性废液的资源化系统，其包括预处理单元、膜蒸馏浓缩单元、低温结晶单元及氧化单元；
所述膜蒸馏浓缩单元位于所述预处理单元的下游；
所述低温结晶单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的下游；
所述氧化单元位于所述低温结晶单元的下游。
可选地，所述预处理单元包括第一分离单元、金属置换单元和第二分离单元；所述金属置换单元位于所述第一分离单元和所述第二分离单元之间。
可选地，所述第一分离单元包括过滤单元；所述第二分离单元包括离心单元。
可选地，所述过滤单元包括保安过滤器；所述保安过滤器包括外壳和滤芯。
可选地，所述外壳为带盖圆筒状，其材质选自耐氯离子的带衬或不带衬金属材质或非金属材质。
可选地，所述外壳设置有进液口和出液口，所述进液口通过输送泵与外部原料罐相连，所述出液口与所述金属置换单元的进液口相连。
可选地，所述滤芯设置有多级；所述滤芯的过滤精度为1μm～500μm。
可选地，所述滤芯的过滤精度可以独立地选自1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、50μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、480μm、500μm，以及上述任意点值之间的尺寸范围。
可选地，所述滤芯可以为聚丙烯材质。
可选地，所述离心单元包括离心分离设备，其材质选自耐氯离子腐蚀的带衬或无衬金属材质或非金属材质。
可选地，所述离心分离设备包括进液口、出液口和固料出口；所述离心分离设备的出液口与所述第一平衡罐相连；所述离心分离设备的固料出口与外部固料收集器相连。
本发明中，第一分离单元(过滤单元)的目的主要在于，去除电路板刻蚀酸性废液中的悬浮颗粒物杂质。
本发明中，第二分离单元(离心单元)的目的主要在于，将经过金属置换单元处理的电路板刻蚀酸性废液进行固液分离，去除金属沉淀，并将在固料出口所带出的氯化亚铁溶液回收。
可选地，所述金属置换单元包括置换釜和第一平衡罐；所述第一平衡罐位于所述置换釜的下游。
可选地，所述置换釜为锥形底方形槽结构或锥形底圆筒结构；所述置换釜设置有进液口、出液口、金属加料口(用于添加铁屑)、金属出料口(用于分离出被置换得到的金属，如铜)和搅拌器。
可选地，所述置换釜的进液口与所述过滤单元外壳上的出液口相连，所述置换釜的出液口与所述第一平衡罐相连；所述置换釜的金属出料口与所述第二分离单元的进液口相连。
所述金属置换单元用于以铁元素置换所述电路板刻蚀酸性废液中除铁元素以外的其他金属元素，如铜等。
可选地，所述置换釜为耐腐蚀置换釜，其材质选自耐氯离子的带衬或无衬金属材质或非金属材质。
可选地，所述系统还包括酸度调节单元。
可选地，所述酸度调节单元为在线酸度自动调节装置，包括酸度计和自动加酸设备；所述酸度计和所述自动加酸设备与所述第一平衡罐相连。
可选地，所述酸度调节单元以浓度为20％～30％的盐酸调节酸度；所述酸度调节单元的料液中盐酸浓度控制在1％～5％。
可选地，所述酸度调节单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的上游。
可选地，所述系统还包括加热单元；所述加热单元包括换热器，优选包括一级换热器和二级换热器。
可选地，所述换热器的换热结构选自管式、板式或管板式。
可选地，所述一级换热器的冷液进口通过循环泵与所述膜蒸馏浓缩单元中热水循环罐的出液口相连；所述一级换热器的冷液出口与所述二级换热器的冷液进口相连；所述二级换热器的冷液出口与所述膜蒸馏浓缩单元中热水循环罐的进液口相连。
可选地，所述一级换热器的热液进口与所述氧化单元的冷却液出口相连；所述一级换热器的热液出口通过带有平衡储水罐的输送泵与所述氧化单元的冷却液进口相连；所述二级换热器的热液进口和热液出口与外部热源相连。
可选地，所述膜蒸馏浓缩单元包括多效膜蒸馏设备；所述多效膜蒸馏设备包括进液口、热水循环罐、膜蒸馏组件、浓液口、产水口、循环泵、真空泵及出液泵。
可选地，所述多效膜蒸馏设备的进液口与所述第一平衡罐相连；所述多效膜蒸馏设备的浓液口与所述低温结晶单元的进液口相连。
可选地，所述热水循环罐通过循环泵与所述加热单元相连，实现热循环。
可选地，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏组件选自板式、卷式、中空纤维式或耦合式。
可选地，所述真空泵为所述膜蒸馏组件提供真空条件，并能将经过上游处理单元处理过的电路板刻蚀酸性废液吸入膜蒸馏浓缩单元。
可选地，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏过程为气隙膜蒸馏和/或真空多效膜蒸馏，优选气隙真空多效膜蒸馏。
可选地，所述多效膜蒸馏设备的操作温度为40℃～100℃；优选地，所述多效膜蒸馏设备的操作温度为60℃～80℃。
可选地，所述膜蒸馏浓缩单元位于所述金属置换单元的下游。
工作时，可以采用70℃～150℃的余热或低品热源为多效膜蒸馏设备加热，如低品蒸汽，空压机、冷冻机等设备运行产生的余热、烟气废热、冷却水等工艺废热，或与太阳能集热设备耦合。
可选地，在膜蒸馏浓液口安装有密度计，对浓缩的氯化亚铁溶液进行检测以控制浓缩液排出阀门。
可选地，所述多效膜蒸馏设备的膜材料选自疏水性材料。
可选地，所述疏水性材料选自聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或它们各自的改性材料或共混合金材料中的至少一种。
本发明中，膜蒸馏浓缩单元用于浓缩氯化亚铁溶液，浓缩液浓度可达到饱和态，提高了低温结晶单元的结晶效率；产水氯化亚铁浓度小于40ppm，含有小于1％左右的盐酸，此产水可用于配制纯氯化亚铁溶液，不外排。
可选地，所述低温结晶单元包括结晶釜、第二平衡罐及冷却系统。
可选地，所述结晶釜的材质为带衬或无衬耐氯离子腐蚀的金属材料。
可选地，所述结晶釜的进液口与所述膜蒸馏浓缩单元的浓液口相连；所述结晶釜的出液口通过设置有阀门的管道与所述第一平衡罐相连；所述结晶釜的出晶口与所述第二平衡罐相连。
可选地，所述低温结晶单元的结晶温度在20℃以下。
本发明中，为了防止氯化亚铁加热蒸发结晶时被水解氧化和提高氯化亚铁纯度，采用所述低温结晶单元降温结晶得到高纯度的氯化亚铁晶体，纯度大于98％；结晶温度控制在20℃以下；当母液杂质浓度太高而影响结晶纯度的时候，打开三通阀门排出设备外进行母液终端处理。
可选地，所述氧化单元包括氧化反应釜；所述氧化反应釜包括基座、设置在所述基座上的釜体以及所述釜体外部的夹套。
可选地，所述氧化反应釜选自间歇式、连续搅拌式、平推流式中的一种，材质选自耐热耐氯腐蚀的带衬或无衬金属材料。
可选地，所述釜体的进液口通过输送泵与所述第二平衡罐相连；所述釜体的出液口与外部的液体收集罐相连；所述釜体的氧化剂进口与外部的氧化剂储罐相连；所述夹套设置有冷却液进口和冷却液出口。
可选地，所述夹套的冷却液进口通过带有平衡储水罐的输送泵与所述一级换热器的热液出口相连；所述夹套的冷却液出口与所述一级换热器的热液进口相连。
可选地，所述氧化单元通过氧化剂将所述电路板刻蚀酸性废液中的低价铁离子氧化成高价铁离子。
可选地，所述氧化剂选自氯气、臭氧中的至少一种。
可选地，所述氧化剂为氯气。
本发明中，所述氧化单元的目的在于，将氯化亚铁氧化成氯化铁，在第二平衡罐(用作收集晶体)里将氯化亚铁晶体溶解并配成具有一定浓度的氯化亚铁溶液，然后送入氧化反应釜里，再通入氧化剂(如氯气)把氯化亚铁氧化为氯化铁，进而得到高纯度的氯化铁溶液；氧化反应为放热反应，可以通过反应釜夹套将这部分热量回收并通过加热单元提供给膜蒸馏浓缩单元，这部分热量的回收循环既提高了氧化效率，又节省了膜蒸馏浓缩单元的运行成本。
根据本发明的另一目的，提供了电路板刻蚀酸性废液的资源化方法，所述方法采用上述任一电路板刻蚀酸性废水资源化系统对所述电路板刻蚀酸性废液进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明提供的电路板刻蚀酸性废液资源化系统和方法，采用多效膜蒸馏作为浓缩单元，可以利用余热或低品热源低温运行，设备耐腐蚀、维护简单，有效降低了系统的维护成本及运行成本。
(2)本发明提供的电路板刻蚀酸性废液资源化系统和方法，将膜蒸馏与低温结晶相结合，既能够有效提高结晶效率、提高晶体纯度，同时还可以明显降低外排母液的量。
(3)本发明提供的电路板刻蚀酸性废液资源化系统和方法，将膜蒸馏浓缩单元与氧化单元相结合，能够充分利用反应热，降低了膜蒸馏的运行成本。
(4)根据本发明提供的电路板刻蚀酸性废液资源化系统和方法，能够高效地获得更高纯度的三氯化铁溶液和粗铜，更具经济价值，能为危废处理企业带来更显著的收益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式中，电路板刻蚀酸性废液的资源化系统示意图；其中，附图标记如下：
1-输送泵；2-过滤单元；3-金属置换单元；4-离心单元；5-第一平衡罐；6-酸度调节单元；7-膜蒸馏浓缩单元；8-加热单元；9-低温结晶单元；10-循环泵；11-循环泵(带有平衡储水罐)；12-第二平衡罐；13-输送泵；14-氧化单元；15-一级换热器；16-二级换热器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
作为本发明的一种实施方式，所述电路板刻蚀酸性废液的资源化系统包括预处理单元、膜蒸馏浓缩单元、低温结晶单元及氧化单元；
所述膜蒸馏浓缩单元位于所述金属置换单元的下游；所述低温结晶单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的下游；所述氧化单元位于所述低温结晶单元的下游。
作为本发明的一种实施方式，所述电路板刻蚀酸性废液的资源化系统包括预处理单元、酸度调节单元、膜蒸馏浓缩单元、加热单元、低温结晶单元及氧化单元；
所述酸度调节单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的上游；所述加热单元通过循环泵或输送泵与所述膜蒸馏浓缩单元以及所述氧化单元相连，并实现热交换。
作为本发明的一种实施方式，所述预处理单元包括第一分离单元、金属置换单元和第二分离单元；所述金属置换单元位于所述第一分离单元和所述第二分离单元之间；所述第一分离单元为过滤单元；所述第二分离单元为离心单元。
作为本发明的一种实施方式，所述金属置换用于以铁元素置换所述电路板刻蚀酸性废液中除铁元素以外的其他金属元素，如铜等。
所述置换釜的进液口与所述过滤单元外壳上的出液口相连，所述置换釜的出液口与所述第一平衡罐相连；所述置换釜的金属出料口与所述第二分离单元的进液口相连。
作为本发明的一种实施方式，所述酸度调节单元为在线酸度自动调节装置，包括酸度计和自动加酸设备；所述酸度计和所述自动加酸设备与所述第一平衡罐相连。
所述酸度调节单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的上游。
作为本发明的一种实施方式，所述加热单元包括一级换热器和二级换热器；所述一级换热器的冷液进口通过循环泵与所述膜蒸馏浓缩单元中热水循环罐的出液口相连；所述一级换热器的冷液出口与所述二级换热器的冷液进口相连；所述二级换热器的冷液出口与所述膜蒸馏浓缩单元中热水循环罐的进液口相连；所述一级换热器的热液进口与所述氧化单元的冷却液出口相连；所述一级换热器的热液出口通过带有平衡储水罐的输送泵与所述氧化单元的冷却液进口相连；所述二级换热器的热液进口和热液出口与外部热源相连。
作为本发明的一种实施方式，所述膜蒸馏浓缩单元包括多效膜蒸馏设备；所述多效膜蒸馏设备包括进液口、热水循环罐、膜蒸馏组件、浓液口、产水口、循环泵、真空泵及出液泵；所述多效膜蒸馏设备的进液口与所述第一平衡罐相连；所述多效膜蒸馏设备的浓液口与所述低温结晶单元的进液口相连；所述热水循环罐通过循环泵与所述加热单元相连，实现热循环。
作为本发明的一种实施方式，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏组件选自板式、卷式、中空纤维式或耦合式；膜蒸馏过程为气隙膜蒸馏和/或真空多效膜蒸馏，优选气隙真空多效膜蒸馏；膜材料选自疏水性材料。
作为本发明的一种实施方式，所述低温结晶单元包括结晶釜、第二平衡罐及冷却系统；所述结晶釜的进液口与所述膜蒸馏浓缩单元的浓液口相连；所述结晶釜的出液口通过设置有阀门的管道与所述第一平衡罐相连；所述结晶釜的出晶口与所述第二平衡罐相连；所述低温结晶单元的结晶温度在20℃以下。
作为本发明的一种实施方式，所述氧化单元通过氧化剂将所述电路板刻蚀酸性废液中的低价铁离子氧化成高价铁离子；所述氧化剂为氯气；所述氧化反应釜的釜体的进液口通过输送泵与所述第二平衡罐相连；所述釜体的出液口与外部的液体收集罐相连；所述釜体的氧化剂进口与外部的氧化剂储罐相连；所述夹套设置有冷却液进口和冷却液出口；
所述夹套的冷却液进口通过带有平衡储水罐的输送泵与所述一级换热器的热液出口相连；所述夹套的冷却液出口与所述一级换热器的热液进口相连。
作为本发明的一种具体的实施方式，如图1所示，采用电路板刻蚀酸性废液的资源化系统对电路板刻蚀酸性废液进行资源化的方法包括：
外部原料罐中待处理的电路板刻蚀酸性废液通过输送泵1送入过滤单元2中进行过滤处理，过滤单元中设置若干级聚丙烯过滤芯，过滤精度为1μm～500μm；
电路板刻蚀酸性废液经过滤单元2去除悬浮颗粒物后进入金属置换单元3；
过滤单元2外壳上设置的出液口与金属置换单元3的置换釜进液口相接，通过置换釜的金属加料口向置换釜内添加铁屑用于置换废液中的铜等金属，所置换出的铜等金属沉淀通过金属置换单元3的金属沉淀出料口由离心单元4的进液口接入离心单元进行离心分离，离心所得的金属沉淀直接由固料出口接入外部收集器；
金属置换单元3中置换釜的出液口以及离心单元4的出液口均与第一平衡罐5相连，并将金属置换单元3的液料以及离心单元4中的液料接入第一平衡罐5；
酸度调节单元6与第一平衡罐5相连；酸度调节单元6为在线酸度自动调节装置，包括酸度计和自动加酸设备；该单元能够根据酸度设定值自动调节第一平衡罐5里废液的酸度，防止二氯化铁在下游单元加热过程中水解形成氧化物沉淀，可以选用盐酸调节废水酸度，废水中盐酸浓度保持在1％～5％；
膜蒸馏浓缩单元7的多效膜蒸馏设备上设置的进液口与第一平衡罐5相连，并通过内部真空泵将第一平衡罐5中的液体吸入膜蒸馏浓缩单元7；多效膜蒸馏设备的膜蒸馏组件可以独立地选用板式、卷式、中空纤维式或耦合式，膜蒸馏过程为气隙真空多效膜蒸馏，优选操作温度60℃～80℃；膜材料选用疏水性材料，例如聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等；膜蒸馏浓缩单元7内部的热水循环罐通过循环泵与加热单元8相连，实现热交换；
膜蒸馏浓缩单元7的浓液口与低温结晶单元9的结晶釜上设置的进液口相连，并在结晶釜内完成结晶过程，产水口与第二平衡罐12相连；低温结晶单元9的结晶釜上设置的出晶口与第二平衡罐12相连，并将晶体收集入第二平衡罐12；结晶母液出口通过设置有三通阀门的管道与第一平衡罐5相连，当母液杂质浓度太高而影响结晶纯度的时候，打开三通阀门排出设备外进行母液终端处理；
氧化单元14的氧化反应釜上设置的进液口通过输送泵13与第二平衡罐12相连；以氯气作为氧化剂，氯气进口通过调压阀与外部存储氯气的气缸相连，氧化反应釜的出液口与外部三氯化铁溶液收集罐相接；
氧化反应釜夹套冷却液的进口与加热单元8的一级换热器15的热液出口通过循环泵11相接，冷却液出口与一级换热器15的热液进口相接；膜蒸馏内部热水循环罐的出液口与一级换热器15的冷液进口通过循环泵10相接，一级换热器15的冷液出口与二级换热器16的冷液进口相接，二级换热器16的冷热出口与膜蒸馏内部热水循环罐的进口相接；二级换热器16的热液进出口与外部热源通过管道相接。
电路板刻蚀酸性废液经过滤单元2去除悬浮颗粒物后进入金属置换单元3，在金属置换单元3中加入定量的铁屑置换出废液中的铜等金属元素，同时把三价铁还原为二价铁形成氯化亚铁溶液，把置换出的铜等金属沉淀通过离心单元4得到铜金属固体；离心单元分出的氯化亚铁溶液和置换釜的氯化亚铁上清液进入第一平衡罐5；在第一平衡罐5中，通过酸度调节单元6采用盐酸对氯化亚铁溶液进行酸度调节，保持盐酸浓度在1％～5％；然后，废液被膜蒸馏浓缩单元7的真空泵吸入膜蒸馏浓缩单元7，从氧化单元14回收的热量和部分外部热源为膜蒸馏浓缩提供热能；经膜蒸馏浓缩单元7浓缩至饱和态的氯化亚铁溶液进入低温结晶单元9冷却结晶，结晶母液打回至第一平衡罐5，当母液杂质浓度影响晶体纯度的时候打开三通阀门排到外部收集罐进行母液终端处理；得到的氯化亚铁晶体在第二平衡罐12中用膜蒸馏浓缩单元7的产水和外部补水溶解得到所需浓度的高纯度氯化亚铁溶液，然后把配置好的氯化亚铁溶液送至氧化单元14用氯气氧化成高纯度氯化铁溶液；由于氧化反应放热，所以用水降温并且回收的反应热通过加热单元8的一级换热器15提供给膜蒸馏，如果回收的反应热不能维持膜蒸馏满负荷运行时，则可通过二级换热器16从外部热源补充热能；膜蒸馏浓缩液出口安装有密度计，用密度计检测浓缩氯化亚铁的浓度来调节排液阀门，防止氯化亚铁在膜蒸馏组件内结晶。
在本发明中，电路板刻蚀酸性废液的资源化系统把多效膜蒸馏、低温结晶和氧化反应优化集成，不但可以充分利用内部反应热，也可以从外部余热或低品热源进行热补充，所以灵活实现热量内部回收再利用，从而整体上降低了运行成本；经膜蒸馏浓缩的氯化亚铁溶液可达饱和态，从而提高了低温结晶的效率，也节省了冷却能耗；所述资源化系统和方法耐腐蚀、易维护，能有效回收利用热能，从而大大提高了电路板刻蚀废液资源化的技术和经济的可行性，能够为企业带来可观的收益。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (23)

1.电路板刻蚀酸性废液的资源化系统，其特征在于，所述系统包括预处理单元、膜蒸馏浓缩单元、低温结晶单元及氧化单元；
所述膜蒸馏浓缩单元位于所述预处理单元的下游；
所述低温结晶单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的下游；所述低温结晶单元的结晶温度在20℃以下；
所述氧化单元位于所述低温结晶单元的下游；
所述系统还包括加热单元；所述加热单元包括换热器，包括一级换热器和二级换热器；
所述一级换热器的冷液进口通过循环泵与所述膜蒸馏浓缩单元中热水循环罐的出液口相连；所述一级换热器的冷液出口与所述二级换热器的冷液进口相连；所述二级换热器的冷液出口与所述膜蒸馏浓缩单元中热水循环罐的进液口相连；
所述一级换热器的热液进口与所述氧化单元的冷却液出口相连；所述一级换热器的热液出口通过带有平衡储水罐的输送泵与所述氧化单元的冷却液进口相连；所述二级换热器的热液进口和热液出口与外部热源相连；
所述系统还包括酸度调节单元；
所述酸度调节单元以浓度为20%~30%的盐酸调节酸度；所述酸度调节单元的料液中盐酸浓度控制在1%~5%；
所述酸度调节单元位于所述膜蒸馏浓缩单元的上游；
所述预处理单元包括第一分离单元、金属置换单元和第二分离单元；所述金属置换单元位于所述第一分离单元和所述第二分离单元之间；
所述第一分离单元包括过滤单元；
所述第二分离单元包括离心单元；
所述金属置换单元包括置换釜和第一平衡罐；所述第一平衡罐位于所述置换釜的下游；
所述低温结晶单元包括结晶釜、第二平衡罐及冷却系统；
电路板刻蚀酸性废液经所述过滤单元去除悬浮颗粒物后进入所述金属置换单元，在所述金属置换单元中加入铁屑置换出废液中的铜金属元素，同时把三价铁还原为二价铁形成氯化亚铁溶液，把置换出的铜金属沉淀通过所述离心单元得到铜金属固体；所述离心单元分出的氯化亚铁溶液和所述置换釜的氯化亚铁上清液进入所述第一平衡罐；在所述第一平衡罐中，通过所述酸度调节单元采用盐酸对氯化亚铁溶液进行酸度调节，保持盐酸浓度在1%~5%；然后，废液被所述膜蒸馏浓缩单元的真空泵吸入所述膜蒸馏浓缩单元，从所述氧化单元回收的热量和部分外部热源为膜蒸馏浓缩提供热能；经所述膜蒸馏浓缩单元浓缩至饱和态的氯化亚铁溶液进入所述低温结晶单元冷却结晶，结晶母液打回至所述第一平衡罐；得到的氯化亚铁晶体在第二平衡罐中用所述膜蒸馏浓缩单元的产水和外部补水溶解得到所需浓度的高纯度氯化亚铁溶液，然后送至所述氧化单元用氯气氧化成高纯度氯化铁溶液；由于氧化反应放热，用水降温并且回收的反应热通过所述加热单元的所述一级换热器提供给膜蒸馏，如果回收的反应热不能维持膜蒸馏满负荷运行时，则通过所述二级换热器从外部热源补充热能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤单元包括保安过滤器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述保安过滤器包括外壳和滤芯；所述外壳设置有进液口和出液口，所述进液口通过输送泵与外部原料罐相连，所述出液口与所述金属置换单元的进液口相连；
所述滤芯设置有多级；所述滤芯的过滤精度为1μm~500μm。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述置换釜为锥形底方形槽结构或锥形底圆筒结构。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述置换釜设置有进液口、出液口、金属加料口、金属出料口和搅拌器；所述置换釜的进液口与所述过滤单元外壳上的出液口相连，所述置换釜的出液口与所述第一平衡罐相连；所述置换釜的金属出料口与所述第二分离单元的进液口相连。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离心单元包括离心分离设备；所述离心分离设备包括进液口、出液口和固料出口；所述离心分离设备的出液口与所述第一平衡罐相连；所述离心分离设备的固料出口与外部固料收集器相连。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述酸度调节单元为在线酸度自动调节装置，包括酸度计和自动加酸设备；所述酸度计和所述自动加酸设备与所述第一平衡罐相连。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器的换热结构选自管式、板式或管板式。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述膜蒸馏浓缩单元包括多效膜蒸馏设备；
所述多效膜蒸馏设备包括进液口、热水循环罐、膜蒸馏组件、浓液口、产水口、循环泵、真空泵及出液泵；
所述多效膜蒸馏设备的进液口与所述第一平衡罐相连；所述多效膜蒸馏设备的浓液口与所述低温结晶单元的进液口相连并设有密度计；所述热水循环罐通过循环泵与所述加热单元相连，实现热循环。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述膜蒸馏浓缩单元位于所述金属置换单元的下游。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏组件选自板式、卷式、中空纤维式或耦合式。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏过程为气隙膜蒸馏和/或真空多效膜蒸馏。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏过程为气隙真空多效膜蒸馏。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的操作温度为40℃~100℃。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的操作温度为60℃~80℃。
16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的膜材料选自疏水性材料。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述疏水性材料选自聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或它们各自的改性材料或共混合金材料中的至少一种。
18.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述结晶釜的进液口与所述膜蒸馏浓缩单元的浓液口相连；所述结晶釜的出液口通过设置有阀门的管道与所述第一平衡罐相连；所述结晶釜的出晶口与所述第二平衡罐相连。
19.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧化单元包括氧化反应釜。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述氧化反应釜包括基座、设置在所述基座上的釜体以及所述釜体外部的夹套；所述釜体的进液口通过输送泵与所述第二平衡罐相连；所述釜体的出液口与外部的液体收集罐相连；所述釜体的氧化剂进口与外部的氧化剂储罐相连；所述夹套设置有冷却液进口和冷却液出口。
21.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述氧化单元通过氧化剂将所述电路板刻蚀酸性废液中的低价铁离子氧化成高价铁离子。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述氧化剂选自氯气、臭氧中的至少一种。
23.电路板刻蚀酸性废液的资源化方法，其特征在于，所述方法包括：
将经过预处理单元处理后的电路板刻蚀酸性废液导入膜蒸馏浓缩单元、低温结晶单元及氧化单元处理；
采用权利要求1至22任一项所述的电路板刻蚀酸性废水资源化系统对所述电路板刻蚀酸性废液进行处理。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112028129A (zh) * 2020-08-18 2020-12-04 杭州逐真科技有限公司 三氯化铁蚀刻液的再资源化处理装置及工艺
WO2022117737A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Recycling metal by membrane distillation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1046370A (ja) * 1996-08-06 1998-02-17 Fuji Kasui Kogyo Kk 塩化鉄エッチング廃液の再生方法
CN1899976A (zh) * 2006-07-13 2007-01-24 烟台海利化工有限公司 一种对镍、铁刻蚀废液中有价金属回收利用的方法
CN101665301A (zh) * 2008-09-05 2010-03-10 中国科学院生态环境研究中心 一种盐酸酸洗废液资源化处理方法
CN102701290A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 惠州市斯瑞尔环境化工有限公司 块状三氯化铁的制备方法
CN107651793A (zh) * 2016-07-26 2018-02-02 重庆大学 一种盐酸酸洗废水处理系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912352A (zh) * 2012-11-08 2013-02-06 上海绿澄环保科技有限公司 一种酸性铜蚀刻废液回收再利用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1046370A (ja) * 1996-08-06 1998-02-17 Fuji Kasui Kogyo Kk 塩化鉄エッチング廃液の再生方法
CN1899976A (zh) * 2006-07-13 2007-01-24 烟台海利化工有限公司 一种对镍、铁刻蚀废液中有价金属回收利用的方法
CN101665301A (zh) * 2008-09-05 2010-03-10 中国科学院生态环境研究中心 一种盐酸酸洗废液资源化处理方法
CN102701290A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 惠州市斯瑞尔环境化工有限公司 块状三氯化铁的制备方法
CN107651793A (zh) * 2016-07-26 2018-02-02 重庆大学 一种盐酸酸洗废水处理系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
江熊.工业防毒技术.化学工业出版社,1982,312. *

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