CN112095121A - 一种印刷电路板废铜液再生回用方法及装置 - Google Patents

一种印刷电路板废铜液再生回用方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种印刷电路板废铜液再生回用方法及装置，所述印刷电路板废铜液再生回用方法，包括以下步骤：S1、印刷电路板废铜液过滤去除杂质后导入光催化氧化池进行氧化；S2、将步骤S1中经光催化氧化池氧化后的废液导入电解槽内作为电解液进行电解；S3、步骤S2中的电解槽内铜离子从电解槽的阴极区析出并吸附在阴极板上形成铜片，完成电解后阴极液过滤后输送至再生调配室内调配。本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用方法，有效将印刷电路板蚀刻生产线上的酸性蚀刻废铜液进行回收循环利用，在超声波、离子膜及恒温电解液的协同作用下，增强了铜离子析出速度，提高了铜离子析出纯度。

Description

一种印刷电路板废铜液再生回用方法及装置
技术领域
本发明涉及废铜液处理技术领域，具体涉及一种印刷电路板废铜液再生回用方法及装置。
背景技术
随着半导体技术的发展，具有更高性能和更强功能的集成电路要求更大的元件密度，而且各个部件、元件之间或各个元件自身的尺寸、大小和空间也需要进一步缩小，即特征尺寸具有不断缩小的要求。与之相对应的印制电路板制造技术是一项非常复杂的、综合性很高的加工技术。通常采用化学机械抛光(CMP)工艺，即采用化学和机械的去除、研磨、抛光工序对铜金属进行处理，产生废液废渣等杂质和污染。
酸性蚀刻是制造印刷电路板过程中必不可少的工序，酸性蚀刻工序利用酸性蚀刻液在蚀刻机内完成。现有印刷电路板酸性蚀刻工序产生的废铜液中不仅含有大量铜离子，而且还含有有机物和有机络合物。现有印刷电路板酸性蚀刻工序产生的废铜液再生循环方法主要通过电解反应回收铜离子的同时使蚀刻液恢复再生能力，但现有印刷电路板酸性蚀刻工序产生的废铜液再生循环方法还存在以下问题：1、电解槽阳极存在氯气析出的问题。氯气的析出不仅危害了车间工人的健康，产生空气污染；2、废铜液中的有机物及有机络合物未经处理；3、电解液电解过程中会产生热量，若不及时对电解液进行冷却，电解反应的反应速率则大大降低；4、电解提铜的效率低、纯度低。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供了一种印刷电路板废铜液再生回用方法，能有效将印刷电路板蚀刻生产线上的酸性蚀刻废铜液进行回收循环利用，在超声波、离子膜及恒温电解液的协同作用下，不仅增强了铜离子析出速度，而且提高了铜离子析出纯度。此外，本发明还提供了一种印刷电路板废铜液再生回用装置。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了如下技术方案，一种印刷电路板废铜液再生回用方法，包括以下步骤：
S1、印刷电路板废铜液过滤去除杂质后导入光催化氧化池进行氧化，使酸性蚀刻废液中的Cu+在催化剂与光照的作用下被氧化；
S2、将步骤S1中经光催化氧化池氧化后的废液导入电解槽内作为电解液进行电解；所述电解槽通过导电高分子隔离膜分为阴极区和阳极区，所述阴极区设有阴极板，所述阳极区设有阳极板，所述电解槽内还安装有超声波发生装置，通过所述超声波发生装置加速铜离子的析出；
S3、所述步骤S2中的电解槽内电解液进行电解时，维持解槽电解液温度为30～40℃，铜离子从所述电解槽的阴极区析出并吸附在阴极板上形成铜片，阳极板上生产氯气，所述阳极板上生产氯气通过废气处理装置处理；对完成电解后的阴极板上的铜片进行洗涤、烘干后即得完成提取的铜；完成电解后的所述阴极区析出的阴极液过滤后输送至再生调配室内调配至符合PCB酸性蚀刻生产线要求后输送至PCB酸性蚀刻生产线循环使用。
本发明第二方面提供了如下技术方案，一种印刷电路板废铜液再生回用装置，包括废液槽、光催化氧化池、电解装置、第一再生液储存槽、再生调配室、第二再生液储存槽、第一过滤器、第二过滤器及废气处理装置；所述电解装置包括进水口、出水口和出气口，所述废液槽内储存PCB酸性蚀刻生产线上产生的酸性蚀刻废水，所述废液槽通过带泵管路依次顺序与所述第一过滤器、所述光催化氧化池、所述电解装置进水口连接，所述电解装置出气口与所述废气处理装置连通，所述电解装置出水口通过带泵管路与所述再生调配室、所述第一再生液储存槽、所述第二过滤器、所述再生调配室、所述第二再生液储存槽连接。
进一步的，所述光催化氧化池包括氧化反应池以及填充于所述氧化反应池内的多孔光催化剂、设置于所述氧化反应池内的紫外光源，所述氧化反应池内底部还安装有曝气装置。
进一步的，所述电解装置包括电解槽和循环冷却机构，所述电解槽通过导电高分子隔离膜分为阴极区和阳极区，所述阴极区设有阴极板，所述阳极区设有阳极板；所述电解槽包括进水口、出水口和出气口，所述电解槽还包括与所述阴极区连通的循环冷却进液口、与所述阴极区连通的循环冷却出液口；所述循环冷却机构包括第一冷却桶和第二冷却桶，所述第一冷却桶由内桶和外桶组成，所述第一冷却桶的内桶与外桶之间形成冷媒储存腔，所述循环冷却出液口通过第一循环管与所述第一冷却桶的内桶内腔顶部连通，所述循环冷却进液口通过第二循环管与所述第一冷却桶的内桶内腔底部连通，所述第一冷却桶上还设有连通所述冷媒储存腔顶部的冷媒第一进口和连通所述冷媒储存腔底部的冷媒第一出口，所述第二冷却桶也有内桶和外桶组成，所述第二冷却桶的内桶与外桶之间形成冷却水储存腔，所述冷媒第一出口通过第三循环管与所述第二冷却桶的内桶内腔顶部连通，所述冷媒第二出口通过第四循环管与所述第二冷却桶的内桶内腔底部连通，所述第二冷却桶上还设有连通所述冷却水储存腔顶部的冷却水进口和连通所述冷却水储存腔底部的冷却水出口；
所述第一冷却桶顶部还设电机，所述电机输出端连接有搅拌轴，所述搅拌轴贯穿所述第一冷却桶顶部至所述第一冷却桶内腔底部，所述搅拌轴后上设置有搅拌桨，所述搅拌轴和所述搅拌轴内均设置有容纳冷媒管的通道。
进一步的，所述第一循环管上安装有第一阀门和第一泵浦，所述第二循环管上安装有第二阀门和第二泵浦，所述第三循环管上安装有第三阀门和第三泵浦，所述第四循环管上安装有第四阀门和第四泵浦。
进一步的，所述循环冷却机构还包括温控器以及设置于所述电解槽阴极区内的第一温度传感器、设置于所述第一冷却桶的冷媒储存腔内的第二温度传感器，所述温控器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器电连接。
进一步的，，所述电解槽内还安装有超声波发生装置。
进一步的，所述废气处理装置包括溶气吸收模块和喷淋吸收模块，所述电解槽产生的氯气依次经过溶气吸收模块和喷淋吸收模块处理。
进一步的，所述第一过滤器内设有大孔径滤布，所述大孔径滤布为目数在100～200目的耐酸滤布；所述第二过滤器为高效纤维过滤器。
进一步的，所述阴极板为钛板，所述阳极板为铜板。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用方法能有效将印刷电路板蚀刻生产线上的酸性蚀刻废铜液进行回收循环利用，在超声波、离子膜及恒温电解液的协同作用下，不仅增强了铜离子析出速度，而且提高了铜离子析出纯度。
2、本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用装置将印刷电路板蚀刻生产线上的酸性蚀刻废铜液中的有机物进行了降解，利用电解生成的大部分氯气氧化电解液中的Fe2+和Cu+，生成具有蚀铜能力的Fe3+和Cu2+，使电解后的蚀刻废液通过再生调配室再生为具有一定蚀铜能力的再生蚀刻液，循环使用，节约企业生产成本。
3、本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用装置中设有循环冷却机构，用于对电解槽内的电解液进行冷却，使电解槽内的电解液温度始终维持在30～40℃，同时在超声波的辅助下促进铜离子析出，不仅可以使电解槽内的铜离子析出速率达到最佳析出速率，而且可以大幅度增加铜离子析出的纯度。
4、本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用装置中电解槽内产生的氯气通过废气装置处理后，得到不含有氯气和氯化氢气体的废气，提高环境友好性，可直接排放。
5、本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用装置与印刷电路板蚀刻生产线相互连接后，循环运作，在回收金属铜的同时完成对蚀刻液的再生，不会产生任何废水、废气排放，不会对周围环境产生污染。
6、本发明中的一种印刷电路板废铜液再生回用装置中的循环冷却结构通过搅拌轴和搅拌桨内的冷媒以及第一冷却桶的冷媒储存腔内的冷媒对进入第一冷却桶内的电解液由内向外冷却和由外向内冷却同时进行，降低了冷却时间，同时使电解液冷却更加均匀，第一冷却桶的冷媒储存腔内的冷媒通过第二冷却桶进行冷却循环使用，降低企业生产成本。
附图说明
图1为实施例1中一种印刷电路板废铜液再生回用方法的流程图。
图2为实施例2中一种印刷电路板废铜液再生回用装置的结构示意图。
图3为实施例2中一种印刷电路板废铜液再生回用装置中光催化氧化池的结构示意图。
图4为实施例2中一种印刷电路板废铜液再生回用装置中电解槽的结构示意图。
图5为实施例2中一种印刷电路板废铜液再生回用装置中循环冷却机构的结构示意图。
图6为实施例2中一种印刷电路板废铜液再生回用装置中废气处理装置的结构示意图。
各标记与部件名称对应关系如下：
废液槽1、光催化氧化池2、氧化反应池201、多孔光催化剂202、紫外光源203、曝气装置204、电解装置3、电解槽301、导电高分子隔离膜302、第一冷却桶303、第二冷却桶304、第一循环管305、冷媒储存腔306、第二循环管307、冷却水储存腔308、第三循环管309、第四循环管310、冷却水进口311、冷却水出口312、电机313、搅拌轴314、搅拌桨315、第一阀门316、第一泵浦317、第二阀门318、第二泵浦319、第三阀门320、第三泵浦321、第四阀门322、第四泵浦323、第一温度传感器325、第二温度传感器326、第一再生液储存槽4、再生调配室5、第二再生液储存槽6、第一过滤器7、第二过滤器8、废气处理装置9、溶气吸收模块901、喷淋吸收模块902。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
参照图1所示，一种印刷电路板废铜液再生回用方法，包括以下步骤：
S1、印刷电路板废铜液过滤去除杂质后导入光催化氧化池2进行氧化，使酸性蚀刻废液中的Cu+在催化剂与光照的作用下被氧化；
S2、将步骤S1中经光催化氧化池2氧化后的废液导入电解槽301内作为电解液进行电解；电解槽301通过导电高分子隔离膜302分为阴极区和阳极区，阴极区设有阴极板，阳极区设有阳极板，电解槽301内还安装有超声波发生装置327，通过超声波发生装置327加速铜离子的析出；
S3、步骤S2中的电解槽301内电解液进行电解时，维持解槽电解液温度为30～40℃，铜离子从电解槽301的阴极区析出并吸附在阴极板上形成铜片，阳极板上生产氯气，阳极板上生产氯气通过废气处理装置9处理；对完成电解后的阴极板上的铜片进行洗涤、烘干后即得完成提取的铜；完成电解后的阴极区析出的阴极液过滤后输送至再生调配室5内调配至符合PCB酸性蚀刻生产线要求后输送至PCB酸性蚀刻生产线循环使用。
实施例2
如图2所示，一种印刷电路板废铜液再生回用装置，包括废液槽1、光催化氧化池2、电解装置3、第一再生液储存槽4、再生调配室5、第二再生液储存槽6、第一过滤器7、第二过滤器8及废气处理装置9；电解装置3包括进水口、出水口和出气口，废液槽1内储存PCB酸性蚀刻生产线上产生的酸性蚀刻废水，废液槽1通过带泵管路依次顺序与第一过滤器7、光催化氧化池2、电解装置3进水口连接，电解装置3出气口与废气处理装置9连通，电解装置3出水口通过带泵管路与第一再生液储存槽4、第二过滤器8、再生调配室5、第二再生液储存槽6连接。
如图3所示，光催化氧化池2包括氧化反应池201以及填充于氧化反应池201内的多孔光催化剂202、设置于氧化反应池201内的紫外光源203，氧化反应池201内底部还安装有曝气装置204。
如图4及图5所示，电解装置3包括电解槽301和循环冷却机构，电解槽301通过导电高分子隔离膜302分为阴极区和阳极区，阴极区设有阴极板，阳极区设有阳极板；电解槽301包括进水口、出水口和出气口，电解槽301还包括与阴极区连通的循环冷却进液口、与阴极区连通的循环冷却出液口；循环冷却机构包括第一冷却桶303和第二冷却桶304，第一冷却桶303由内桶和外桶组成，第一冷却桶303的内桶与外桶之间形成冷媒储存腔306，循环冷却出液口通过第一循环管305与第一冷却桶303的内桶内腔顶部连通，循环冷却进液口通过第二循环管307与第一冷却桶303的内桶内腔底部连通，第一冷却桶303上还设有连通冷媒储存腔306顶部的冷媒第一进口和连通冷媒储存腔306底部的冷媒第一出口，第二冷却桶304也有内桶和外桶组成，第二冷却桶304的内桶与外桶之间形成冷却水储存腔308，冷媒第一出口通过第三循环管309与第二冷却桶304的内桶内腔顶部连通，冷媒第二出口通过第四循环管310与第二冷却桶304的内桶内腔底部连通，第二冷却桶304上还设有连通冷却水储存腔308顶部的冷却水进口311和连通冷却水储存腔308底部的冷却水出口312；
第一冷却桶303顶部还设电机313，电机313输出端连接有搅拌轴314，搅拌轴314贯穿第一冷却桶303顶部至第一冷却桶303内腔底部，搅拌轴314后上设置有搅拌桨315，搅拌轴314和搅拌轴314内均设置有容纳冷媒管的通道。
第一循环管305上安装有第一阀门316和第一泵浦317，第二循环管307上安装有第二阀门318和第二泵浦319，第三循环管309上安装有第三阀门320和第三泵浦321，第四循环管310上安装有第四阀门322和第四泵浦323。
循环冷却机构还包括温控器以及设置于电解槽301阴极区内的第一温度传感器325、设置于第一冷却桶303的冷媒储存腔306内的第二温度传感器326，温控器分别与第一温度传感器325、第二温度传感器326电连接。
电解槽301内还安装有超声波发生装置327。
如图6所示，废气处理装置9包括溶气吸收模块901和喷淋吸收模块902，电解槽301产生的氯气依次经过溶气吸收模块901和喷淋吸收模块902处理。
第一过滤器7内设有大孔径滤布，大孔径滤布为目数在100～200目的耐酸滤布；第二过滤器8为高效纤维过滤器。
阴极板为钛板，阳极板为铜板。
本实施例一种印刷电路板废铜液再生回用装置使用时，印刷电路板蚀刻生产线上产生的酸性蚀刻废铜液储存于废液槽1内，废液槽1内的酸性蚀刻废铜液首先通过光催化氧化池2进行氧化，使酸性蚀刻废液中的Cu+在催化剂与光照的作用下被氧化，同时对酸性蚀刻废液中的有机物进行降解，氧化降解完成的废铜液通过带泵管路导入电解槽301内作为电解液进行电解，电解槽301内安装有超声波发生装置327，通过超声波辅助铜离子析出，同时通过循环冷却机构使电解液温度保持在30～40℃，可以使电解槽301内的铜离子析出速率达到最佳析出速率，而且可以大幅度增加铜离子析出的纯度。铜离子从电解槽301的阴极区析出并吸附在阴极板上形成铜片，铜片进行洗涤、烘干后即得完成提取的铜，使得资源得到充分利用；电解液电解过程重产生的氯气通过废气处理装置9处理后，得到不含有氯气和氯化氢气体的废气，提高环境友好性，可直接排放；进一步的，完成电解后的阴极区析出的阴极液过滤后输送至再生调配室5内调配至符合PCB酸性蚀刻生产线要求后输送至PCB酸性蚀刻生产线循环使用。
本实施例一种印刷电路板废铜液再生回用装置重以铜板作为阳极进行电解反应，可以抑制阳极析出氯气，既可以防止氯气的危害，还可以保持蚀刻液的物料平衡。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种印刷电路板废铜液再生回用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、印刷电路板废铜液过滤去除杂质后导入光催化氧化池进行氧化，使酸性蚀刻废液中的Cu+在催化剂与光照的作用下被氧化；
S2、将步骤S1中经光催化氧化池氧化后的废液导入电解槽内作为电解液进行电解；所述电解槽通过导电高分子隔离膜分为阴极区和阳极区，所述阴极区设有阴极板，所述阳极区设有阳极板，所述电解槽内还安装有超声波发生装置，通过所述超声波发生装置加速铜离子的析出；
S3、所述步骤S2中的电解槽内电解液进行电解时，维持解槽电解液温度为30～40℃，铜离子从所述电解槽的阴极区析出并吸附在阴极板上形成铜片，阳极板上生产氯气，所述阳极板上生产氯气通过废气处理装置处理；对完成电解后的阴极板上的铜片进行洗涤、烘干后即得完成提取的铜；完成电解后的所述阴极区析出的阴极液过滤后输送至再生调配室内调配至符合PCB酸性蚀刻生产线要求后输送至PCB酸性蚀刻生产线循环使用。
2.一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，包括废液槽、光催化氧化池、电解装置、第一再生液储存槽、再生调配室、第二再生液储存槽、第一过滤器、第二过滤器及废气处理装置；所述电解装置包括进水口、出水口和出气口，所述废液槽内储存PCB酸性蚀刻生产线上产生的酸性蚀刻废水，所述废液槽通过带泵管路依次顺序与所述第一过滤器、所述光催化氧化池、所述电解装置进水口连接，所述电解装置出气口与所述废气处理装置连通，所述电解装置出水口通过带泵管路与所述再生调配室、所述第一再生液储存槽、所述第二过滤器、所述再生调配室、所述第二再生液储存槽连接。
3.如权利要求2所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述光催化氧化池包括氧化反应池以及填充于所述氧化反应池内的多孔光催化剂、设置于所述氧化反应池内的紫外光源，所述氧化反应池内底部还安装有曝气装置。
4.如权利要求2所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述电解装置包括电解槽和循环冷却机构，所述电解槽通过导电高分子隔离膜分为阴极区和阳极区，所述阴极区设有阴极板，所述阳极区设有阳极板；所述电解槽包括进水口、出水口和出气口，所述电解槽还包括与所述阴极区连通的循环冷却进液口、与所述阴极区连通的循环冷却出液口；所述循环冷却机构包括第一冷却桶和第二冷却桶，所述第一冷却桶由内桶和外桶组成，所述第一冷却桶的内桶与外桶之间形成冷媒储存腔，所述循环冷却出液口通过第一循环管与所述第一冷却桶的内桶内腔顶部连通，所述循环冷却进液口通过第二循环管与所述第一冷却桶的内桶内腔底部连通，所述第一冷却桶上还设有连通所述冷媒储存腔顶部的冷媒第一进口和连通所述冷媒储存腔底部的冷媒第一出口，所述第二冷却桶也有内桶和外桶组成，所述第二冷却桶的内桶与外桶之间形成冷却水储存腔，所述冷媒第一出口通过第三循环管与所述第二冷却桶的内桶内腔顶部连通，所述冷媒第二出口通过第四循环管与所述第二冷却桶的内桶内腔底部连通，所述第二冷却桶上还设有连通所述冷却水储存腔顶部的冷却水进口和连通所述冷却水储存腔底部的冷却水出口；
所述第一冷却桶顶部还设电机，所述电机输出端连接有搅拌轴，所述搅拌轴贯穿所述第一冷却桶顶部至所述第一冷却桶内腔底部，所述搅拌轴后上设置有搅拌桨，所述搅拌轴和所述搅拌轴内均设置有容纳冷媒管的通道。
5.如权利要求4所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述第一循环管上安装有第一阀门和第一泵浦，所述第二循环管上安装有第二阀门和第二泵浦，所述第三循环管上安装有第三阀门和第三泵浦，所述第四循环管上安装有第四阀门和第四泵浦。
6.如权利要求5所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述循环冷却机构还包括温控器以及设置于所述电解槽阴极区内的第一温度传感器、设置于所述第一冷却桶的冷媒储存腔内的第二温度传感器，所述温控器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器电连接。
7.如权利要求6所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述电解槽内还安装有超声波发生装置。
8.如权利要求2所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述废气处理装置包括溶气吸收模块和喷淋吸收模块，所述电解槽产生的氯气依次经过溶气吸收模块和喷淋吸收模块处理。
9.如权利要求2所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述第一过滤器内设有大孔径滤布，所述大孔径滤布为目数在100～200目的耐酸滤布；所述第二过滤器为高效纤维过滤器。
10.如权利要求2所述的一种印刷电路板废铜液再生回用装置，其特征在于，所述阴极板为钛板，所述阳极板为铜板。
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