CN113774430B - 一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备及电解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备及电解方法，无氯气产生的的电解酸性蚀刻液的设备包括用于放置物料的缸体、用于电解酸性蚀刻液的电解缸和用于连接缸体和电解缸的管路，所述电解缸包括若干平行间隔设置的极室，极室通过离子膜相隔成交错设置的正极室和负极室，且正极室高于负极室，将电解缸内正极室的高度提高，使得正极室的压强高于负极室压强，负极室内放置的蚀刻液不会由于渗透作用进入到正极室内，解决了现有的设备中由于渗透作用的存在，负极室会有少量的氯离子通过进入到正极室导致正极室产生额外的气体的问题，提升整体的经济效益。

Description

一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备及电解方法

技术领域

本发明属于电解设备领域，具体是一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备及电解方法。

背景技术

现在的工艺是将阳极产生的一部分氯气抽去溶铁缸、化气塔（使用液碱吸收），一部分抽回至蚀刻生产线使用，但上述方案的经济性较差，而且均会产生大量的氯气，同时，在现有的无氯气产生的电解设备中，由于正极室中氯离子的浓度低于负极室中的氯离子，使得负极室中的氯离子在渗透作用下通过进入到正极室，导致正极室产生额外的气体，造成经济性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备及电解方法，用于解决在现有的设备中，由于渗透作用的存在，负极室会有少量的氯离子通过进入到正极室的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备，包括用于放置物料的缸体、用于电解酸性蚀刻液的电解缸和用于连接缸体和电解缸的管路，所述电解缸包括若干相互连通且平行设置的极室，极室通过离子膜相隔成交错设置的正极室和负极室，且正极室的高度高于负极室。

进一步的，所述正极室的高度为负极室高度的1.5倍。

进一步的，所述正极室内插入有正极片，正极片材料为铅。

进一步的，所述负极室内插入有负极片，负极片材料为钛。

进一步的，所述缸体包括中转缸、正极液体接受缸和吸收缸；

其中，中转缸内存放有酸性蚀刻液，正极液体接受缸内存放有硫酸，吸收缸内存放有氢氧化钠溶液；

中转缸通过管路与负极室相连通，正极液体接受缸和吸收缸均通过管路与正极室相连通。

进一步的，还包括磁力泵，所述磁力泵的一端通过管路与中转缸相连，磁力泵的另一端通过管路与负极室相连通。

进一步的，所述正极液体接受缸内存放的硫酸的浓度为40%。

根据上述的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备的电解方法，包括：

S1：在中转缸内预先加入的酸性蚀刻液，通过磁力泵将酸性蚀刻液输送到负极室中，其中，当负极室中液体到达溢流口后，溢流回落至中转缸内；

S2：在负极室充液同时，向正极室内加入硫酸，当正极室中液体到达溢流口后通过管路溢流回落至正极液体接受缸内；

S3：当负极室和正极室充满液体后，将N块负极片和N+1块正极片用铜棒连接后再与电源正负极相连，完成电解。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

将电解缸内正极室的高度提高，使得正极室的压强高于负极室压强，负极室内放置的蚀刻液中不会由于渗透作用进入到正极室内，解决了现有的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备中，正极室中氯离子的浓度低于负极室中的氯离子，负极室中的氯离子在渗透作用下，通过进入到正极室，导致正极室产生额外的气体，造成经济性下降的问题，同时正极片选用铅板，使得正极也具有可以吸收氯离子的功能，进一步吸收正极室中的氯离子。

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获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构右视图；

图中：1、中转缸；2、正极液体接受缸；3、电解缸；4、磁力泵；5、管路；6、正极室；7、负极室。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

传统的，PCB行业的蚀刻液的酸性铜回收工艺是通过电解的方式将金属铜提取出来。电解过程中阴极电积铜，阳极则是析出氯气，阴阳两级发生的电极反应如下：

阴极发生电极反应：

Cu²⁺+2e^-=Cu

阳极发生电极反应：

2Cl^-－2e^-=Cl₂

阳极产生的氯气是一种具有强烈刺激性气味的剧毒气体，对人体的呼吸道有强烈的刺激作用，浓度过高时甚至会致死，因此，控制减少电解时产生的氯气是十分必要的。

基于上述描述，本发明实施例提出一种如图1所示的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备，包括用于放置物料的缸体、用于电解酸性蚀刻液的电解缸3和用于连接缸体和电解缸3的管路5，所述电解缸3包括若干平行间隔设置的极室，极室通过离子膜相隔成交错设置的正极室6和负极室7，且正极室6高于负极室7。

通过本申请的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备将电解缸3内正极室6的高度提高，使得负极区域内放置的蚀刻液中不会由于渗透作用进入到正极区域中，解决了现有的设备中，由于渗透作用的存在，负极室7会有少量的氯离子通过进入到正极室6导致正极室6产生额外的气体，提升整体的经济效益。

下面结合附图对方案进行详细阐述；

请参阅图1至图2，本申请的一个实施例中，中转缸1与正极液体接受缸2平行间隔设置，通过同一水平面设置中转缸1与正极液体接受缸2可以保证补充入电解缸3内的液体可以处于同压强的状态下，避免某一极室的压强过大冲破隔膜，导致装置失效；

在一个实施例中，电解缸3设置在中转缸1的顶部，使得电解缸3离中转缸1和正极液体接受缸2距离减少，节省管路5，提升经济性；

在一个实施例中，电解缸3通过磁力泵4与中转缸1相连通，通过磁力泵4的输送达到循环搅拌的目的，避免酸性蚀刻液产生沉淀，导致电解产物减少。

在一个实施例中，电解缸3可以采用膜具一体成型工艺制成，在另一个实施例中，电解缸3也可以采用若干个极室拼装而成，但电解缸3内正极室6高于负极室7，一个实施例中，正极室6的高度为负极室7高度的1.5倍，通过提高正极室6的高度，使得正极室6内的液体多于负极室7内液体，即正极室6内的压强大于负极室7内压强，解决了现有的设备中，由于渗透作用的存在，负极室7会有少量的氯离子通过进入到正极室6导致正极室6产生额外的气体的问题；

在一个实施例中，正极室6内插入有正极片，正极片材料为铅，通过将正极材料更换成铅板，铅在电解时作为阳极发生反应：

Pb－2e^-=Pb²⁺

铅离子会和溶液中的氯离子发生反应：

Pb²⁺+2Cl^-=PbCl₂↓

当正极片材料为铅时，接通电解室，进行实验，并记录如下数据；

时间/h	无氯气电解缸吸收缸氯离子/g·L-1	尾液电解收缸氯离子/g·L-1
			0	0	0
2	0.05	- -
			4	0.08	2.93
6	0.09	- -
			8	0.12	4.85
12	0.13	6.38
			16	0.17	8.73
18	0.21	9.6
			20	0.23	13.6
24	0.26	16.6

通过上述数据可知，渗透进正极区的氯离子则使用正极铅板进行吸收，未被吸收的氯气则进行抽气，将其抽到放置有氢氧化钠溶液的吸收缸中，氯气与氢氧化钠溶液反应如下：

2NaOH+Cl₂==NaCl+NaClO+H₂O

吸收缸中生成的氯离子可近似代表电解过程中产生的氯气量，一方面可以通过铅制正极材料吸收进入正极室6内的氯气，使得氯气浓度降低，保护电解人员的安全，同时铅制正极材料可以有效的抵抗电化学腐蚀；

在一个实施例中，负极室7内插入有负极片，负极片材料为钛，负极区发生电极反应为：

Cu²⁺+2e^-=Cu；

在一个实例中，为了确定正极室内最佳的硫酸浓度，分别使用不同浓度的硫酸放置于4个正极室中，再在3个负极室中放入酸性蚀刻液，一段时间后分析正极室内的氯离子含量，并记录数据，具体如下：

通过上述数据可知，正极液体接受缸2内液体为为纯水、20%硫酸、40%硫酸和60%硫酸均可实现电解，但优选的选用40%硫酸时，氯离子的含量最低，所以正极液体接受缸2内液体优选为40%硫酸；

除上述装置外，本申请还公开了上述装置的电解方法，包括：

S1：在中转缸1内预先加入的酸性蚀刻液，通过磁力泵4将酸性蚀刻液输送到负极室7中，其中，当负极室7中液体到达溢流口后，溢流回落至中转缸1内；

S2：在负极室7充液同时，向正极室6内加入硫酸，当正极室6中液体到达溢流口后通过管路5溢流回落至正极液体接受缸2内；

S3：当负极室7和正极室6充满液体后，将N块负极片和N+1块正极片用铜棒连接后再与电源正负极相连，完成电解。

综上，在使用无氯气电解缸3进行电解时，由于离子膜的存在，使得负极内蚀刻液的氯离子无法进入到正极中，少量因物理渗透进入到正极框内的氯离子则与正极铅板反应形成沉淀，进而实现了无氯气电解。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备，包括用于放置物料的缸体、用于电解酸性蚀刻液的电解缸（3）和用于连接缸体和电解缸（3）的管路（5），其特征在于，所述电解缸（3）包括若干相互连通且平行设置的极室，极室通过离子膜相隔成交错设置的正极室（6）和负极室（7），且正极室（6）的高度高于负极室（7）；

所述正极室（6）内插入有正极片，正极片材料为铅；

所述缸体包括中转缸（1）、正极液体接受缸（2）和吸收缸；

其中，中转缸（1）内存放有酸性蚀刻液，正极液体接受缸（2）内存放有硫酸，所述正极液体接受缸（2）内存放的硫酸的浓度为40%，吸收缸内存放有氢氧化钠溶液；

中转缸（1）通过管路（5）与负极室（7）相连通，正极液体接受缸（2）和吸收缸均通过管路（5）与正极室（6）相连通；

还包括磁力泵（4），所述磁力泵（4）的一端通过管路（5）与中转缸（1）相连，磁力泵（4）的另一端通过管路（5）与负极室（7）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备，其特征在于，所述正极室（6）的高度为负极室（7）高度的1.5倍。

3.根据权利要求1所述的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备，其特征在于，所述负极室（7）内插入有负极片，负极片材料为钛。

4.根据权利要求1-3中任一所述的一种无氯气产生的电解酸性蚀刻液的设备的电解方法，其特征在于，包括：

S1：在中转缸（1）内预先加入的酸性蚀刻液，通过磁力泵（4）将酸性蚀刻液输送到负极室（7）中，其中，当负极室（7）中液体到达溢流口后，溢流回落至中转缸（1）内；

S2：在负极室（7）充液同时，向正极室（6）内加入硫酸，当正极室（6）中液体到达溢流口后通过管路（5）溢流回落至正极液体接受缸（2）内；

S3：当负极室（7）和正极室（6）充满液体后，将N块负极片和N+1块正极片用铜棒连接后再与电源正负极相连，完成电解。

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