CN114318372B - 一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置及方法，循环电解三氯化铁吸收氯气的装置包括电解缸，氯化亚铁溶液储存罐，备用溶铁缸，洗涤塔，洗涤塔进气口连接回收氯气的管道，洗涤塔顶部设置有喷淋装置，洗涤塔下方设置吸收缸，吸收缸与氯化亚铁溶液储存罐连接；设置在洗涤塔与电解缸之间的三氯化铁溶液储存罐。本发明通过循环电解三氯化铁溶液，电解后产生的氯化亚铁溶液用作酸性蚀刻液铜回收系统中吸收氯气，饱和吸收完氯气后的氯化铁溶液继续用作产生氯气的电解液，以此来进行一个循环，相比传统的工艺，减少了氧化剂和生铁的消耗，节省成本。

Description

一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置及方法

技术领域

本发明涉及电解技术领域，具体涉及一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置及方法。

背景技术

目前线路板行业中的酸性蚀刻工艺会产生大量的酸性用后蚀刻液，使用后的蚀刻液对环境污染十分严重，而且还需要定期往蚀刻系统补充蚀刻原液，对酸性蚀刻液进行回收利用不仅能保护环境，还能为企业节省成本，资源利用。酸性蚀刻液铜回收系统正是对酸性用后蚀刻液进行资源利用的工艺，将蚀刻液中的铜进行电解回收，将低铜蚀刻液返回生产线回用。这样既减少高铜废液的排放，并创造一定的回收效益，从而实现资源的再利用。但酸性蚀刻液铜回收系统也不是没有缺点的，在蚀刻过程中，蚀刻液中的Cu²⁺具有氧化性，能将线路板面上的铜氧化成Cu⁺，形成的Cu₂Cl₂是不易溶于水的，在有过量的Cl^-存在下，可形成可溶性的络离子，随着蚀刻的进行，溶液中的Cu⁺越来越多，蚀刻能力很快下降，以至最后失去蚀刻能力。为保持蚀刻速率，一般加入氧化剂对蚀刻液进行再生，使Cu⁺氧化成Cu²⁺。在铜回用的电解过程中，阳极发生氧化反应生成氯气，生成的氯气会被收集通往装有氯化亚铁溶液化气塔，氯气与Fe²⁺反应生成FeCl₃，需要定期往化气塔加入生铁，Fe与Fe³⁺生成Fe^{2 +}，以确保氯气与足够的亚铁离子反应。为此，我司针对现有工艺技术中的问题，为酸性蚀刻液铜回收系统中提供一种添加氧化剂和吸收氯气方法。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置，其特征在于，包括

电解缸，包括正极和负极；与蚀刻生产线连接；电解缸用于电解三氯化铁溶液，电解三氯化铁溶液产生的氯气作为氧化剂通入蚀刻生产线中的酸性蚀刻液，来取代平时添加的氧化剂。

氯化亚铁溶液储存罐，与电解缸连接；

备用溶铁缸，所述备用溶铁缸一端与所述电解缸连接，另一端与氯化亚铁溶液储存罐连接；

洗涤塔，所述洗涤塔进气口连接回收氯气的管道，洗涤塔顶部设置有喷淋装置，所述洗涤塔下方设置吸收缸，所述吸收缸与氯化亚铁溶液储存罐连接；

三氯化铁溶液储存罐，设置在洗涤塔与电解缸之间；

三氯化铁溶液储存罐左侧出液口处设置有循环泵，与循环泵左侧连接的管道通过并联与电解缸和备用溶铁缸连接，且所有并联管道均设置有调节阀。

进一步地，所述吸收缸上方设置有ORP在线检测仪，用于测量吸收缸中的ORP，控制氯化亚铁的添加量。

进一步地，三氯化铁溶液储存罐右侧出液口连接三氯化铁溶液排放桶。

进一步地，所述电解缸正极由正极框包裹。

进一步地，所述电解缸与所述氯化亚铁溶液储存罐之间设置有循环泵；所述氯化亚铁溶液储存罐与所述吸收缸之间设置有循环泵。

进一步地，所述吸收缸与所述喷淋装置之间设置有循环泵。

本发明还公布了一种循环使用氯化铁吸收氯气的方法，采用一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置，具体步骤如下：

S1、开启电解缸，电解三氯化铁溶液产生氯气，电解缸中的溶液还原生成氯化亚铁溶液；产生的氯气抽到蚀刻生产线的酸性蚀刻液中用作氧化剂；

S2、步骤S1中还原生成的氯化亚铁溶液从电解缸经过氯化亚铁溶液储存罐后，流入到吸收缸中；

S3、三氯化铁溶液储存罐中的三氯化铁溶液通过左侧的出液口一部分泵入备用溶铁缸中，一部分泵入电解缸中；

S4、步骤S3中进入备用溶铁缸中的三氯化铁溶液与备用溶铁缸中提前放置的铁片或铁屑进行反应，生成氯化亚铁溶液后流入到氯化亚铁溶液储存罐中储存后流入到吸收缸中；

S5、将吸收缸内的氯化亚铁溶液通过循环泵喷到洗涤塔顶部的喷淋装置对进入的回收氯气进行洗涤，回收氯气经过氯化亚铁溶液洗涤后流入到吸收缸中，生成三氯化铁溶液。

进一步地，所述步骤S1中三氯化铁溶液中Fe³⁺的浓度不低于20g/L。

进一步地，所述步骤S5中吸收缸内的氯化亚铁溶液的酸度控制在1-2mol/L，避免产生Fe（OH）₃沉淀。

进一步地，所述步骤S5中吸收缸内的氯化亚铁溶液中的Fe²⁺的浓度不低于20g/L。

工作原理：通过电解氯化铁溶液得方法来制造氯气，氯化铁溶液可来源于洗涤塔吸收氯气饱和的氯化亚铁溶液，电解氯化铁，阳极发生的反应为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，产生氯气，氯气作为氧化剂通入酸性蚀刻液，来取代平时添加的氧化剂，阴极发生的反应为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，电解后产生的氯化亚铁溶液用作吸收酸性蚀刻液铜回收系统中吸收氯气，饱和吸收完氯气后的氯化铁溶液继续用作产生氯气的电解液，以此来进行一个循环，相比传统的工艺，减少了氧化剂和生铁的消耗，节省成本。

电解系统中需要对电解极进行相应的保护，防止电解产生的氯气与金属电极及其连接件进行反应，造成电极及其连接件被侵蚀，也可以选择非金属电极，如石墨片。

电解缸正极需要正极框包裹，降低电解产生的氯气与电解缸的二价铁反应，进而提高氯气产生的量或电解效率，并且要控制Fe³⁺的浓度不低于20g/L，当Fe³⁺浓度降低到20g/L左右时，需更换电解液，避免阴极发生其他的还原反应，降低电解效率；酸性蚀刻液铜回收系统中，用氯化亚铁溶液吸收氯气时，要关注氯化亚铁溶液中亚铁的浓度，把Fe²⁺的浓度控制在不低于20g/L，当Fe²⁺浓度降低到20g/L左右时，需更换吸收液，避免氯气逃逸，危害安全；同时要控制氯化亚铁溶液中的酸度在1-2mol/L，避免产生Fe（OH）₃沉淀。

本发明的有益效果：

本发明通过电解三氯化铁溶液得方法来制造氯气，氯化铁溶液可来源于洗涤塔吸收氯气饱和的氯化亚铁溶液，电解氯化铁，阳极发生的反应为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，产生氯气，氯气作为氧化剂通入酸性蚀刻液，来取代平时添加的氧化剂，阴极发生的反应为Fe³++e^-=Fe^{2 +}，电解后产生的氯化亚铁溶液用作吸收酸性蚀刻液铜回收系统中吸收氯气，吸收完氯气后的饱和氯化铁溶液继续用作产生氯气的电解液，以此来进行一个循环，相比传统的工艺，减少了氧化剂和生铁的消耗，节省成本。

附图说明

图1为本发明的装置示意图；

图中，1、电解缸，2、备用溶铁缸，3、氯化亚铁溶液储存罐，4、三氯化铁溶液储存罐，5、洗涤塔，6、吸收缸。

具体实施方式

下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。

如图1所示，一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置，包括

电解缸1，包括正极和负极；与蚀刻生产线连接；电解缸1用于电解三氯化铁溶液，电解三氯化铁溶液产生的氯气作为氧化剂通入蚀刻生产线中的酸性蚀刻液，来取代平时添加的氧化剂。

氯化亚铁溶液储存罐3，与电解缸1连接；

备用溶铁缸2，备用溶铁缸2一端与所述电解缸1连接，另一端与氯化亚铁溶液储存罐3连接；

洗涤塔5，洗涤塔5进气口连接回收氯气的管道，洗涤塔5顶部设置有喷淋装置，所述洗涤塔5下方设置吸收缸6，所述吸收缸6与氯化亚铁溶液储存罐3连接；

三氯化铁溶液储存罐4，设置在洗涤塔5与电解缸1之间；

三氯化铁溶液储存罐4左侧出液口处设置有循环泵，与循环泵左侧连接的管道通过并联与电解缸1和备用溶铁缸2连接，且所有并联管道均设置有调节阀。

吸收缸6上方设置有ORP在线检测仪。

三氯化铁溶液储存罐4右侧出液口连接三氯化铁溶液排放桶，用于多余三氯化铁溶液排放。

电解缸1的正极由正极框包裹。

电解缸1与氯化亚铁溶液储存罐3之间设置有循环泵；氯化亚铁溶液储存罐3与吸收缸6之间设置有循环泵。

进一步地，吸收缸6与喷淋装置之间设置有循环泵。

本发明还公布了一种循环使用氯化铁吸收氯气的方法，采用一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置，具体步骤如下：

S1、开启电解缸1，电解三氯化铁溶液产生氯气，电解缸中的溶液还原生成氯化亚铁溶液；三氯化铁溶液中Fe³⁺的浓度不低于20g/L；产生的氯气作为氧化剂通入蚀刻生产线中的酸性蚀刻液中；

S2、步骤S1中还原生成的氯化亚铁溶液从电解缸1经过氯化亚铁溶液储存罐3后，流入到吸收缸6中；

S3、三氯化铁溶液储存罐4中的三氯化铁溶液通过左侧的出液口一部分泵入备用溶铁缸2中，一部分泵入电解缸1中；

S4、步骤S3中进入备用溶铁缸中的三氯化铁溶液与备用溶铁缸2中提前放置的铁片或铁屑进行反应，生成氯化亚铁溶液后流入到氯化亚铁溶液储存罐3中储存后流入到吸收缸6中；

S5、将吸收缸6内的氯化亚铁溶液通过循环泵喷到洗涤塔顶部的喷淋装置对进入的回收氯气进行洗涤，回收氯气经过氯化亚铁溶液洗涤后流入到吸收缸6中，生成三氯化铁溶液；

吸收缸6内的氯化亚铁溶液的酸度控制在1-2mol/L，避免产生Fe（OH）₃沉淀；

吸收缸6内的氯化亚铁溶液中的Fe²⁺的浓度不低于20g/L。

电解缸1中需要对电解极进行相应的保护，防止电解产生的氯气与金属电极及其连接件进行反应，造成电极及其连接件被侵蚀，也可以选择非金属电极，如石墨片。

电解缸1正极需要正极框包裹，降低电解产生的氯气与电解缸的二价铁反应，进而提高氯气产生的量或电解效率，并且要控制Fe³⁺的浓度不低于20g/L，当Fe³⁺浓度降低到20g/L左右时，需更换电解液，避免阴极发生其他的还原反应，降低电解效率；酸性蚀刻液铜回收系统中，用氯化亚铁溶液吸收氯气时，要关注氯化亚铁溶液中亚铁的浓度，把Fe²⁺的浓度控制在不低于20g/L，当Fe²⁺浓度降低到20g/L左右时，需更换吸收液，避免氯气逃逸，危害安全；同时要控制氯化亚铁溶液中的酸度在1-2mol/L，避免产生Fe（OH）₃沉淀。

以上所述，仅为本发明的较佳实例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，凡属本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，凡依据本发明实质技术对上述实例所做的任何等效变更和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置，其特征在于，包括电解缸（1），包括正极和负极；与蚀刻生产线连接；

氯化亚铁溶液储存罐（3），与电解缸（1）连接；

备用溶铁缸（2），所述备用溶铁缸（2）一端与所述电解缸（1）连接，另一端与氯化亚铁溶液储存罐（3）连接；

洗涤塔（5），所述洗涤塔（5）进气口连接回收氯气的管道，所述洗涤塔（5）顶部设置有喷淋装置，所述洗涤塔（5）下方设置吸收缸（6），所述吸收缸（6）与氯化亚铁溶液储存罐（3）连接；

三氯化铁溶液储存罐（4），设置在洗涤塔（5）与电解缸（1）之间；

三氯化铁溶液储存罐（4）左侧出液口处设置有循环泵，与循环泵左侧连接的管道通过并联与电解缸（1）和备用溶铁缸（2）连接，且所有并联管道均设置有调节阀；

所述吸收缸（6）上方设置有ORP在线检测仪；

三氯化铁溶液储存罐（4）右侧出液口连接三氯化铁溶液排放桶；

所述电解缸（1）正极由正极框包裹；

所述电解缸（1）与所述氯化亚铁溶液储存罐（3）之间设置有循环泵；所述氯化亚铁溶液储存罐（3）与所述吸收缸（6）之间设置有循环泵；

所述吸收缸（6）与所述喷淋装置之间设置有循环泵。

2.一种循环使用氯化铁吸收氯气的方法，其特征在于，采用所述权利要求1所述的一种循环电解三氯化铁吸收氯气的装置，具体步骤如下：

S1、开启电解缸（1），电解三氯化铁溶液产生氯气，电解缸中的溶液还原生成氯化亚铁溶液；产生的氯气抽到蚀刻生产线的酸性蚀刻液中用作氧化剂；

S2、步骤S1中电解缸（1）还原生成的氯化亚铁溶液经过氯化亚铁溶液储存罐（3）后，流入到吸收缸（6）中；

S3、三氯化铁溶液储存罐（4）中的三氯化铁溶液通过左侧的出液口一部分泵入备用溶铁缸（2）中，一部分泵入电解缸（1）中；

S4、步骤S3中进入备用溶铁缸（2）中的三氯化铁溶液与备用溶铁缸（2）中提前放置的铁片或铁屑进行反应，生成氯化亚铁溶液后流入到氯化亚铁溶液储存罐（3）中储存后流入到吸收缸（6）中；

S5、将吸收缸（6）内的氯化亚铁溶液通过循环泵喷到洗涤塔顶部的喷淋装置对进入的由回收系统回收的氯气进行洗涤，回收氯气经过氯化亚铁溶液洗涤后流入到吸收缸中，生成三氯化铁溶液。

3.根据权利要求2所述的一种循环使用氯化铁吸收氯气的方法，其特征在于，所述步骤S1中三氯化铁溶液中Fe³⁺的浓度不低于20g/L。

4.根据权利要求2所述的一种循环使用氯化铁吸收氯气的方法，其特征在于，所述步骤S5中吸收缸内的氯化亚铁溶液的酸度控制在1-2mol/L，避免产生Fe（OH）₃沉淀。

5.根据权利要求2所述的一种循环使用氯化铁吸收氯气的方法，其特征在于，所述步骤S5中吸收缸内的氯化亚铁溶液中的Fe²⁺的浓度不低于20g/L。

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