CN202492580U - 一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽、复合隔膜电解槽、蚀刻液溢流槽、射流吸收槽、射流器、管道和废液泵，复合隔膜电解槽通过复合隔膜分为阴极室和阳极室：蚀刻废液储存槽与阴极室相连并与生产线蚀刻缸相通；蚀刻液溢流槽与阳极室相连，并与生产线蚀刻缸相通；射流器的进气口与阳极室的排气口相连，射流吸收槽与射流器相连并与生产线蚀刻缸相通并循环。本实用新型利用电解原理在阴极析出单质铜，减少蚀刻废液中铜离子的含量；利用阳极电解产生氯气来氧化蚀刻液溢流槽和阳极室中的亚铜离子，本实用新型在回收过程中无污染物的排放，既实现了经济效益又达到了保护环境和再生利用的多层利益。
Description
技术领域
本实用新型适用于印制线路板蚀刻技术领域，尤其涉及一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置。
背景技术
全球PCB产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重最大的产业，产业规模达400亿美元。同时，由于其在电子基础产业中的独特地位，已经成为当代电子元件业中最活跃的产业。
蚀刻作为PCB制程中的重要工艺，酸性蚀刻液因为具有侧蚀小、速率易于控制和易再生等特点，被广泛应用。在蚀刻过程中，Cu2+与Cu作用生成Cu+，随着蚀刻反应的进行，Cu+数量越来越多，Cu2+减少，蚀刻液蚀刻能力很快下降，为保持稳定蚀刻能力，需加入氧化剂使Cu+尽快转化为Cu2+；同时当蚀刻缸内Cu2+浓度达到一定数值时或者蚀刻缸的溶液超过一定体积时，需要及时排除部分蚀刻液以保证蚀刻工序的正常运转，该排出蚀刻液称之为蚀刻废液。
为了对环境减少污染和达到一定的经济效益，大部分使用循环再生的方法来代替之前直接处理回收铜的方法，而由于技术的不成熟没有广泛发被使用，目前再生循环的方法如下：
1、萃取电沉积法：该方法将酸性蚀刻废液与萃取剂相混合，使萃取剂将蚀刻液中的铜离子萃取出来，经硫酸反萃后得到硫酸铜溶液，电解后得到单质铜，而被降低铜离子后的蚀刻液经调配返回蚀刻线使用。此方法在萃取时需用氨水调节PH值至1-2才方萃取，而酸性萃取剂萃取能力非常差，铜离子降低慢，蚀刻液中容易夹带萃取剂，在调节PH值的过程药水会增量，并且无法提供氧化剂等弊病。
2、离子膜电解再生法： 此方法是用阴离子膜使阴极与阳极相隔开，利用电解时离子迁移的原理使氯离子迁移到阳极，阳极液与蚀刻缸循环达到氧化亚铜离子从而再生。但此方法在电解再生的过程中能耗大，离子膜的成本高且易破损，产生的氯气也不能回收，既造成拉资源的浪费又污染拉环境。
3、草酸沉淀法：此方法是将草酸与酸性蚀刻液中的铜离子反应，降低铜离子后的蚀刻液回用。但此方法只能回收盐酸，提高盐酸的摩尔浓度，无法再生酸性蚀刻中所需的氧化剂，反复使用后容易会增量且杂质增多。
实用新型内容
本实用新型提供一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其装置运行时不但可以连续自动化，同时能有效的解决酸性蚀刻液再生需要额外添加氧化剂和再生循环的技术问题。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽、复合隔膜电解槽、蚀刻液溢流槽、射流吸收槽、射流器、管道和废液泵，所述复合隔膜电解槽通过复合隔膜分为阴极室和阳极室：
所述蚀刻废液储存槽与阴极室相连并与生产线蚀刻缸相通；
所述蚀刻液溢流槽与阳极室相连，并通过管道和废液泵与生产线蚀刻缸相通；
所述射流器的进气口与所述阳极室的排气口相连，所述射流吸收槽与射流器相连并与生产线蚀刻缸相通并循环。
优选的，所述蚀刻废液储存槽、复合隔膜电解槽、蚀刻液溢流槽、射流吸收槽、射流器和生产线蚀刻缸之间通过管道和废液泵相连。
优选的，所述阴极室内放有无涂层金属钛板，并与直流电源的负极相连；所述阳极室内放有涂有钌、铑、铱等贵金属涂层的导电钛阳极板，并与直流电源的正极相连。
优选的，所述复合隔膜电解槽内可分成若干个阴极室和阳极室，也可是多个复合隔膜电解槽并联或串联。
优选的，所述射流器的进水口与射流吸收槽的底部相连，射流器的出水口与射流吸收槽的顶部相连。
优选的，所述酸性蚀刻液循环再生装置还包含废气处理装置，该废气处理装置分别和阴极室、蚀刻液溢流槽和射流吸收槽的顶部排气口相连通；所述废气处理装置还包括碱液喷淋装置。
通过此酸性蚀刻液循环再生装置利用电解原理在阴极析出单质铜，并生成酸性蚀刻液，酸性蚀刻液通过复合隔膜从阴极室流入阳极室，在阳极室内利用氯离子电解原理产生的强氧化剂氯气，氧化蚀刻废液中的亚铜离子。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案的优点为：
本实用新型的一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，利用电解原理在阴极析出单质铜，降低了蚀刻废液中的铜离子浓度，且利用氯离子电解原理产生强氧化剂氯气，氧化蚀刻废液中的亚铜离子，既解决了现有技术中额外地添加氧化剂来氧化亚铜离子的技术问题，降低了生成成本，而且不添加杂质到再生的蚀刻液中，保证了再生的蚀刻液和新鲜的蚀刻液的一致性；同时还可以回收纯度很高的阴极铜，而且没有废水排放，实现了蚀刻工序清洁生产。
附图说明
图1是本实用新型的一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置的结构示意图。
图2是本实用新型的一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置的流程示意图。
图中标号说明：1、蚀刻废液储存槽，2、复合隔膜电解槽,3、蚀刻液溢流槽,4、射流吸收槽,5、射流器,6、管道,7、废液泵，8、生产线蚀刻缸，
2.1、阴极槽，2.2、阳极槽。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参阅图1，本实用新型一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽1、复合隔膜电解槽2、蚀刻液溢流槽3、射流吸收槽4、射流器5、管道6和废液泵7等，复合隔膜电解槽2由阴极室2.1和阳极室2.2构成。
阴极室2.1与阳极室2.2中间由复合隔膜相分开，阴极室2.1内放有无涂层金属钛板并与直流电源的负极相连；阳极室2.2内放有涂有钌、铑、铱等贵金属涂层的导电钛阳极板，并与直流电源的正极相连。
印制线路板酸性蚀刻液中含有铜离子，并且二价铜离子对蚀刻起主要作用；在生产过程中随着生产的进行，蚀刻液中二价铜离子会逐渐减少，亚铜离子逐渐增加，这使得蚀刻液的蚀刻能力大大降低，成为废液。废液中含有大量的二价铜离子和一定量的亚铜离子，且铜离子总量超过了一定数值，已经不再具备蚀刻能力。
本实用新型提供的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，将蚀刻废液储存槽1和生产线蚀刻缸8相连通，储存生产线蚀刻缸8中的蚀刻废液，并且将该蚀刻废液通过废液泵7作用下提供至阴极室2.1中。在电流的作用下蚀刻废液在阴极室2.1内发生还原反应，其铜离子被还原成单质铜，然后通过复合隔膜流向阳极室2.2，而同样在电流的作用下蚀刻液在上述阳极室2.2发生氧化反应，其ORP氧化还原电位升高。降低铜离子和升高ORP氧化还原电位的蚀刻液又有了新的活性，其通溢流管道流入上述蚀刻液溢流槽3内，当生产线蚀刻缸内控制系统发出比重过高的信号后由所述废液泵7抽入生产线蚀刻缸8内，再次发出信号后停止，而加入再生液后生产线蚀刻缸8内多余的药水便从溢流口流出至上述蚀刻废液储存缸1中。而所述蚀刻液溢流槽3内的再生液添加的目的在于降低生产线蚀刻缸8内的比重和提高部分缸内ORP氧化还原电位。
进一步，阴极室2.1和蚀刻废液储存槽1相连通，该蚀刻废液进入阴极室2.1后，在阴极板上析出单质铜，具体反应式表示为：Cu2++2e=Cu，使蚀刻废液中的铜离子浓度大为降低，然后由于进水和出水液位差的原因，蚀刻液迁移至阳极室2.2中，在电流作用下，阳极的氯离子失去电子，生成氯气，具体反应式表示为：2Cl--2e=Cl2，由于氯气的强氧化作用，将阳极室中的亚铜离子氧化为二价铜离子，具体反应式表示为：Cl2+2CuCl =2CuCl2，从而实现了含铜离子酸性蚀刻液的再生。
由于电解的过程中产生1mol铜就会产生1mol氯气，虽在上述阳极室2.2内氧化亚铜离子消耗了一部分，但还有大量的氯气会从阳极室2.2内溢出，本实用新型为达到完全再生的目的，将蚀刻废液再生后，产生的多余氯气通过射流器5的作用下与上述射流吸收槽4内的蚀刻液反，应具体反应式表示为：Cl2+2CuCl =2CuCl2。射流器5的进气口与阳极室2.2的排气口相连，射流器5的进水口射流吸收缸4底部相连，其出水口与射流吸收缸4顶部相连。而射流吸收槽4内的蚀刻液与生产线蚀刻缸8内的酸性蚀刻液强制循环，使其蚀刻缸内的亚铜离子氧化成二价铜离子，保证酸性蚀刻液有足够的蚀刻活性。
本印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置还包括一个废气处理装置，该废气处理装置分别和阴极室2.1、蚀刻液溢流槽3、射流吸收槽4顶部排气口相连通，收集阴极室2.1、蚀刻液溢流槽3、射流吸收槽4中的废气（氯气和氯化氢），在废气处理装置中，包括一个碱液供应装置，该强碱液供应装置提供碱溶液，利用强碱溶液和上述废气进行中和反应，从而实现废气的达标排放。而该碱液供应装置为强碱液喷淋装置。碱溶液没有限制，可以为氢氧化钠、氢氧化钙等。
参阅图2，本实用新型的一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置的流程示意：本实用新型的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，利用电解原理在阴极析出单质铜，减少蚀刻废液中铜离子的含量，从而达到蚀刻废液再生循环的目的；利用电解原理产生强氧化剂氯气，来氧化蚀刻废液中的亚铜离子，解决了现有技术中额外地添加氧化剂来氧化亚铜离子的技术问题，降低了生产成本，而且不添加杂质到再生的蚀刻液中，保证了再生的蚀刻液和新鲜的蚀刻液的一致性。
本实用新型再生装置的射流装置保证电解产生的氯气不直接排放而是返回至生产线蚀刻缸中，一方面提高了氯气的利用率，另一方面也减少了废气的排放量，减少环境污染。
本实用新型再生系统的废气处理装置，对本再生系统产生的废气如氯气、氯化氢气体进行中和处理，保证了废气的零排放，实现了环保的要求。
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，该酸性蚀刻液循环再生装置包括蚀刻废液储存槽（1）、复合隔膜电解槽（2）、蚀刻液溢流槽（3）、射流吸收槽（4）、射流器（5）、管道（6）和废液泵（7），所述复合隔膜电解槽（2）通过复合隔膜分为阴极室（2.1）和阳极室（2.2）：
所述蚀刻废液储存槽（1）与阴极室（2.1）相连并与生产线蚀刻缸（8）相通；
所述蚀刻液溢流槽（3）与阳极室（2.2）相连，并通过管道（6）和废液泵（7）与生产线蚀刻缸（8）相通；
所述射流器（5）的进气口与所述阳极室（2.2）的排气口相连，所述射流吸收槽（4）与射流器（5）相连并与生产线蚀刻缸（8）相通并循环。
2.根据权利要求1所述的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述蚀刻废液储存槽（1）、复合隔膜电解槽（2）、蚀刻液溢流槽（3）、射流吸收槽（4）、射流器（5）和生产线蚀刻缸（8）之间通过管道（6）和废液泵（7）相连。
3.根据权利要求1所述的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述阴极室（2.1）内放有无涂层金属钛板，并与直流电源的负极相连。
4.根据权利要求1所述的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述阳极室（2.2）内放有涂有钌、铑、铱等贵金属涂层的导电钛阳极板，并与直流电源的正极相连。
5.根据权利要求1所述的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述复合隔膜电解槽（2）内可分成若干个阴极室（2.1）和阳极室（2.2），也可是多个复合隔膜电解槽（2）并联或串联。
6. 根据权利要求1所述的印制线路板酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述射流器（5）的进水口与射流吸收槽（4）的底部相连，射流器（5）的出水口与射流吸收槽（4）的顶部相连。
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