CN207537506U - 一种蚀刻液处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及含铜废液处理技术领域，公开了一种蚀刻液处理系统，包括原料预处理单元、合成单元、氨氮回收单元和铜回收单元；原料预处理单元包括酸料储罐、酸料压滤机、碱料储罐、碱料压滤机；合成单元包括中和罐、中和压滤机；氨氮回收单元包括依次连接的离子交换器、蒸发器、结晶器和脱水器；铜回收单元包括依次连接的离心机和干燥机。采用本技术方案能同时回收铜和氨氮，防止蚀刻废液污染环境，进行资源再生。

Description

一种蚀刻液处理系统

技术领域

本实用新型涉及含铜废液处理技术领域，具体涉及一种蚀刻液处理系统。

背景技术

印刷电路板（PCB）是一种重要的电子部件，通常作为电子元器件的支撑体和电子元器件电气连接的载体使用。印刷电路板的制作过程一般包括化学清洗、涂光刻胶、曝光显影、蚀刻、去膜等步骤，在印刷电路板蚀刻的工艺过程中，会产生大量的蚀刻液废水；这类废水通常分为酸性和碱性两种，碱性蚀刻液包括铜氨络合物和一些杂质沉淀，酸性蚀刻液包括氯化铜和一些杂质沉淀；这些含铜蚀刻废液属于危险废物，具有毒性和腐蚀性，其中含有的铜、氨氮等含量都很高，如果将这些废液直接排放，不但会严重污染水体，造成环境污染和生态破坏，也是对铜、氨氮等资源的极大浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种蚀刻液处理系统，能回收铜和氨氮，防止蚀刻废液污染环境，进行资源再生。

为达到上述目的，本实用新型的基础方案如下：一种蚀刻液处理系统，包括原料预处理单元、合成单元、氨氮回收单元和铜回收单元；原料预处理单元包括酸料储罐、用于分离酸液和酸液沉淀的酸料压滤机、碱料储罐、用于分离碱液和碱液沉淀的碱料压滤机，酸料储罐与酸料压滤机的进料口连接，碱料储罐与碱料压滤机的进料口连接；合成单元包括用于合成碱式氯化铜和氯化铵的中和罐、用于分离碱式氯化铜沉淀和氯化铵溶液的中和压滤机，酸料压滤机的滤液出口和碱料压滤机的滤液出口均与中和罐连接，中和压滤机的进料口与中和罐连接；氨氮回收单元包括依次连接的离子交换器、蒸发器、结晶器和脱水器，离子交换器用于分离氯化铵溶液和氯化铵溶液中的铜离子，且离子交换器与中和压滤机的滤液出口连接；铜回收单元包括依次连接的离心机和干燥机，且离心机与中和压滤机的滤渣出口连接。

上述技术方案的工作原理在于：将酸性蚀刻液放入酸料储罐内，碱性蚀刻液放入碱料储罐内；然后使酸性蚀刻液通过酸料压滤机的进料口进入酸料压滤机中进行压滤，以除去酸性蚀刻液中的沉淀，使碱性蚀刻液通过碱料压滤机的进料口进入碱料压滤机中进行压滤，以除去碱性蚀刻液中的沉淀；含有氯化铜的酸性溶液通过酸料压滤机的滤液出口进入中和罐，含有铜氨络合物的碱性溶液通过碱料压滤机的滤液出口进入中和罐，氯化铜和铜氨络合物发生中和反应生成碱式氯化铜、氯化铵和氯化氢，反应式如下：

Cu(NH₃)₄Cl₂+3CuCl₂+6H₂O=2Cu₂(OH)₃C1↓+4NH₄C1+2HCl;

碱式氯化铜不溶于水，氯化铵易溶于水，使中和反应罐中的混合物进入中和压滤机，分离碱式氯化铜和氯化铵，氯化铵以溶液形式进入离子交换器，碱式氯化铜以滤渣形式进入离心机；离子交换器将氯化铵溶液中的杂质如铜离子吸收，得到净化后的氯化铵溶液，蒸发器蒸发掉氯化铵溶液中的水分，再进入结晶器中结晶形成氯化铵晶体，结晶过程中会析出少量的氯化铵溶液，脱水器对其进行脱水即可得到氯化铵晶体成品；离心机将碱式氯化铜溶液中的大部分水脱去，然后再进入干燥机中干燥使碱式氯化铜完全脱水，即得到碱式氯化铜成品。

上述技术方案的有益效果在于：

1、本技术方案通过将酸性蚀刻液和碱性蚀刻液混合在一起进行化学反应，将铜转化为易于回收的碱式氯化铜，并对碱式氯化铜进行离心脱水、干燥等后处理，制得固态的碱式氯化铜成品，不仅防止了铜离子排放污染环境，而且还让铜离子再生，减少资源浪费。

2、将氨氮转化为氯化铵，并进行蒸发、结晶、脱水等后处理，制得固态的氯化铵成品，不仅防止了氨氮排放污染环境，而且还让氨氮再生，减少资源浪费。

3、通过碱料压滤机、酸料压滤机分别对碱性蚀刻液、酸性蚀刻液中的杂质进行压滤、分离，减少原料中固有的杂质，制得的产品纯度高。

4、通过离子交换器使得氯化铵溶液中还残留的一些铜离子被吸收，氯化铵产品纯度更高。

5、本技术方案可以不用加入其它物质，即可对酸性蚀刻液和碱性蚀刻液进行处理、回收，可有效降低处理成本，适应工业应用推广。

优选方案一：作为基础方案的优选方案，原料预处理单元还包括酸液除杂罐和双氧水储罐，双氧水储罐的出料口与酸液除杂罐连接，且酸液除杂罐连接在酸料储罐和酸料压滤机之间。双氧水具有氧化性，可以将酸性蚀刻液中的一价铜离子杂质转化为二价铜离子，不仅可以有效防止一价铜离子在后续的化学反应过程中生成含有一价铜的杂质沉淀，还能提高铜离子的回收率和碱式氯化铜的产率。一价铜离子和双氧水的反应式为：

2Cu⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2H₂O + 2Cu²⁺;

优选方案二：作为基础方案的优选方案，原料预处理单元还包括碱液除杂罐、氯化镁储罐和PAM储罐，氯化镁储罐的出料口与碱液除杂罐连接，PAM储罐的出料口与碱液除杂罐连接，且碱液除杂罐连接在碱料储罐和碱料压滤机之间。氯化镁可以和碱性蚀刻液中的砷离子反应，将砷离子杂质转化成砷酸镁，同时在PAM的巨大的表面吸附作用下，砷酸镁容易聚集、凝结形成较大颗粒的沉淀，并在碱料压滤机中被作为滤渣去除；有效将碱性蚀刻液中的砷去除，防止了杂质砷进入中和反应中，有助于提高产品纯度。其中，氯化镁和砷离子的反应式为：

2Mg²⁺+2As³⁺+10OH^-+O₂= 2HAsMgO₄↓+4H₂O;

优选方案三：作为优选方案一或优选方案二的优选方案，合成单元还包括氨水储罐，氨水储罐的出料口与中和罐连接。实际生产中酸性蚀刻液一般都比碱性蚀刻液多，氨水显碱性，使氨水储罐中的氨水进入中和反应罐中，调整中和反应罐中的酸碱度，使中和反应的pH值不致于太低，有利于提高酸性蚀刻液和碱性蚀刻液的反应程度。

优选方案四：作为优选方案三的优选方案，合成单元还包括氨气吸收塔，氨气吸收塔的进气口与中和罐连接。氨气吸收塔能将中和罐中挥发出来的氨气吸收，防止氨气散发到空气中，对环境友好。

优选方案五：作为优选方案一的优选方案，离子交换器包括离子交换柱和盐酸储罐，离子交换柱内放置有用于分离氯化铵溶液和氯化铵溶液中的铜离子的离子交换树脂，盐酸储罐的出料口与离子交换柱连接。离子交换树脂将氯化铵溶液中的铜离子吸收后，铜离子存留在离子交换树脂内，加入盐酸，可以将离子交换树脂中的铜离子洗出，形成氯化铜溶液，使得离子交换树脂再生，延长离子交换树脂使用寿命。

优选方案六：作为优选方案五的优选方案，离子交换柱和酸料储罐之间连接有氯化铜回收管道。盐酸将铜离子洗出后形成的氯化铜通过氯化铜回收管道又回到酸料储罐，作为原料使用，使得铜离子、氯离子都进行了回收利用。

优选方案七：作为优选方案五的优选方案，离子交换柱和离心机之间连接有氯化铵回收管道。中和反应后分离制得的碱式氯化铜沉淀中还含有少量的氯化铵水溶液，经过离心机脱水与碱式氯化铜分离，氯化铵水溶液再通过氯化铵回收管道进入离子交换柱中，进行氯化铵回收，可以进一步提高氯化铵的回收率。

附图说明

图1是本实用新型一种蚀刻液处理系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：酸料储罐1、双氧水储罐10、酸液除杂罐11、酸料压滤机12、碱料储罐2、氯化镁储罐20、PAM储罐21、碱液除杂罐22、碱料压滤机23、氨水储罐3、中和罐30、中和压滤机31、氨气吸收塔32、离子交换柱5、盐酸储罐50、氯化铜回收管道51、蒸发器52、结晶器53、脱水器54、离心机6、干燥机60、氯化铵回收管道61。

实施例基本如附图1所示：一种蚀刻液处理系统，包括原料预处理单元、合成单元、氨氮回收单元和铜回收单元；原料预处理单元包括酸料储罐1、双氧水储罐10、酸液除杂罐11、用于分离酸液和酸液沉淀的酸料压滤机12、碱料储罐2、氯化镁储罐20、PAM储罐21、碱液除杂罐22、用于分离碱液和碱液沉淀的碱料压滤机23，双氧水储罐10的出料口与酸液除杂罐连接，且酸液除杂罐11连接在酸料储罐1和酸料压滤机12之间，氯化镁储罐20的出料口与碱液除杂罐连接，PAM储罐21的出料口与碱液除杂罐连接，且碱液除杂罐22连接在碱料储罐2和碱料压滤机23之间；合成单元包括用于合成碱式氯化铜和氯化铵的中和罐30、氨水储罐3、用于分离碱式氯化铜沉淀和氯化铵溶液的中和压滤机31、氨气吸收塔32，酸料压滤机12的滤液出口与中和罐30连接，碱料压滤机23的滤液出口与中和罐30连接，氨水储罐3的出料口与中和罐30连接，中和压滤机31的进料口与中和罐30连接，氨气吸收塔32的进气口与中和罐30连接；氨氮回收单元包括依次连接的离子交换器、蒸发器52、结晶器53和脱水器54，离子交换器包括离子交换柱5和盐酸储罐50，离子交换柱5内放置有用于分离氯化铵溶液和氯化铵溶液中的铜离子的离子交换树脂，离子交换器与中和压滤机31的滤液出口连接，盐酸储罐50的出料口与离子交换柱5连接，离子交换柱5和酸料储罐1之间连接有氯化铜回收管道51，蒸发器52采用MVR蒸发器52；铜回收单元包括依次连接的离心机6和干燥机60，且离心机6与中和压滤机31的滤渣出口连接，离子交换柱5和离心机6之间连接有氯化铵回收管道61。

具体使用时，将酸性蚀刻液放入酸料储罐1内，碱性蚀刻液放入碱料储罐2内；然后使酸性蚀刻液按一定流速进入酸液除杂罐中，并通入双氧水将酸性蚀刻液中的一价铜离子转化为二价铜离子，然后再使酸性蚀刻液通过酸料压滤机12的进料口进入酸料压滤机12中进行压滤，以除去酸性蚀刻液中的沉淀；同理，使碱性蚀刻液按一定流速进入碱液除杂罐中，并通入氯化镁和PAM将砷转化为砷酸镁沉淀，然后再使碱性蚀刻液通过碱料压滤机23的进料口进入碱料压滤机23中进行压滤，以除去碱性蚀刻液中的沉淀。含有氯化铜的酸性溶液通过酸料压滤机12的滤液出口进入中和罐30，含有铜氨络合物的碱性溶液通过碱料压滤机23的滤液出口进入中和罐30，氯化铜和铜氨络合物发生中和反应生成碱式氯化铜、氯化铵和氯化氢。同时，在该中和反应过程中，如果遇到酸性蚀刻液较多的情况下，可以通入氨水调节反应混合液的PH在4～6之间；在通入氨水的过程中，从中和罐30挥发出来的氨气会被氨气吸收塔32吸收，有效防止氨气泄露。中和反应过程中生成混合物里碱式氯化铜不溶于水，氯化铵易溶于水；使中和反应罐中的混合物进入中和压滤机31，分离碱式氯化铜和氯化铵，氯化铵以溶液形式进入离子交换器，碱式氯化铜以滤渣形式进入离心机6。离子交换柱5将氯化铵溶液中的杂质如铜离子吸收，得到净化后的氯化铵溶液，蒸发器52蒸发掉氯化铵溶液中的水分，再进入结晶器53中结晶形成氯化铵晶体，结晶过程中会析出少量的氯化铵溶液，脱水器54对其进行脱水即可得到氯化铵晶体成品；在氨氮回收单元中，当离子交换树脂使用多次后，可以通入盐酸反洗离子交换树脂，使得被离子交换树脂吸收的铜离子再次和盐酸中的氯离子结合，形成氯化铜，并通过氯化铜回收管道51再次回到酸料储罐1，作为原料使用。离心机6将碱式氯化铜溶液中的大部分水脱去，离心过程中产生的氯化铵水溶液再通过氯化铵回收管道61进入离子交换柱5中，进行氯化铵回收，离心得到的碱式氯化铜固体再进入干燥机60中干燥使碱式氯化铜完全脱水，即得到碱式氯化铜成品。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种蚀刻液处理系统，其特征在于，包括原料预处理单元、合成单元、氨氮回收单元和铜回收单元；所述原料预处理单元包括酸料储罐、用于分离酸液和酸液沉淀的酸料压滤机、碱料储罐、用于分离碱液和碱液沉淀的碱料压滤机，所述酸料储罐与酸料压滤机的进料口连接，所述碱料储罐与碱料压滤机的进料口连接；所述合成单元包括用于合成碱式氯化铜和氯化铵的中和罐、用于分离碱式氯化铜沉淀和氯化铵溶液的中和压滤机，所述酸料压滤机的滤液出口和碱料压滤机的滤液出口均与中和罐连接，所述中和压滤机的进料口与中和罐连接；所述氨氮回收单元包括依次连接的离子交换器、蒸发器、结晶器和脱水器，所述离子交换器用于分离氯化铵溶液和氯化铵溶液中的铜离子，且离子交换器与中和压滤机的滤液出口连接；所述铜回收单元包括依次连接的离心机和干燥机，且离心机与中和压滤机的滤渣出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述原料预处理单元还包括酸液除杂罐和双氧水储罐，所述双氧水储罐的出料口与酸液除杂罐连接，且酸液除杂罐连接在酸料储罐和酸料压滤机之间。

3.根据权利要求1所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述原料预处理单元还包括碱液除杂罐、氯化镁储罐和PAM储罐，所述氯化镁储罐的出料口与碱液除杂罐连接，所述PAM储罐的出料口与碱液除杂罐连接，且碱液除杂罐连接在碱料储罐和碱料压滤机之间。

4.根据权利要求2或3所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述合成单元还包括氨水储罐，所述氨水储罐的出料口与中和罐连接。

5.根据权利要求4所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述合成单元还包括氨气吸收塔，所述氨气吸收塔的进气口与中和罐连接。

6.根据权利要求1所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述离子交换器包括离子交换柱和盐酸储罐，所述离子交换柱内放置有用于分离氯化铵溶液和氯化铵溶液中的铜离子的离子交换树脂，所述盐酸储罐的出料口与离子交换柱连接。

7.根据权利要求6所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述离子交换柱和酸料储罐之间连接有氯化铜回收管道。

8.根据权利要求6所述的一种蚀刻液处理系统，其特征在于，所述离子交换柱和离心机之间连接有氯化铵回收管道。