CN212610926U - 氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，该系统通过MOD电解装置对蚀刻废液进行电解将其中的铜离子还原为铜单质，产生的NH4Cl溶于再生液中，产生的NH3通过低温引射吸收和负压逆流回收氨制备形成氨水，能够通过MOD电解再生提铜与负压逆流回收氨弥补单独使用萃取再生循环系统或直接电解再生循环系统所存在的问题，补充了蚀刻液中损耗的NH4Cl和NH3，能够减少耗材，降低成本，使氨气得到回用；另引射管道混合器将氨气直接输送到蚀刻机，提升蚀刻能力，保证蚀刻速度。此外本申请所述系统结构简单，能够真正实现零排放、低成本的蚀刻液再生循环，达到PCB企业清洁生产、经济效益提高的目标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种碱性蚀刻废液循环再生用系统，尤其涉及一种氯盐碱性蚀刻液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，属于印刷电路板碱性蚀刻废液循环再生技术领域。
背景技术
目前氯盐碱性蚀刻废液再生循环处理的方法有两种。
一种是萃取法，即使用有机萃取剂，利用铜离子在该有机萃取剂与蚀刻废液中的分配比不同，通过将有机萃取剂与蚀刻废液混合，使蚀刻废液中的铜转入有机萃取剂中以达到分离铜的目的，再用硫酸溶液将有机萃取剂中的铜离子反萃出来，对所得到的硫酸铜溶液再进行电解提铜。该方法虽能达到蚀刻废液再生的效果，但也存在着缺点，主要有：①被萃取过后的蚀刻废液中铜离子的浓度仍然较高，一般约有60-80g/L，其作为再生液回用至蚀刻工序循环次数多，会降低设备的负荷能力；若要降低再生液的铜离子浓度，则需要进行多级萃取，会增加设备成本。②在萃取过程中，有机萃取剂会夹带少量NH4Cl、NH3、SO4 2-，故硫酸铜溶液易受到污染从而导致电解铜品相下降，同时SO4 2-会造成蚀刻速度下降。
另外一种是直接电解法，即直接将蚀刻废液导入电解槽中进行电解提铜，电解后所形成的低铜浓度的再生液返回至蚀刻工序中。该方法操作简单，设备成本较低，但也存在着缺点，主要是在电解过程中，会挥发大量的氨气，致使物料消耗。
实用新型内容
针对上述现有氯盐碱性蚀刻废液循环再生技术中存在的不足，本实用新型提供了一种氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其能够解决现有技术中的缺陷，真正实现零排放、低成本的蚀刻废液再生循环，达到PCB企业清洁生产、经济效益提高的目标。
本实用新型的技术方案是：
本实用新型公开了一种氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，该系统包括MOD电解装置、再生液引射吸收装置和负压逆流吸氨装置，
其中所述MOD电解装置的进液口与储存蚀刻废液的装置的出液口连通，该MOD电解装置的出液口与再生液引射吸收装置的进液口连通，该MOD电解装置的出气口中的一路与再生液引射吸收装置的进气口连通，且该MOD电解装置的出气口中的另一路经引射管道混合器后和在线蚀刻工序用设备连通；
其中所述再生液引射吸收装置的出气口与所述负压逆流吸氨装置的进气口连通，该负压逆流吸氨装置的出液口与一氨水储存桶连通连通；所述再生液引射吸收装置的出液口与一再生子液调配桶连通，且该再生子液调配桶经一再生子液储存缸后与在线蚀刻工序用设备连通；所述氨水储存桶分别与所述再生子液调配桶和所述在线蚀刻工序用设备连通。
其进一步的技术方案是：
所述储存蚀刻废液的装置为蚀刻废液储存缸，该所述蚀刻废液储存缸与在线蚀刻工序用设备或碱性蚀刻液萃取再生设备连通。
其进一步的技术方案是：
所述MOD电解装置由包括直流电解槽和MOD电解槽的电解槽模组组成，且该所述电解槽模组的数量不超过18组；所述MOD电解装置的阳极为石墨电极、石墨烯电极、碳毡电极和氧化钌涂层电极中的一种，该所述MOD电解装置的阴极为不锈钢合金电极或钛合金电极。
其进一步的技术方案是：
所述再生液引射吸收装置包括用于将MOD电解装置产生的电解废气引入该再生液引射吸收装置内的引射器、用于该再生液引射吸收装置冷却的第一冷却装置、用于检测再生液温度的再生液温控器、用于检测再生液电导率的再生液电导率控制器和再生液液位控制器。
其进一步的技术方案是：
所述负压逆流吸氨装置包括用于将氨气引入该负压逆流吸氨装置进行吸收溶解的负压逆流吸收器、用于该负压逆流吸氨装置冷却的第二冷却装置、用于检测氨水温度的氨水温控器、用于检测氨水电导率的氨水电导率控制器和氨水液位控制器。
其进一步的技术方案是：
所述第一冷却装置和所述第二冷却装置均包括分别对应设置于再生液引射吸收装置内部和负压逆流吸氨装置内部的钛冷却管和冷凝器，以及设置于外部并与冷却管连通的冷却水循环装置。
其进一步的技术方案是：
所述引射管道混合器与设置在线蚀刻工序用设备上的工作蚀刻液循环泵浦连通。
其进一步的技术方案是：
所述负压逆流吸氨装置的尾气出口与一废气处理塔的进气口连通，该废气处理塔的尾气排放出口与外界连通，且该废气处理塔的废水排放出口与废水池连通。
其进一步的技术方案是：
所述在线蚀刻工序用设备为碱性蚀刻机。
本实用新型的有益技术效果是：本申请所述系统通过MOD电解再生提铜与负压逆流回收氨弥补单独使用萃取再生循环系统或直接电解再生循环系统所存在的问题，具体如下：
(1)使用萃取再生循环系统时，被萃取过后的蚀刻废液中铜离子浓度较高，一般约有60-80g/L，该蚀刻废液作为再生液回用至蚀刻工序循环次数多，会降低设备的负荷能力，且处理量低，若要降低再生液的铜离子浓度，需要多级萃取，从而增加设备成本。本申请通过碱性蚀刻液萃取再生与直接电解再生串联，将萃取再生后的蚀刻液再经过直接电解再生，把铜离子浓度从60-80g/L降至30g/L以下，提高设备的负荷能力，大大增加了设备处理量。
(2)使用萃取再生循环系统时，在萃取过程中，有机萃取剂会夹带少量NH4Cl、NH3、SO4 2-，故硫酸铜溶液易污染导致电解铜品相下降，SO4 2-造成蚀刻速度下降。本申请通过MOD电解再生提铜与负压逆流回收氨，在直接电解过程中所产生的NH4Cl溶于再生液中，所产生的NH3通过低温引射吸收和负压逆流回收氨制备氨水，从而补充了在萃取过程所损耗的NH4Cl、NH3，减少耗材，降低成本，使氨气得到回用；另引射管道混合器将氨气直接输送到蚀刻机，提升蚀刻能力，保证蚀刻速度。
(3)现使用直接电解再生系统时，由于电解过程中氨气挥发未进行再次使用，会造成氨损耗严重，使成本上升。本申请经使用引射吸收与负压逆流吸收使氨气得到回用，进而使碱性氯盐蚀刻废液达到循环利用，从而形成绿色生产。
(4)本申请中MOD电解装置挥发的氨气通过引射管道混合器与在线碱性蚀刻机蚀刻工作液进行混合，能够稳定蚀刻工作液的pH值及提升稳定工作的ORP值，使蚀刻能力进一步提升。
(5)本申请中所使用的再生液引射吸收装置能够将直接电解装置中挥发的氨气吸收溶解，所形成的再生蚀刻液返回蚀刻工序进行参与蚀刻，能够减少耗材，减低成本。
(6)本申请中MOD电解装置产生的多余氨气通过负压逆流吸氨装置在低温条件下制备形成氨水，能够降低再生子液调配物料外购及减少废气排放。
附图说明
图1是本实用新型所述系统的结构示意图；图中带有箭头的虚线为气体路线，图中带有箭头的实线为液体路线；
其中：
1-MOD电解装置；101-直流电解槽；102-MOD电解槽；
2-再生液引射吸收装置；201-引射器；202-第一冷却装置；205-再生液液位控制器；
3-负压逆流吸氨装置；302-第二冷却装置；305-氨水液位控制器；
4-引射管道混合器；
5-在线蚀刻工序用设备；
6-氨水储存桶；
7-再生子液调配桶；
8-再生子液储存缸；
9-蚀刻废液储存缸；
10-冷却水循环装置；
11-废气处理塔；
12-废水池。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型的具体实施例中详细记载了一种氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，该系统主要包括MOD电解装置1、再生液引射吸收装置2和负压逆流吸氨装置3。
上述MOD电解装置1的进液口与储存蚀刻废液的装置的出液口连通，该MOD电解装置1的出液口与再生液引射吸收装置2的进液口连通，该MOD电解装置2的出气口中的一路与再生液引射吸收装置2的进气口连通，且该MOD电解装置2的出气口中的另一路经引射管道混合器4后和在线蚀刻工序用设备5连通；
上述再生液引射吸收装置2的出气口与负压逆流吸氨装置3的进气口连通，该负压逆流吸氨装置的出液口与一氨水储存桶连通6连通；再生液引射吸收装置2的出液口与一再生子液调配桶7连通，且该再生子液调配桶经一再生子液储存缸8后与在线蚀刻工序用设备5连通；氨水储存桶6分别与再生子液调配桶7和在线蚀刻工序用设备5连通。
本具体实施例中，储存蚀刻废液的装置为蚀刻废液储存缸9，该蚀刻废液储存缸9与在线蚀刻工序用设备5或碱性蚀刻液萃取再生设备连通；在线蚀刻工序用设备5为碱性蚀刻机。
本具体实施例中，MOD电解装置1由包括直流电解槽101和MOD电解槽102的电解槽模组组成，且该电解槽模组的数量不超过18组。优选的，本具体实施例中，MOD电解装置的阳极为石墨电极、石墨烯电极、碳毡电极和氧化钌涂层电极中的一种，该MOD电解装置的阴极为不锈钢合金电极或钛合金电极。
本具体实施例中，再生液引射吸收装置2包括用于将MOD电解装置产生的电解废气引入该再生液引射吸收装置内的引射器201、用于该再生液引射吸收装置冷却的第一冷却装置202、用于检测再生液温度的再生液温控器、用于检测再生液电导率的再生液电导率控制器和再生液液位控制器205；其中第一冷却装置202包括设置于再生液引射吸收装置内部的钛冷却管和冷凝器，以及设置于外部并与冷却管连通的冷却水循环装置10。该第一冷却装置能够确保整个系统在运行过程中，缸体内部的药液温度保持在20-30℃；上述再生液电导率控制器用于检测再生液引射吸收装置的缸体内药液的电导率，当药液电导率参数达到管控标准后自动启动排放阀将达标药液排放出来，直至缸体内药液的液位达到最低位后再自动补给相应的药液。
本具体实施例中，负压逆流吸氨装置3包括用于将氨气引入该负压逆流吸氨装置进行吸收溶解的负压逆流吸收器、用于该负压逆流吸氨装置冷却的第二冷却装置302、用于检测氨水温度的氨水温控器、用于检测氨水电导率的氨水电导率控制器和氨水液位控制器305；其中第二冷却装置302包括设置于负压逆流吸氨装置内部的钛冷却管和冷凝器，以及设置于外部并与冷却管连通的冷却水循环装置10。该第二冷却装置能够确保整个系统在运行过程中，缸体内的药液温度保持在10-15℃；上述氨水电导率控制器用于检测负压逆流吸氨装置的缸体内药液的电导率，当药液电导率参数达到管控标准后自动启动排放阀将达标药液排放出来，直至缸体内药液的液位达到最低位后再自动补给相应的药液。
本具体实施例中，引射管道混合器4与设置在线蚀刻工序用设备上的工作蚀刻液循环泵浦连通。
本具体实施例中，负压逆流吸氨装置3的尾气出口与一废气处理塔11的进气口连通，该废气处理塔11的尾气排放出口与外界连通，经处理后达标后的尾气排放至外界，且该废气处理塔11的废水排放出口与废水池12连通。
本申请还详细记载了一种使用上述系统进行氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨工艺，该工艺主要包括下述步骤：
S1：包括步骤S1-1和步骤S1-2，
其中步骤S1-1为，在线碱性蚀刻生产线所产生的蚀刻废液先经碱性蚀刻废液萃取再生工艺后，将所得萃取再生的蚀刻废液储存于蚀刻废液储存缸内形成待处理蚀刻废液，所采用的碱性蚀刻废液萃取再生工艺为本领域常规使用的萃取法；或，不采用现有萃取法对在线碱性蚀刻生产线所产生的蚀刻废液进行萃取，直接将在线碱性蚀刻生产线所产生的蚀刻废液储存于蚀刻废液储存缸内形成待处理蚀刻废液。本具体实施例中的步骤S1-1采用上述前者处理方法，即先使用萃取工艺进行处理，使用萃取再生循环系统时，被萃取过后的蚀刻废液中铜离子浓度较高，一般为60-80g/L。
其中步骤S1-2为，储存于蚀刻废液储存缸内的待处理蚀刻废液进入MOD电解装置并在其中进行电解反应，蚀刻废液中的铜离子被还原为单质铜，同时产生氯化铵和大量的游离氨气，其中单质铜后续经沉淀过滤取出，氯化铵直接溶解于待处理蚀刻废液中。蚀刻废液经该电解步骤处理后，其中的铜离子浓度可以从60-80g/L降低至30g/L以下，本具体实施例中可以降低至10g/L以下。
本具体实施例中的上述MOD电解装置是模组电解装置，通过多组电解槽进行循环电解，其进行电解的原理如下：利用电解还原作用，将蚀刻废液中的铜离子通过外加电场的作用在阴极上还原呈单质铜，同时阳极产生氯化铵，并在电解过程中产生及挥发大量的游离氨，其化学反应式为：
阴极：Cu(NH3)4 2++2e-→Cu+4NH3↑
S2：步骤S1中MOD电解装置产生的游离氨气中的少部分通过引射管道混合器输送至在线碱性蚀刻生产线用蚀刻机的工序中，调整在线蚀刻工作液的pH值和ORP值。具体的，步骤S2中，引射管道混合器通过在线碱性蚀刻生产线上设置的蚀刻机循环泵浦，该将蚀刻机循环泵浦抽取的蚀刻工作液与步骤S1中MOD电解装置产生的游离氨气中的少部分进行混合，稳定在线蚀刻工作液的pH值和ORP值，提高在线蚀刻工作液的蚀刻能力。更具体的，在混合过程中可以通过所设置的pH控制器和电动风阀等装置进行联动管控。
S3：经步骤S1中MOD电解装置处理后的蚀刻废液(本具体实施例中该蚀刻废液的铜离子浓度降至10g/L以下)进入再生液引射吸收装置并储存于其中，本具体实施例中，再生液引射吸收装置的缸体内的药液的温度通过冷却装置保持在20-30℃。MOD电解装置产生的游离氨气中的剩余部分均进入再生液引射吸收装置内，且该剩余部分中的一部分被位于再生液引射吸收装置内的蚀刻废液吸收溶解后形成蚀刻液再生子液；上述蚀刻液再生子液排放至再生子液调配桶内进行蚀刻液组分调配后，经再生子液储存缸后进入在线碱性蚀刻生产线所使用的工作蚀刻液中用于蚀刻工序，从而达到再生目的。
S4：上述S3步骤中进入再生液引射吸收装置内的剩余部分游离氨气中的另外一部分，自再生液引射吸收装置挥发出来后进入负压逆流吸氨装置内，并被位于该负压逆流吸氨装置内的吸收液(本具体实施例中采用水作为吸收液)吸收溶解形成氨水，且该负压逆流吸氨装置的缸体内的药液(氨水)温度保持在10-15℃。
上述S3步骤和S4步骤中，再生液引射吸收装置的缸体内设置有再生液电导率控制器，且负压逆流吸氨装置的缸体内设置有氨水电导率控制器，该再生液电导率控制器检测再生液引射吸收装置的缸体内药液的电导率，该氨水电导率控制器检测负压逆流吸氨装置的缸体内药液的导电率，当药液电导率参数达到管控标准后分别自动启动相应的排放阀将达标药液排放出来，直至缸体内药液的液位达到最低位后再自动补给相应的药液。
S5：步骤S4中所形成的氨水一部分返回至再生子液调配桶内用于调配再生子液，所形成的氨水的另一部分返回至在线碱性蚀刻生产线所用工作蚀刻液中作为新液洗的补充液使用。这样充分再生使用氨气，达到氨气循环再利用的目的。
本申请所述系统通过MOD电解再生提铜与负压逆流回收氨弥补单独使用萃取再生循环系统或直接电解再生循环系统所存在的问题，具体如下：
(1)使用萃取再生循环系统时，被萃取过后的蚀刻废液中铜离子浓度较高，一般约有60-80g/L，该蚀刻废液作为再生液回用至蚀刻工序循环次数多，会降低设备的负荷能力，且处理量低，若要降低再生液的铜离子浓度，需要多级萃取，从而增加设备成本。本申请通过碱性蚀刻液萃取再生与直接电解再生串联，将萃取再生后的蚀刻液再经过直接电解再生，把铜离子浓度从60-80g/L降至30g/L以下，提高设备的负荷能力，大大增加了设备处理量。
(2)使用萃取再生循环系统时，在萃取过程中，有机萃取剂会夹带少量NH4Cl、NH3、SO4 2-，故硫酸铜溶液易污染导致电解铜品相下降，SO4 2-造成蚀刻速度下降。本申请通过MOD电解再生提铜与负压逆流回收氨，在直接电解过程中所产生的NH4Cl溶于再生液中，所产生的NH3通过低温引射吸收和负压逆流回收氨制备氨水，从而补充了在萃取过程所损耗的NH4Cl、NH3，减少耗材，降低成本，使氨气得到回用；另引射管道混合器将氨气直接输送到蚀刻机，提升蚀刻能力，保证蚀刻速度。
(3)现使用直接电解再生系统时，由于电解过程中氨气挥发未进行再次使用，会造成氨损耗严重，使成本上升。本申请经使用引射吸收与负压逆流吸收使氨气得到回用，进而使碱性氯盐蚀刻废液达到循环利用，从而形成绿色生产。
(4)本申请中MOD电解装置挥发的氨气通过引射管道混合器与在线碱性蚀刻机蚀刻工作液进行混合，能够稳定蚀刻工作液的pH值及提升稳定工作的ORP值，使蚀刻能力进一步提升。
(5)本申请中所使用的再生液引射吸收装置能够将直接电解装置中挥发的氨气吸收溶解，所形成的再生蚀刻液返回蚀刻工序进行参与蚀刻，能够减少耗材，减低成本。
(6)本申请中MOD电解装置产生的多余氨气通过负压逆流吸氨装置在低温条件下制备形成氨水，能够降低再生子液调配物料外购及减少废气排放。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：包括MOD电解装置(1)、再生液引射吸收装置(2)和负压逆流吸氨装置(3)，
其中所述MOD电解装置(1)的进液口与储存蚀刻废液的装置的出液口连通，该MOD电解装置(1)的出液口与再生液引射吸收装置(2)的进液口连通，该MOD电解装置(1)的出气口中的一路与再生液引射吸收装置(2)的进气口连通，且该MOD电解装置(1)的出气口中的另一路经引射管道混合器(4)后和在线蚀刻工序用设备(5)连通；
其中所述再生液引射吸收装置(2)的出气口与所述负压逆流吸氨装置(3)的进气口连通，该负压逆流吸氨装置的出液口与一氨水储存桶连通(6)连通；所述再生液引射吸收装置(2)的出液口与一再生子液调配桶(7)连通，且该再生子液调配桶经一再生子液储存缸(8)后与在线蚀刻工序用设备(5)连通；所述氨水储存桶(6)分别与所述再生子液调配桶(7)和所述在线蚀刻工序用设备(5)连通。
2.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述储存蚀刻废液的装置为蚀刻废液储存缸(9)，该所述蚀刻废液储存缸(9)与在线蚀刻工序用设备(5)或碱性蚀刻液萃取再生设备连通。
3.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述MOD电解装置(1)由包括直流电解槽(101)和MOD电解槽(102)的电解槽模组组成，且该所述电解槽模组的数量不超过18组；所述MOD电解装置的阳极为石墨电极、石墨烯电极、碳毡电极和氧化钌涂层电极中的一种，该所述MOD电解装置的阴极为不锈钢合金电极或钛合金电极。
4.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述再生液引射吸收装置(2)包括用于将MOD电解装置产生的电解废气引入该再生液引射吸收装置内的引射器(201)、用于该再生液引射吸收装置冷却的第一冷却装置(202)、用于检测再生液温度的再生液温控器、用于检测再生液电导率的再生液电导率控制器和再生液液位控制器(205)。
5.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述负压逆流吸氨装置(3)包括用于将氨气引入该负压逆流吸氨装置进行吸收溶解的负压逆流吸收器、用于该负压逆流吸氨装置冷却的第二冷却装置(302)、用于检测氨水温度的氨水温控器、用于检测氨水电导率的氨水电导率控制器和氨水液位控制器(305)。
6.根据权利要求4所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述第一冷却装置(202)包括设置于再生液引射吸收装置内部的钛冷却管和冷凝器，以及设置于外部并与冷却管连通的冷却水循环装置(10)。
7.根据权利要求5所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述第二冷却装置(302)包括设置于负压逆流吸氨装置内部的钛冷却管和冷凝器，以及设置于外部并与冷却管连通的冷却水循环装置(10)。
8.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述引射管道混合器(4)与设置在线蚀刻工序用设备上的工作蚀刻液循环泵浦连通。
9.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述负压逆流吸氨装置(3)的尾气出口与一废气处理塔(11)的进气口连通，该废气处理塔(11)的尾气排放出口与外界连通，且该废气处理塔(11)的废水排放出口与废水池(12)连通。
10.根据权利要求1所述的氯盐碱性蚀刻废液电解再生提铜与负压逆流回收氨系统，其特征在于：所述在线蚀刻工序用设备为碱性蚀刻机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |