DD294513A5 - Verfahren zum aufarbeiten von kupfer(i)chloridhaltigen elektrolyten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oxydation von kupfer(I)ionenhaltigen Elektrolyten. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es gestattet, den Kupfer(II)ionengehalt verbrauchter Kupferaetzelektrolytloesungen in effektiver Weise durch Oxydation von Kupfer(I)ionen zu erhoehen. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dasz kupfer(I)ionenhaltiger Elektrolyt an einer sauerstoffverzehrenden Katode, die mit einer Anode elektrisch leitend verbunden ist oder mit dieser mechanisch und elektrisch kontaktiert ist, oder an einer Elektrode, die sowohl die Sauerstoffreduktion als auch die Kupfer(I)ionenoxydation ermoeglicht, auszenstromlos oxydiert wird. Die Vorzuege des Verfahrens bestehen darin, dasz keine Nebenprodukte auszer Wasser entstehen und das Verfahren keine zusaetzliche Elektroenergie benoetigt. Als Sauerstoffelektrode findet vorzugsweise eine selbstatmende Luftelektrode Verwendung.{chemische Synthese; Galvanotechnik; Elektrochemische Verfahrenstechnik; Kupferchlorid; Leiterplattenaetzen; Regenerierung von AEtzloesungen}
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufarbeiten von kupfur(l)chloridhaltigen Elektrolyten, insbesondere von mit Kupfer(l)ionen angereicherten Ätzlösungen, welches vorrangig in der Leiterplattenindustrie Anwendung finden kann.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Kupfer(l)ionenhaltige Elektrolyts entstehen insbesondere bei der Ätzung von Leiterplattenmaterial mit Kupfer(l)salzlösungen (vorwiegend chloridische Elektrolyte). Zur Regenerierung dieser Ätzlösungen sind verschiedene Lösungen bekannt.
Die Ätze kann erstens ständig durch Zugabe von H2O2, HCI und H2O aufgefrischt werden (DE-OS 3632021, DE-OS 3046477, EP 0178347). Der Nachteil dieser Lösung ist die stetige Volumenzunahmo und damit Verdünnung des Elektrolyten sowie der ständige Bedarf dieser Chemikalien.
In EP 0115791 wird ein Regonerierungsverfahren beschrieben, in dem die Ätzlösung durch eine Regenerieranlage geleitet wird, die eine Anode und eine Katode mit einer Stromdichte von 40-400 A/dm2 aufweist. An der Katode wird Kupfer als Pulver abgeschieden, an der Anode (Niob, Titan, Tantal) bildet sich Chlor, welches Cu(I) zu Cu(II) oxydiert.
Nach DE-OS 3317040 wird beim Ätzen von Kupfer mit einwertigen Kupferionen angereichertes, Chloridionen enthaltendes
flüssiges Ätzmittel durch eine zwischen eine Anode und Katode stattfindende Elektrolyse regeneriert. Die Kupfer(l)ionen werden als metallisches Kupfer an der Katode abgeschieden, und das überschüssige einwertige Kupfer wird ander Anode zu zweiwertigen Kupferionen oxydiert.
Nach DE-OS 3031567 wird zur Rückoxydation des in einer ammoniakalischen Ätzlösung enthaltenen Ätzmittels Sauerstoff zugeführt. Die Regenerierung salzsaurer Kupferchlorid-Ätzlösungen erfolgt nach EP 0048381 im Kreislauf taktweise oder kontinuierlich ebenfalls mit Sauerstoffgas.
Ferner ist bekannt, daß beim kontinuierlichen Regenerieren von Kupfer(ll)chlorid-Ätzlösungen mittels Elektrolyse unter Verwendung einer Wasserstoffgasdiffusionsanode die die Elektrolysezelle verlassende Ätzlösung oxydierend behandelt wird, insbesondere durch Einbringen von Luft oder Sauerstoff in einen Belüftungsturm. Nachteil dieses Verfahrens ist, daß beim Einblasen von Sauerstoff bzw. Luft Säurenebel entstehen, die stark korrosiv wirken und zum Austrag des Elektrolyten führen.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, kupfer(l)ionenhaltige Elektrolyte durch Aufoxydation der Kupfer(l)ionen zu regenerieren.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, den Kupfer(ll)ionengehalt verbrauchter Elektrolytlösungen, insbesondere verbrauchter Ätzlösungen, effektiv, ohne Verwendung zusätzlicher Chemikalien und der Gefahr der Bildung von Säurenebeln, zu erhöhen. .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der kupfer(l)ionenhaltige Elektrolyt unter Benutzung einer elektrokatalysierten Sauerstoffelektrode außenstromlos oxydiert wird
Vorzugsweise Ausführungsvarianten des Verfahrens sind folgende.
Der kupfer(l)ionenhaltige Elektrolyt wird an der Anode einer elektrochemischen Zelle, die eine mit der Anode elektrisch leitend verbundene, sauerstoffverbrauchende elektrokatalysierte Katode enthält,,außerstromlos oxydiert. Die sauerstoffverbrauchende Katode enthält einen Elektrokatalysator, der vorzugsweise ein Nichtedelmetallelektrokatalysator ist. Als Elektrokatalysator
lassen sich dabei thermisch im Inertgas auf Kohlenstoffträgern behandelte N4-chelate, wie Dibenzotetraazaannulencobalt(ll) (CoTAA), verwenden. Eine andere Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die kupfer(l)haltigo Lösung an einer inerten Anode, die elektrisch leitend und mechanisch mit einer sauerstoffvorbrauchenden, eloktrokatalysierten Katode verbunden ist, außerstromlos umgesetzt wird. Die mechanische Verbindung kann erzielt werden, indem ein als Katode dienender Kohlenstoffilz auf die Sauerstoffelektrodo aufgepreßt wird.
Der gewünschte Effekt wird gleichfalls erreicht, wenn der kupfer(l)haltige Lösung an einer Sauerstoffelektrode, die gleichzeitig die anodische Kupfer(l)ionenoxydation und katodische Sauerstoffreduktion ermöglicht, außerstromlos umgesetzt wird. Bei dieser Variante des Verfahrens entfällt sogar die Anwendung einer getrennten inerten Anode.
Es wurde gefunden, daß sich der kupfer(l)ionenhaltige Elektrolyt, auch ohne Verwendung zusätzlicher Elektroenergie, unter Bildung von Kupfer(ll)ionen an. einer Sauerstoffelektrode oxydieren läßt. Ein Vorzug des Verfahrens besteht darin, daß keine Nebenprodukte, außer Wasser, welches durch Verdunstung abgeführt wird, entstehen. Ein weiterer Vorzug der Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Oxydation der Kupfer(l)lösung in einer Transportleitung des Elektrolyten vorzunehmen, wobei die sauerstoffverzehrenden Katode, bzw. die Sauerstoffelektrode an der gleichzeitig die Kupfer(l)oxydation abläuft, als selbstatmende LuftkatoJd, z. B. als Wandung der Transportleitung, aufgebaut ist.
Ausführungsbeispiel 1
In eine Laborzelle mit 200ml Elektrolytvolumen, einer Sauerstoffkatode, die aus thermisch bei 65O0C im Ar-Strom behandelter CoTAA-haltiger Aktivkohle besteht, und einer porösen Kohleelektrode als Anode wird eine salzsaure KupferfDchloridlösung mit einem Gehalt von 24g Kupfer(l)chlorid eingefüllt. Dabei werden die Kupfer(l)ionen nach elektrisch leitendem Verbinden der beiden Elektroden oxydiert, so daß die Kupfer(l)ionenkonzentration nach 1,5 Stunden auf 25% des ursprünglichen Kupfer(l)gehalts abgesunken ist. Als Katode wurde eine Sauerstoffdiffusionselektrode mit Luft als Depolarisator eingesetzt, so daß weder Nebenprodukte bei der Reaktion entstehen noch weitere Reaktanden benötigt werden.
Ausführungsbeispiel 2
In eine Laborzelle mit 200ml Elektrolytvolumen, einer Sauerstoffkatode, die aus thermisch bei 6500C im Ar-Strom behandelter CoTAA-haltiger Aktivkohle besteht, und einer auf die Katode aufgepreßten Anode in Form eines Kohlenstoffilzes besteht, wird salzsaure Kupfer(l)chloridlösung mit einem Gehalt von 24g Kupfer(l)chlorid eingefüllt. Kupfer(l)ionen werden oxydiert, so daß die Kupfor(l)ionenkon2er'.iation nach 1,5 Stunden auf 15% des ursprünglichen Kupfer(l)gehalts abgesunken ist. Als Katode wurde eine Sauerstoff diffusionselektrode mit Luft als Depolarisator eingesetzt, so daß weder Nebenprodukte bei der Reaktion entstehen noch weitere Reaktanden benötigt werden.
Ausführungsbeispiel 3
In einer Laborzelle mit 200ml Elektrolytvolumen und Sauerstoffkatode, die aus thermisch bei 65O0C im Ar-Strom behandelter CoTAA-haltiger Aktivkohle besteht, wird eine chloridische Kupfer(l)ionenlösung mit einem Gehalt von 24g Kupfer(l)chlorid eingesetzt. An einer solchen Elektrode setzen sich sowohl Kupfer(l)ionen wie auch Sauerstoff um, so daß der Kupfer(l)ionengehalt nach 1,5 Stunden auf 35% des ursprünglichen Kupfer(l)gehalts abgesunken ist. Als Depolarisator für die katodische Teilreaktion wurde Luft verwendet, so daß weder Nebenprodukte bei der Reaktion entstehen noch weitere Reaktanden benötigt werden.
Ausführungsbeispiel 4
Eine Labordurchflußzelle m't 25 ml Volumen und 10 cm2 Sauerstoffkatode, die aus thermisch bei 65O0C im Ar-Strom behandelter CoTAA-haltiger Aktivkohle besteht und die mechanisch und elektrisch leitend mit einem Graphitfilz im Elektrolyten verbunden ist, wird von einer chloridischen Kupfer(l)ionenlösung mit einem Gehalt von 24g Kupferchlorid durchströmt. Dabei werden Kupfer(l)ionen oxydiert, so daß bei einem Elektrolytfluß von 120ml/h der Kupfer(l)chloridgehalt am Ausgang der Zelle 5% des ursprünglichen beträgt.
Claims (5)
1. Verfahren zum Aufarbeiten von kupfer(l)chloridhaltigen Elektrolytlösungen, insbesondere von mit Kupfer(l)chlorid angereicherten Ablösungen, in einer elektrochemischen Zelle, gekennzeichnet dadurch, daß der kupfer(l)chloridhaltige Elektrolyt an einer elektrokatalysierten Sauerstoffelektrode außenstromlos oxydiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kupfer(l)chloridhaltige Elektrolyt an einer inerten Anode, die elektrisch leitend mit einer elektrokatalysierten Sauerstoffkatode verbunden ist, außenstromlos oxydiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der kupfer(l)chloridhaltige Elektrolyt an einer inerten Anode, die elektrisch leitend und mechanisch mit einer elektrokatalysierten Sauerstoff katode verbunden ist, außenstromlos oxydiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kupfer(l)chloridhaltige Elektrolyt an einer elektrokatalysierten Sauerstoffelektrode außenstromlos oxydiert wird, an welcher gleichzeitig Sauerstoff reduziert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine elektrokatalysierte Sauerstoffelektrode eingesetzt wird, die als Elekti okatalysator thermisch behandelte N4-chelate, vorzugsweise auf der Basis von Dibenzotetraazaannulencobalt(ll), enthält.
Priority Applications (1)
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| DD90340780A DD294513A5 (de) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Verfahren zum aufarbeiten von kupfer(i)chloridhaltigen elektrolyten |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD294513A5 true DD294513A5 (de) | 1991-10-02 |
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Country Status (1)
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1990
- 1990-05-18 DD DD90340780A patent/DD294513A5/de not_active IP Right Cessation
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