TW201350182A - 表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統 - Google Patents

Abstract

一種表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，包括：碳纖維過濾器，過濾待處理液；收集裝置，收集並分離成第一、第二濃縮液、含鈉滲透液；第一吸附裝置，去除含鈉滲透液中的鈉，形成回收清洗液；沉積分離裝置，還原第一濃縮液中的重金屬，產生沉積分離回收液；純化裝置，分離第二濃縮液中的鈣而產生含鈣液、含酸回收液及逆滲透液；第二吸附裝置，吸附逆滲透液中殘餘的離子，形成回收液；及調配裝置，配製不同清洗液、回收液以形成再生鍍液或清洗液，因而具體實現表面處理濕製程中鎳資源的循環再利用，達到減廢及零排放的目的。

Description

表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統

本發明係有關於一種表面處理濕製程中鎳的回收系統，尤其是利用奈米篩網裝置及逆滲透膜裝置以回收鍍液或清洗液所含的鎳。

包括電鍍鎳及化學鍍鎳的表面處理製程已被廣泛的應用於半導體積體電路、電子元件或電路板的製造，藉以形成適當厚的鎳層或鎳合金層，用以改善機械強度、防止刮傷、提高抗腐蝕能力、加強結合力或增進視覺效果。

尤其是，在製造當作電子元件載具的印刷電路板(PCB)中，為了方便電氣連接插槽(Slot)，常常需要形成金手指(Gold Finger)，因此需要鎳層以作為金層與銅層之間的屏障，防止發生銅漂移(Migration)。習用技術是利用無電鍍或化學鍍鎳(Electroless Nickel，E-Ni)製程以形成所需的鎳層。

由於鍍液中的鎳成分及還原劑會逐漸消耗掉，所以需要不斷補充新的鍍液，以維持鎳層的品質及成長速率。

此外，在鎳層形成後，通常會將鎳層的表面浸泡在清洗液中以去除殘留的鍍液，因此清洗液中含有鍍液的成分，比如鎳離子、還原劑、螯合劑(錯合劑)、酸鹼緩衝劑、穩定劑，而這些成分基本上對於環境會有潛在的危害性，因此必需符合環保法規上的規定才可排放。因此，需要進行適當的回收處理，以降低或去除有害的成分。一般業者是先將其他濕製程中所產生的廢水集中後，交由專業環保處理廠商以廢棄物方式處理。然而，集中後的廢水量相當龐大，需要大型的廢水處理設備，且所含有的待處理物質太 複雜且多樣，影響整體回收處理的經濟效率及操作可靠度。此外，清洗液中包含相當濃度的可再利用資源，比如鎳，造成業者無法藉回收以降低製造成本。

因此，很需要一種表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，可輕易結合至現有濕製程設備而實現待處理液中鎳的循環利用，尤其不會產生額外的污泥，進而解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在提供一種表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，主要包括儲存槽、過濾裝置、收集裝置、第一吸附裝置、沉積分離裝置、純化裝置、第二吸附裝置以及調配裝置，可用以回收表面處理濕製程中待處理液所包含的鎳，而待處理液可為鍍液或清洗液。

儲存槽儲存待處理液，以形成儲存液。碳纖維過濾器過濾儲存槽的儲存液，以形成過濾處理液。收集裝置接收集過濾處理液，並分離成第一濃縮液、第二濃縮液、含鈉滲透液，其中第一濃縮液至少包含檸檬酸，第二濃縮液至少包含次磷酸鹽，而含鈉滲透液只包含鈉。第一吸附裝置去除含鈉滲透液中的鈉，形成去離子水等級的回收清洗液。沉積分離裝置係藉電沉積還原作用而將第一濃縮液中的鎳及重金屬還原成金屬態而析出，並產生不含鎳及重金屬的沉積分離回收液。純化裝置分離第二濃縮液中的鈣而產生含鈣液、含酸回收液及逆滲透液。第二吸附裝置吸附逆滲透液中殘餘的離子，以形成具去離水等級的回收液。調配裝置將回收清洗液、沉積分離回收液、回收液及含酸回收液配製組合成所需的再生鍍液或再生清洗液。

因此，本發明的循環利用系統可具體實現表面處理濕製程中鎳資源的循環再利用，進而達到減廢及零排放的目的。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統的示意圖。如第一圖所示，本發明表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統包括儲存槽(圖中未顯示)、過濾裝置10、收集裝置20、第一吸附裝置30、沉積分離裝置40、純化裝置50、第二吸附裝置60以及調配裝置(圖中未顯示)，可用以回收表面處理濕製程中待處理液所包含的鎳。

上述的表面處理製程可包括需要電力的電鍍鎳製程或不需電力的無電鍍鎳(化學鍍鎳)製程，而待處理液可為鍍液或清洗液。

此外，待處理液可進一步包含固態顆粒、有機雜質、無機酸鹽、有機酸鹽、重金屬催化劑、鎳及鈉的至少其中之一，其中無機酸鹽包括次磷酸、正磷酸及硫酸的至少其中之一的鹽類，而有機酸鹽係包括次磷酸、正磷酸、乳酸、蘋果酸(malic acid)、醋酸、氨基乙酸(glycine)及琥珀酸(succinic acid)的至少其中之一的鹽類，重金屬催化劑包括當作表面處理濕製程中催化劑用的鉍、鉛及錫的至少其中之一的重金屬。

儲存槽係儲存待處理液，以形成儲存液L1。

碳纖維過濾器10接收儲存槽的儲存液L1，並過濾以去除其中的固態顆粒及有機雜質，進而形成過濾處理液L2，其中過濾處理液L2係部分回送至儲存槽。此外，也可使用其他過濾器取代過濾裝置10，比如活性碳過濾器或離子交換過濾器。

收集裝置20接收並收集過濾處理液L2或儲存液L1，進而分離成第一濃縮液L3、第二濃縮液L4、含鈉滲透液L5，其中第一濃縮液L3包含鎳、有機酸鹽及重金屬催化劑，第二濃縮液L4包含鈣、有機酸鹽及無機酸鹽，而含鈉滲透液L5只包含鈉及殘留雜質。

參閱第二圖，本發明收集裝置及純化裝置的示意圖，其中收集裝置20包括第一奈米篩網裝置21以及第一逆滲透裝置23，其中第一奈米篩網裝置21具有分子級奈米篩網，可用以將過濾處理液L2或待儲存液L1分離成第一濃縮液L3以及第一滲透液LP，且第一滲透液LP包含無機酸鹽、有機酸鹽以及鈉的至少其中之一，而第一逆滲透裝置23可藉高壓幫浦(圖中未顯示)接收第一滲透液LP，且第一逆滲透裝置23具有逆滲透膜(圖中未顯示)，用以提供逆滲透功能，可將第一滲透液LP分離成第二濃縮液L4以及含鈉滲透液L5，其中第二濃縮液L4係包含第一滲透液中鈉以外的其他成分，而含鈉滲透液L5只包含鈉而不包含第一滲透液LP中的其他成分。

第一吸附裝置30吸附含鈉滲透液L5中的鈉及殘餘的雜質，產生具去離水等級的回收清洗液DI，可以當作清洗液用，或可用以調配鍍液成分，其中第一吸附裝置30包含樹脂。

沉積分離裝置40利用外部電力產生電沉積還原作用，而將第一濃縮液L3中的鎳及重金屬催化劑還原成金屬態並析出，產生不含鎳及重金屬催化劑的沉積分離回收液WN，藉以達到分離鎳及其他重金屬的目的。

純化裝置50，利用熟石灰(Ca(OH)₂)當作鈣來源以分離第二濃縮液L4中無機酸鹽的無機酸，進而產生包含鈣的含鈣液WC、包含有機酸鹽中之有機酸的含酸回收液WA以及包含殘餘離子的逆 滲透液L8。

參閱第二圖，純化裝置50包括鈣沉澱槽51、第二奈米篩網裝置52及第二逆滲透裝置53。

鈣沉澱槽51係安置熟石灰，可結合第二濃縮液L4中的無機酸而產生鈣鹽沉澱物及硫酸鈣沉澱物，且該鈣鹽沉澱物包括次磷酸鈣、正磷酸鈣，進而形成沉澱混合液L6。

第二奈米篩網裝置52具有奈米篩網(圖中未顯示)，用以篩除分離沉澱混合液L6中的鈣鹽沉澱物及硫酸鈣沉澱物，形成篩網滲透液L7以及含鈣液WC，其中篩網滲透液L7包含有機酸及殘餘離子，而含鈣液WC包含沉澱物，比如鈣鹽沉澱物及硫酸鈣沉澱物。

第二逆滲透裝置53具有逆滲透膜(圖中未顯示)，用以分離篩網滲透液L7中的有機酸、殘餘離子，形成含酸回收液WA以及逆滲透液L8，而該含酸回收液係富含有機酸。

第二吸附裝置60接收逆滲透液L8，且第二吸附裝置60包含樹脂，可用以吸附逆滲透液L8中殘餘的離子，形成具去離水等級的回收液WD，可供不同濕製程再利用。

調配裝置可接收沉積分離回收液WN、含酸回收液WA、回收液WD以及回收清洗液DI，進而配製組合成具有所需成分的再生鍍液及/或再生清洗液(圖中未顯示)，可分別提供鍍槽進行鍍鎳製程，以及提供清洗槽進行清洗製程。

本發明的特點在於，可直接對鍍液或清洗液進行鎳資源的回收，且本發明利用碳纖維過濾器進行初步過濾，以保護後續處理裝置，且利用奈米篩網裝置及逆滲透裝置進行分離濃縮處理，再配合樹脂吸附裝置的吸附作用產生去離水，同時藉鈣沉澱槽產生磷酸鈣及硫酸鈣沉澱物，以分離並去除鈣，並藉沉積分離裝置的 電氣沉積還原反應以析出金屬態的鉍，鉛，錫，以供再利用，因此達到鎳資源的循環再利用，以及減廢、零排放的目的。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧碳纖維過濾器

20‧‧‧收集裝置

21‧‧‧第一奈米篩網裝置

23‧‧‧第一逆滲透裝置

30‧‧‧第一吸附裝置

40‧‧‧沉積分離裝置

50‧‧‧純化裝置

51‧‧‧鈣沉澱槽

52‧‧‧第二奈米篩網裝置

53‧‧‧第二逆滲透裝置

60‧‧‧第二吸附裝置

DI‧‧‧回收清洗液

L1‧‧‧待處理液

L2‧‧‧過濾處理液

L3‧‧‧第一濃縮液

L4‧‧‧第二濃縮液

L5‧‧‧含鈉滲透液

L6‧‧‧沉澱混合液

L7‧‧‧篩網滲透液

L8‧‧‧逆滲透液

LP‧‧‧第一滲透液

WA‧‧‧含酸回收液

WC‧‧‧含鈣液

WD‧‧‧回收液

WN‧‧‧沉積分離回收液

第一圖為本發明表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統的示意圖。

第二圖為本發明收集裝置及純化裝置的示意圖。

10‧‧‧碳纖維過濾器

20‧‧‧收集裝置

30‧‧‧第一吸附裝置

40‧‧‧沉積分離裝置

50‧‧‧純化裝置

60‧‧‧第二吸附裝置

DI‧‧‧回收清洗液

L1‧‧‧待處理液

L2‧‧‧過濾處理液

L3‧‧‧第一濃縮液

L4‧‧‧第二濃縮液

L5‧‧‧含鈉滲透液

L8‧‧‧逆滲透液

WA‧‧‧含酸回收液

WC‧‧‧含鈣液

WD‧‧‧回收液

WN‧‧‧沉積分離回收液

Claims (8)

1. 一種表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，係用以回收表面處理製程中待處理液所包含的鎳，且該待處理液進一步包含固態顆粒、有機雜質、無機酸鹽、有機酸鹽、重金屬催化劑、鎳及鈉的至少其中之一，該表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統包括：一儲存槽，儲存該待處理液以形成儲存液；一碳纖維過濾器，過該濾儲存槽的儲存液，去除固態顆粒及有機雜質，以形成過濾處理液，該過濾處理液係部分回送至該儲存槽；一收集裝置，接收並收集該過濾處理液或該儲存液，而分離成第一濃縮液、第二濃縮液、含鈉滲透液，其中第一濃縮液包含鎳、有機酸鹽及重金屬催化劑，第二濃縮液包含鈣、有機酸鹽及無機酸鹽，而含鈉滲透液只包含鈉；一第一吸附裝置，去除該含鈉滲透液中的鈉，以形成去離子水等級的回收清洗液；一沉積分離裝置，藉外部電力產生電沉積還原作用而將該第一濃縮液中的重金屬催化劑還原成金屬態並析出，產生不含鎳及重金屬催化劑的沉積分離回收液；一純化裝置，利用鈣來源分離該第二濃縮液中無機酸鹽的無機酸而產生包含鈣的含鈣液、包含有機酸鹽中之有機酸的含酸回收液以及包含殘餘離子的逆滲透液；一第二吸附裝置，吸附該逆滲透液中殘餘的離子，以形成具去離水等級的回收液；以及一調配裝置，將回收清洗液、沉積分離回收液、該含酸回收液及該回收液配製組合成再生鍍液及/或再生清洗液。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分 的循環利用系統，其中該待處理液包括鍍液或清洗液。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，其中該無機酸鹽包括次磷酸、正磷酸及硫酸的至少其中之一的鹽類。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，其中該有機酸鹽係包括乳酸、蘋果酸(malic acid)、醋酸、氨基乙酸(glycine)及琥珀酸(succinic acid)的至少其中之一的鹽類。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，其中該重金屬催化劑係包括當作表面處理濕製程中催化劑用的鉍、鉛及錫的至少其中之一的重金屬。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，其中該收集裝置包括：一第一奈米篩網裝置，具有分子級奈米篩網，並將該過濾處理液或該待儲存液分離成該第一濃縮液以及第一滲透液，且該第一滲透液包含無機酸鹽、有機酸鹽以及鈉的至少其中之一；以及一第一逆滲透裝置，係藉一高壓幫浦接收該第一滲透液，且該第一逆滲透裝置具有逆滲透膜以提供逆滲透功能，用以將該第一滲透液分離成第二濃縮液以及含鈉滲透液，其中該第二濃縮液包含第一滲透液中鈉以外的其他成分，而該含鈉滲透液只包含鈉而不包含該第一滲透液的其他成分。
7. 依據申請專利範圍第1項或第3項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，其中該純化裝置包括： 一鈣沉澱槽，係具有熟石灰，用以提供該鈣來源，以結合該第二濃縮液中的無機酸而產生鈣鹽沉澱物及硫酸鈣沉澱物，且該鈣鹽沉澱物包括次磷酸鈣、正磷酸鈣，進而形成沉澱混合液；一第二奈米篩網裝置，係具有奈米篩網，用以篩除分離該沉澱混合液中的鈣鹽沉澱物及硫酸鈣沉澱物，形成篩網滲透液以及含鈣液，且該篩網滲透液係包含有機酸及殘餘離子，而該含鈣液包含鈣鹽沉澱物及硫酸鈣沉澱物；以及一第二逆滲透裝置，係具有逆滲透膜，用以分離該篩網滲透液中的有機酸、殘餘離子，形成含酸回收液以及逆滲透液，而該含酸回收液係富含有機酸。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理濕製程含磷無電鎳之鍍液成分的循環利用系統，進一步包括一臭氧處理器，用以產生臭氧，並藉臭氧以氧化殘餘的有機雜質。