TW201520340A - 從棕化廢液中回收銅之方法 - Google Patents

Abstract

一種從棕化廢液中回收銅之方法包含棕化廢液準備步驟、前處理步驟、過濾步驟、電解步驟，以及吸附步驟，前處理步驟是添加前處理劑至棕化廢液中而得到前處理溶液，前處理劑為氧化劑，或是吸附劑和導電鹽，接著過濾掉反應過程中生成的部分不溶物雜質，再進行電解而在陰極上得到回收的銅，最後以交換樹脂吸附電解廢液中的銅離子，使殘餘的銅離子含量低於5ppm，前處理劑以氧化或吸附的方式，破除有機物對銅離子的作用或將有機物吸附起，使得導電性提升以利於電解，而樹脂可以吸附電解後剩餘的銅離子，進一步提高銅的回收率。

Description

從棕化廢液中回收銅之方法

本發明係涉及一種回收銅之方法，尤其是一種從印刷電路板製程中產生之棕化廢液中以電解及吸附回收銅之方法。

印刷電路板工業，由於伴隨著多步驟的製程，也伴隨著產生多樣的廢液，例如，現今已取代黑化製程的棕化處理，棕化處理是目前生產多層印製電路板中必不可少的製程，伴隨著該製程的進行，棕化液中銅含量會逐步升高使得棕化液失效，從而產生含有大量難分離高化學需氧量(chemical oxygen demand，COD)值的有機物，以及一定含量的銅離子的棕化廢液。

隨著多層印製電路板產業越來越快地發展，對棕化廢液進行回收處理變得十分緊迫，並且從廢液中曲出能夠再利用之高單價的金屬，使得回收廢液的處理效益提高，也是我們當研究的課題。所以，研究如何綜合有效的處理印刷電路板製程產生的棕化廢液的問題變得十分必要。

本發明的主要目的在於提供一種從棕化廢液中回收銅之方法，該方法包含棕化廢液準備步驟、前處理步驟、過濾步驟、電解步驟，以及吸附步驟。棕化廢液準備步驟是收集電路板棕化製程後所產生的棕化廢液，該棕化廢液中含有銅離子。前處理步驟是添加一前處理劑至該棕化廢液中，而得到前處理溶液，該前處理劑為氧化劑，或是吸附劑和導電鹽。過濾步驟是將上述經過前處理步驟後所得到的前處理溶液過濾，以過濾掉反應過程中生成的部分不溶物雜質，並收集過濾後的濾液而得到過濾溶液。

電解步驟是將該過濾溶液，倒入電解槽中電解，而能在電解槽的陰極上得到回收的銅，電解槽中得到銅離子濃度小於360ppm的電解廢 液。吸附步驟是以交換樹脂吸附電解廢液中的銅離子，使殘餘的銅離子含量低於5ppm。

藉由前處理劑以氧化或吸附的方式，破除有機物對銅離子的作用或是將有機物吸附起，而能使得過濾後的導電性提升，而利於以電解方式回收銅，而樹脂可以吸附電解後剩餘的銅離子，進一步提高銅的回收率。

S1‧‧‧從棕化廢液中回收銅之方法

S10‧‧‧棕化廢液準備步驟

S20‧‧‧前處理步驟

S30‧‧‧過濾步驟

S40‧‧‧電解步驟

S50‧‧‧吸附步驟

第一圖為本發明石墨烯懸浮溶液的製作方法的流程圖。

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，本發明從棕化廢液中回收銅之方法的流程圖。如第一圖所示，本發明從棕化廢液中回收銅之方法S1包含棕化廢液準備步驟S10、前處理步驟S20、過濾步驟S30、電解步驟S40，以及吸附步驟S50。棕化廢液準備步驟S10是收集電路板棕化製程後所產生的棕化廢液，該棕化廢液中含有銅離子。前處理步驟S20是添加一前處理劑至該棕化廢液中，使該前處理劑充分溶/混合於該棕化廢液中，而得到一前處理溶液，該前處理劑為氧化劑，或是吸附劑和導電鹽，其中該氧化劑為H₂O₂和Fe²⁺混合物或O₃，該吸附劑為活性炭及矽膠的至少其中之一，導電鹽可以為導電鹽是氯化鈉或氯化鉀，其具有易溶的特性，能在溶液中迅速解離，而能改良棕化廢液的導電性能，提高電解取銅的電流效率。進一步地，在添加前處理劑時，同時進行攪拌及加溫。

過濾步驟S30是將上述經過前處理步驟S20後所得到的前處理溶液過濾，以過濾掉反應過程中生成的部分不溶物雜質，並收集過濾後的濾液，而得到一過濾溶液，其中該過濾的方法可以為減壓抽濾。電解步驟S40是將該過濾溶液，倒入電解槽中電解，而能在電解槽的陰極上得到回收的銅，電解槽中得到銅離子濃度小於360ppm的電解廢液。

吸附步驟S50是以交換樹脂吸附電解廢液中的銅離子，使殘餘的銅離子含量低於5ppm，其中該交換樹脂為金屬配位元吸附樹脂，例 如：AMBERLITETM IRC748樹脂為配位吸附樹脂，配體為IDA，接在大孔骨架上，此交換樹脂能的特性主要在於夠有效吸附電解廢液中的二價陽離子。

以下將以實際的實驗示例來說明本發明從棕化廢液中回收銅之方法。

實驗示例1：

取250mL含銅量為54g/L的印刷電路板製程棕化廢液倒入500mL燒杯中，用磁力攪拌器快速攪拌，並對所述棕化廢液進行減壓抽濾，過濾後得到的液體，倒入電解槽中電解，採用不溶性Ti/Ir網做陽極，不銹鋼做陰極，再連接整流器，控制電解條件為電流密度為2A/dm²，同時開啟空氣攪拌裝置，進行電解，待電解60min後，將陰極板從電解槽中取出，然後用100ml水沖洗銅面，洗滌後將陰極板放入80℃的烘箱中烘烤10分鐘，取出陰極板冷卻，刮取電解得到的銅，並收集銅進行測定。採用EDTA滴定法測定電解後的電解液銅的殘留量，實驗結果參見表1。

實驗示例2：

實驗示例2的特點相對於實驗示例1是在磁力攪拌器快速攪拌時，同時加入前處理劑，該前處理劑為50ml、2.5mol/L的FeSO₄，及30mL、35%的H₂O₂，其中該30mL、35%的H₂O₂是分五批次加入，攪拌的條件為轉速為250轉每分鐘的條件下攪拌，室溫下反應60min。接著減壓抽濾，過濾除去反應過程中生成的部分不溶物雜質，並收集過濾後的濾液。經過氧化劑處理並過濾後得到的過濾溶液，倒入電解槽中電解，採用不溶性Ti/Ir網做陽極，不銹鋼做陰極，再連接整流器，控制電解條件為電流密度為2A/dm2，同時開啟空氣攪拌裝置，進行電解，待電解一段時間後，將陰極板從電解槽中取出，然後用100ml水沖洗銅面，洗滌後將陰極板放入80℃的烘箱中烘烤10分鐘，取出陰極板冷卻，刮取電解得到的銅，並收集銅進行測定。最後在利用樹脂吸附，並採用AA測定銅的殘留量，實驗結果參見表1。經回收銅後的廢液，可進入常規工業廢水處理系統中進行常規處理。

對比示例2：

採用與實驗示例2一樣的主原料和基本相同的方法，區別僅 在於，在添加前處理劑時，前處理劑的配方為30ml、2.5mol/L的FeSO₄及30mL、35%的H₂O₂，添加方法同實施案例2。採用AA測定電解後的電解液銅的殘留量，實驗結果參見表1。

實驗示例3：

採用與實驗示例2一樣的主原料和基本相同的方法，區別僅在於，在添加前處理劑時，前處理劑的配方為1.8g活性炭和3g NaCl，所述添加方法為加入活性炭粉末後，攪拌6min，再添加NaCl粉末，攪拌2min。 採用AA測定電解後的電解液銅的殘留量，實驗結果參見表1。

對比示例3：

採用與實驗示例2一樣的主原料和基本相同的方法，區別僅在於，在添加前處理劑時，前處理劑的配方為1.8g活性炭和1.8g NaCl，所述添加方法同實施案例3。採用AA測定電解後的電解液銅的殘留量，實驗結果參見表1。

與實施案例1對比，實施案例2、實施案例3添加前處理劑後均能大大提高回收棕化廢液中銅回收率。

與對比示例2對比，實施案例2中前處理劑與原液添加體積比例為25：7，所述前處理劑中Fe²⁺與H₂O₂按照摩爾比為5：12時，棕化廢液中的銅回收率能達到最大。

與對比示例3對比，實施案例3中活性炭與原液添加按照5.88g/L，NaCl與原液添加按照10g/L時，棕化廢液中的銅回收率能達到最大。

綜上可知，氧化劑可以降解棕化廢液中的大多有機物，破除 有機物對銅離子的作用；活性炭可以吸附棕化廢液中的大部分有機物，而氯化鈉可以改良棕化廢液的導電性。上述兩種處理方法都能產生適合於電解取銅的電解液，而樹脂可以吸附電解後剩餘的銅離子，進一步提高銅的回收率。

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。

S1‧‧‧從棕化廢液中回收銅之方法

S10‧‧‧棕化廢液準備步驟

S20‧‧‧前處理步驟

S30‧‧‧過濾步驟

S40‧‧‧電解步驟

S50‧‧‧吸附步驟

Claims (7)

1. 一種從棕化廢液中回收銅之方法，包含：一棕化廢液準備步驟，收集電路板棕化製程後所產生的一棕化廢液；一前處理步驟，添加一前處理劑至該棕化廢液中，使該前處理劑充分溶/混合於該棕化廢液中，而得到一前處理溶液，該前處理劑為氧化劑，或是吸附劑及導電鹽；一過濾步驟，是該前處理步驟後所得到的該前處理溶液過濾，以過濾掉反應過程中生成的部分不溶物雜質，並收集過濾後的濾液，而得到一過濾溶液；一電解步驟，將該過濾溶液倒入電解槽中電解，而能在該電解槽的一陰極上得到回收的銅，而該電解槽中得到銅離子濃度小於360ppm的一電解廢液；以及一吸附步驟，是以一交換樹脂吸附該電解廢液中的銅離子，使殘餘的銅離子含量低於5ppm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氧化劑為H₂O₂和Fe₂₊混合物或O₃，且該氧化劑添加至該棕化廢液之體積比例為1：2.8~4.2。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該該H₂O₂和Fe₂₊混合物中Fe²⁺與H₂O₂的摩爾比為1：1~3。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該吸附劑為活性炭及矽膠的至少其中之一，導電鹽可以為導電鹽是氯化鈉及氯化鉀的至少其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該吸附劑添加至該棕化廢液之 比例為4~7g/L，該導電鹽添加至該棕化廢液之比例為8~12g/L。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步地在添加該前處理劑時，同時進行攪拌及加溫。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該交換樹脂為金屬配位元吸附樹脂。