專利名稱：酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及エ業(yè)廢水環(huán)保處理及金屬銅回收領(lǐng)域，特別地，涉及ー種酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在印制電路、電子和金屬精飾等エ業(yè)中，酸性蝕刻有著廣泛的應(yīng)用，其主要有三氯化鐵蝕刻液、硫酸/雙氧水體系蝕刻液、酸性氯化銅蝕刻液三種類型，酸性氯化銅體系蝕刻液是現(xiàn)用最廣泛的蝕刻液，其適用線路板的內(nèi)層和正片法的外層蝕刻，隨著高度精細(xì)化線路和高層數(shù)印制板產(chǎn)量的増加，印制板酸性蝕刻所產(chǎn)生的廢液量將大大増加，因此增大了對(duì)周邊環(huán)境的負(fù)荷，嚴(yán)重危害了操作人員的健康，研究和開(kāi)發(fā)ー種無(wú)任何廢液排放循環(huán)再生利用的回收方法和裝置，具有極好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。酸性蝕刻舊液的再生主要通過(guò)化學(xué)、電化學(xué)方法將其轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m比重、透明和高氧化還原電位的酸性溶液，以維持印制電路板的穩(wěn)定、快速的蝕刻。其中化學(xué)再生是酸性氯化銅蝕刻液再生的主要方法，其原理是通過(guò)排放一定比例的蝕刻舊液(高比重)，加入一定量的子液(低比重)，或者在補(bǔ)加一定量的水，來(lái)調(diào)節(jié)蝕刻液的比重，同時(shí)子液中的氧化劑將H2CuCl3氧化為H2CuCl4,或者單獨(dú)加入氧化劑,提高蝕刻液氧化還原電位,從而恢復(fù)蝕刻液的原有性能。常見(jiàn)的氧化劑有空氣、氧氣、氯氣、臭氧、次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水等。但是總銅不斷増加，最終需要對(duì)外排除一部分的酸性蝕刻液以維持一定的總銅濃度，不僅污染環(huán)境，還會(huì)造成大量銅和酸的浪費(fèi)；電化學(xué)再生，是ー種在線的再生方法，不但使蝕刻液恢復(fù)原有的蝕刻效能，而且同時(shí)產(chǎn)出具有商業(yè)價(jià)值的金屬銅，是目前再生回收酸性蝕刻液的主要方法。目前，已公開(kāi)的酸性蝕刻液電解再生方法主要有基于陽(yáng)極氧化將蝕刻液中Cu+氧化成Cu2+的電解再生回收方法，或者通過(guò)陽(yáng)極析氯產(chǎn)生的氧化劑促進(jìn)蝕刻液的再生。公開(kāi)號(hào)為CN101748430A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了ー種酸性蝕刻廢液的銅回收系統(tǒng)及蝕刻液再生方法，該方法采用陽(yáng)極室和陰極室構(gòu)成的雙室膜電解槽，以酸性蝕刻廢液為陽(yáng)極液，通過(guò)陽(yáng)極氧化反應(yīng)，將進(jìn)入陽(yáng)極室的酸性蝕刻廢液再生，同時(shí)在陰極室內(nèi)沉積銅粉。該裝置需要配置固液分離裝置，回收銅操作難度大，另外，當(dāng)陽(yáng)極液中Cu+數(shù)量減少時(shí)，會(huì)在陽(yáng)極析出氯氣，嚴(yán)重威脅到人員安全，増加了尾氣處理的難度。公開(kāi)號(hào)為CN101768742A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了ー種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法和裝置，電化學(xué)處理中的電解槽分為陽(yáng)極室、中間室和陰極室，為了避免在陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣，在陽(yáng)極室盛放稀硫酸，在陰極室盛放硫酸銅溶液，酸性蝕刻廢液直接進(jìn)入中間室，通電后，在中間室的銅離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入到陰極室，在陰極板上析出金屬。該裝置雖然很好解決了氯氣的析出，但是在室與室間陽(yáng)離子交換過(guò)程中，氫離子會(huì)優(yōu)先銅離子遷移，因此并不能保證陰極室銅離子的平衡，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致陰陽(yáng)極之間極間距增大，増大電積電耗，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也會(huì)増大設(shè)備的成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、將酸性蝕刻廢液再生回收的同時(shí)回收金屬銅、且電解再生過(guò)程中不析出氯氣，無(wú)廢液排放的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，以解決酸性蝕刻液循環(huán)再生的系統(tǒng)電解再生過(guò)程析出氯氣危害環(huán)境，或者陰極室銅離子不平衡、陰陽(yáng)極之間極間距增大從而增大電耗和成本的技術(shù)問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供ー種酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，用于將酸性蝕刻廢液通過(guò)電化學(xué)方法再生為再生液，包括由陽(yáng)離子交換膜分隔的陽(yáng)極室和陰極室組成的電解槽，所述酸性蝕刻廢液循環(huán)導(dǎo)入所述陰極室；所述陽(yáng)極室通過(guò)管道與陽(yáng)極液循環(huán)槽連通；所述陰極室通過(guò)管道與陰極液循環(huán)槽連通，所述陰極液循環(huán)槽通過(guò)管道從蝕刻廢液儲(chǔ)存槽中導(dǎo)入所述酸性蝕刻廢液，并將所述陰極室產(chǎn)生的再生液導(dǎo)出至再生液儲(chǔ)存槽。作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述再生液儲(chǔ)存槽中的再生液通過(guò)再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)調(diào)配成符合蝕刻エ藝要求的再生子液后，導(dǎo)入再生子液儲(chǔ)存槽中，所述再生子液儲(chǔ)存槽中的再生子液通過(guò)再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)補(bǔ)充到蝕刻機(jī)中，所述再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)和所述再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。所述陽(yáng)極室包括多個(gè)由陽(yáng)離子交換膜分隔的陽(yáng)極子室。所述陽(yáng)極室中設(shè)有陽(yáng)極板，所述陰極室中設(shè)有陰極板，所述陽(yáng)極板和陰極板分別與直流電源的正極和負(fù)極電氣連接，所述陽(yáng)極板為不溶性陽(yáng)極板。所述不溶性陽(yáng)極板為涂層陽(yáng)極板或者鉛陽(yáng)極板，所述陰極板為鈦材制成的陰極板。所述陽(yáng)離子交換膜為聚こ烯的陽(yáng)離子交換膜或聚四氟こ烯陽(yáng)離子交換膜。本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、本實(shí)用新型的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)酸性蝕刻廢液再生回收并同步回收金屬銅。電解槽采用陽(yáng)離子交換膜分隔陽(yáng)極室和陰極室，使酸性蝕刻液中的氯離子無(wú)法進(jìn)入陽(yáng)極室，防止了電解過(guò)程中氯氣的產(chǎn)生，既為安全生產(chǎn)提供保障，又不會(huì)產(chǎn)生大氣污染。設(shè)置陰極液循環(huán)槽并將其與蝕刻廢液儲(chǔ)存槽和再生液儲(chǔ)存槽單向連通，使得本系統(tǒng)不需要與蝕刻機(jī)同步生產(chǎn)，更加符合線路板廠間斷式生產(chǎn)要求。2、本實(shí)用新型的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)和所述再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)工作，使得最終形成:蝕刻機(jī)一蝕刻廢液儲(chǔ)存槽—陰極液循環(huán)槽(電化學(xué)反應(yīng)再生)一再生液儲(chǔ)存槽一再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)一再生子液儲(chǔ)存槽一再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)一蝕刻機(jī)的自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，完成酸性蝕刻廢液的自動(dòng)在線再生。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本實(shí)用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)ー步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)的工作原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明:1、電解槽；2、陽(yáng)離子交換膜；3、陽(yáng)極室；4、陰極室；5、陽(yáng)極板；6、陰極板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。參見(jiàn)圖1、圖2，本實(shí)用新型的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，用于將酸性蝕刻廢液通過(guò)電化學(xué)方法再生為再生液，包括由陽(yáng)離子交換膜2分隔的陽(yáng)極室3和陰極室4組成的電解槽1，酸性蝕刻廢液循環(huán)導(dǎo)入陰極室4。本實(shí)施例中，陽(yáng)極室3通過(guò)管道與陽(yáng)極液循環(huán)槽連通；陰極室4通過(guò)管道與陰極液循環(huán)槽連通，陰極液循環(huán)槽通過(guò)管道從蝕刻廢液儲(chǔ)存槽中導(dǎo)入酸性蝕刻廢液，并將陰極室4產(chǎn)生的再生液導(dǎo)出至再生液儲(chǔ)存槽。再生液儲(chǔ)存槽中的再生液通過(guò)再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)調(diào)配成符合蝕刻エ藝要求的再生子液后，導(dǎo)入再生子液儲(chǔ)存槽中，再生子液儲(chǔ)存槽中的再生子液通過(guò)再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)補(bǔ)充到蝕刻機(jī)中，再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)和再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)由自動(dòng)控制系統(tǒng)(圖中未示出)控制，自動(dòng)控制系統(tǒng)由PLC實(shí)現(xiàn)。實(shí)際使用中，陽(yáng)極室3可由多個(gè)由陽(yáng)離子交換膜2分隔的陽(yáng)極子室組成。陽(yáng)極室3中設(shè)有陽(yáng)極板5，陰極室4中設(shè)有陰極板6，陽(yáng)極板5和陰極板6分別與直流電源的正極和負(fù)極電氣連接。陽(yáng)極板5—般采用不溶性陽(yáng)極板，可以為涂層陽(yáng)極板或者鉛陽(yáng)極板。陰極板6 —般采用為鈦材制成的陰極板。采用上述的酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)進(jìn)行酸性蝕刻液再生回收，具體步驟如下:1、采用聚こ烯陽(yáng)離子交換膜(聚こ烯陽(yáng)離子交換膜為已有材料)將電解槽I隔開(kāi)為陰極室4和多組陽(yáng)極室3。2、在陽(yáng)極室3及陽(yáng)極循環(huán)槽內(nèi)加入2mol/L硫酸溶液；3、將酸性蝕刻廢液從蝕刻廢液儲(chǔ)存槽導(dǎo)入到陰極循環(huán)槽及電解槽I的陰極室4中；4、添加鹽酸或者水稀釋陰極液使銅離子和亞銅離子的總濃度控制在30g/L，氫離子濃度控制在lmol/L。5、將電解溫度控制在30°C 35°C;電流密度控制在300A/m2，電解10小時(shí)后，當(dāng)陰極液中氫離子濃度上升至4mol/L吋，陰極液循環(huán)槽將溢流出來(lái)的再生液導(dǎo)入至再生液儲(chǔ)存槽，通過(guò)再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)補(bǔ)加少量的添加劑后導(dǎo)入再生子液循環(huán)槽中，再生子液儲(chǔ)存槽中的再生子液通過(guò)再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)補(bǔ)充到蝕刻機(jī)中循環(huán)利用。同時(shí)，根據(jù)陽(yáng)極液循環(huán)槽的液面情況及時(shí)向陽(yáng)極室3補(bǔ)充水至原液面高度。6、電解48小時(shí)后，將陰極板6取出將沉積在陰極上的銅剝離。取上述所得的銅進(jìn)行測(cè)試，可得銅的純度為99.5%。系統(tǒng)電流效率為85%，在整個(gè)再生回收過(guò)程中，保持了整個(gè)蝕刻液體系的物料平衡。參見(jiàn)圖1，上述的電化學(xué)反應(yīng)的原理如下:[0036]陽(yáng)極:20IT-2e— H20+l/202 丨；(I)陰極:Cu++2e— Cu ;(2)Cu2++e ^ Cu ；(3)2H++2e — H2 t。(4)上述的電化學(xué)處理需保持物料平衡，即保持銅、氫離子、氯離子的平衡。具體為:如圖1所示，在電化學(xué)處理過(guò)程中，陽(yáng)極室3中的陽(yáng)極液為硫酸體系，通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)一方面消耗氫氧根離子(參見(jiàn)反應(yīng)式(1))，另ー方面產(chǎn)生的氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜2進(jìn)入到陰極室4的陰極液中，維持了陰極液中氫離子的平衡。上述的電化學(xué)處理過(guò)程中，由于陰極液中的氯離子無(wú)法通過(guò)陽(yáng)離子交換膜2進(jìn)入到陽(yáng)極室3，因此不會(huì)產(chǎn)生氯氣，氯離子(Cl—)在陰極液中基本保持穩(wěn)定。陰極液因陽(yáng)極室3中的氫離子的不斷遷入而不斷増加，為蝕刻過(guò)程中消耗的氫離子提供來(lái)源，當(dāng)増加到一定程度時(shí)，會(huì)伴隨陰極副反應(yīng)放出氫氣(參見(jiàn)反應(yīng)式(4))達(dá)到ー個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。陰極室4的銅離子和亞銅離子不斷在陰極板6表面沉積成銅(參見(jiàn)反應(yīng)式(2)、反應(yīng)式(3))，銅的平衡則需要電解陰極沉積回收的金屬銅和蝕刻機(jī)蝕刻的銅平衡，同時(shí)亞銅離子優(yōu)先在陰極析出，保證了再生液氧化還原電位的恢復(fù)。綜上，本實(shí)用新型能將酸性蝕刻廢液再生回收，井能同步回收金屬銅，且電解再生過(guò)程中不析出氯氣，無(wú)廢液排放，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；且系統(tǒng)的電流效率高，回收銅的純度高。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，用于將酸性蝕刻廢液通過(guò)電化學(xué)方法再生為再生液，其特征在于，包括由陽(yáng)離子交換膜(2)分隔的陽(yáng)極室(3)和陰極室(4)組成的電解槽(1)，所述酸性蝕刻廢液循環(huán)導(dǎo)入所述陰極室(4);所述陽(yáng)極室(3)通過(guò)管道與陽(yáng)極液循環(huán)槽連通；所述陰極室(4)通過(guò)管道與陰極液循環(huán)槽連通，所述陰極液循環(huán)槽通過(guò)管道從蝕刻廢液儲(chǔ)存槽中導(dǎo)入所述酸性蝕刻廢液，并將所述陰極室(4)產(chǎn)生的再生液導(dǎo)出至再生液儲(chǔ)存槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回收系統(tǒng)，其特征在于，所述再生液儲(chǔ)存槽中的再生液通過(guò)再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)調(diào)配成符合蝕刻エ藝要求的再生子液后，導(dǎo)入再生子液儲(chǔ)存槽中，所述再生子液儲(chǔ)存槽中的再生子液通過(guò)再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)補(bǔ)充到蝕刻機(jī)中，所述再生液自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)和所述再生子液自動(dòng)添加系統(tǒng)由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的再生回收系統(tǒng)，其特征在于，所述陽(yáng)極室(3)包括多個(gè)由陽(yáng)離子交換膜(2)分隔的陽(yáng)極子室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的再生回收系統(tǒng)，其特征在于，所述陽(yáng)極室(3)中設(shè)有陽(yáng)極板(5)，所述陰極室(4)中設(shè)有陰極板(6)，所述陽(yáng)極板(5)和陰極板(6)分別與直流電源的正極和負(fù)極電氣連接，所述陽(yáng)極板(5)為不溶性陽(yáng)極板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的再生回收系統(tǒng)，其特征在于，所述不溶性陽(yáng)極板為涂層陽(yáng)極板或者鉛陽(yáng)極板，所述陰極板(6)為鈦材制成的陰極板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的再生回收系統(tǒng)，其特征在于，所述陽(yáng)離子交換膜(2)為聚こ烯陽(yáng)離子交換膜或聚四氟こ烯陽(yáng)離子交換膜。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種酸性蝕刻廢液的再生回收系統(tǒng)，用于將蝕刻廢液通過(guò)電化學(xué)方法再生為再生液，其包括由陽(yáng)離子交換膜分隔的陽(yáng)極室和陰極室組成的電解槽，酸性蝕刻廢液循環(huán)導(dǎo)入陰極室；陽(yáng)極室通過(guò)管道與陽(yáng)極液循環(huán)槽連通；陰極室通過(guò)管道與陰極液循環(huán)槽連通，陰極液循環(huán)槽通過(guò)管道從蝕刻廢液儲(chǔ)存槽中導(dǎo)入酸性蝕刻廢液，并將陰極室產(chǎn)生的再生液導(dǎo)出至再生液儲(chǔ)存槽。本實(shí)用新型可保證酸性蝕刻廢液再生回收，并能同步回收金屬銅，且電解再生過(guò)程中不析出氯氣，無(wú)廢液排放，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
文檔編號(hào)C23F1/46GK202945326SQ20122035182
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者明果英, 周軍, 劉紅江, 周磊, 謝智宇, 李晉波, 黃錚錚 申請(qǐng)人:湖南萬(wàn)容科技股份有限公司