專利名稱：一種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法及其專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種再生酸性蝕刻液的方法，涉及一種采用直接電解回收酸性蝕刻液中的金屬銅
并使酸性蝕刻液再生循環(huán)利用的方法。屬于廢液資源化處理和有色金屬回收領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全世界范圍內(nèi)，電器電子工業(yè)是增長最快的產(chǎn)業(yè)之一，印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)作為電器電子產(chǎn)品的重要組成部分，產(chǎn)量也日益增加，造成了大量的 電路板蝕刻廢液的產(chǎn)生和排放。 酸性蝕刻液因?yàn)榫哂袀?cè)蝕小、蝕率易控制和易再生等特點(diǎn)，所以是一種適合精細(xì) 線路制作、多層板內(nèi)層制作的蝕刻液。電路板經(jīng)貼膜、曝光、顯影、去膜和圖形電鍍錫鉛合金 之后，其它80% _90%以上不需要的銅箔需用蝕刻液腐蝕去除，從而形成印制電路。隨著蝕 刻過程的進(jìn)行，溶銅量不斷增加，蝕刻液含銅逐漸接近其最大容量，蝕刻速度大幅下降，不 能滿足蝕刻工序要求，此時蝕刻液成為廢液而被排放。廢蝕刻液的產(chǎn)出量巨大，每生產(chǎn)lm2 的電路板約產(chǎn)生2. 5L的蝕刻液。蝕刻廢液中銅的濃度高于100g/L，若排入環(huán)境，不僅造成 資源浪費(fèi)，且嚴(yán)重污染環(huán)境。 目前，酸性蝕刻廢液的處理方法主要包括化學(xué)沉淀法和常規(guī)電解法。中和及沉淀 時會消耗大量的堿，只回收其中的銅，不能回收鹽酸，且產(chǎn)生大量廢水難于處理，造成資源 浪費(fèi)和環(huán)境污染；常規(guī)電解方法為了避免陰極區(qū)的Cu+遷移到陽極區(qū)，重新氧化成Cu，采用 小陰極大陽極的配置，在操作中不甚方便，且在陰極會析出氯氣，污染環(huán)境，另外在氯化銅 鹽酸體系中對極板的腐蝕嚴(yán)重，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、成本低廉的回收酸性蝕刻廢液中 的金屬銅并使酸性蝕刻廢液再生循環(huán)利用的方法。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)是一種再生酸性蝕刻液和 回收銅的方法，它是電化學(xué)處理過程，電化學(xué)處理中的電解槽被分為陽極室、中間室和陰極 室。在陽極室盛放稀硫酸溶液，以鉛錫鈣合金板為陽極電解板。在中間室盛放酸性蝕刻廢 液。在陰極室盛放硫酸銅溶液，以不銹鋼板為陰極電解板。通電后，電場作用下，中間室里 酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室在不銹鋼陰極電解板上析出金屬 銅片，在硫酸銅體系中析出銅；陽極室的水氧化產(chǎn)生氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換 膜進(jìn)入中間室補(bǔ)充失去的銅離子，并與氯離子結(jié)合生成鹽酸，當(dāng)銅離子濃度降到lg/以下 后可重新作為蝕刻液。 進(jìn)一步在上述再生酸性蝕刻液和回收銅的方法中，陽極室硫酸濃度為5_15%， 陰極室硫酸銅溶液的銅離子濃度為30-50g/L。所述陽極電解板與陰極電解板的間距為 100-150mm，所述電化學(xué)處理的溫度為25士5。C，電壓2. 5_6V，電流密度為300-1000A/m2。所 述的電化學(xué)反原機(jī)理是
陽極20H—_2e — H20+l/202個
陰極Cu2++2e — Cu Cu++e — Cu 本發(fā)明還提供了上述再生酸性蝕刻液和回收銅的方法的專用裝置，包括電解槽、 插入電解槽的陽極板和陰極板、與陽極板和陰極板連接的直流穩(wěn)壓電源，在電解槽中還插 入兩塊陽離子交換膜將電解槽分隔為陽極室、中間室、陰極室。 進(jìn)一步在上述專用裝置中，所述的陽極板插入陽極室，陰極板插入陰極室。所述 的陽極板是鉛錫f丐合金板，所述的陰極板是不銹鋼板。
上述專用裝置結(jié)構(gòu)簡單，方便操作。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述再生酸性蝕刻液和回收銅的方法中，利用陽離子交換膜能 選擇性使陽離子通過，而陰離子因?yàn)橥耘懦舛荒芡ㄟ^的特點(diǎn)，將電解槽隔為三個部分 陽極室、中間室、陰極室。陽極室中為稀硫酸溶液，中間室中為酸性蝕刻廢液，陰極室中為硫 酸銅溶液。在電場作用下，酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室在陰極 上析出金屬銅，陽極室中的氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室與氯離子結(jié)合形成鹽酸， 從而實(shí)現(xiàn)酸性蝕刻廢液的再生循環(huán)利用。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn) 1.本發(fā)明電解回收了酸性蝕刻廢液中的金屬銅，并使酸性蝕刻廢液得以再生循環(huán) 利用，在實(shí)現(xiàn)資源化利用的同時，大大降低了生產(chǎn)成本、減少了廢水排放量，具有較好的經(jīng) 濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。 2.本發(fā)明的工藝采用了陽離子交換膜，使酸性蝕刻廢液中的氯離子無法進(jìn)入陽極 室，防止了電解過程中氯氣的產(chǎn)生，不產(chǎn)生大氣污染。 3.由于本發(fā)明的工藝過程中采用陽離子交換膜將電解槽隔為三個室，酸性蝕刻廢 液在中間室，避免了陰極反應(yīng)直接在含氯離子的廢液中直接進(jìn)行，從而大大增加陰極不銹 鋼板的使用壽命，并提高了電解效率，析出銅片便于回收。


圖l是本方明專用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中l(wèi)陽極室、2中間室、3陰極室、4直流穩(wěn) 壓電源、5離子交換膜、6陽極板、7陰極板。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主旨是利用陽離子交換膜能選擇性使陽離子通過，而陰離子因?yàn)橥耘?斥而不能通過的特點(diǎn)。在電場作用下，酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離子交換膜進(jìn)入陰 極室在陰極上析出金屬銅，陽極室中的氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室與氯離子結(jié)合 形成鹽酸，從而實(shí)現(xiàn)酸性蝕刻廢液的再生循環(huán)利用。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn) 一步詳述，實(shí)施方式中所提及的內(nèi)容及相關(guān)方法條件的選擇并非對本發(fā)明的限定，只是因 地制宜而對結(jié)果并無實(shí)質(zhì)性影響。 首先簡述本發(fā)明的基本方案一種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，它是電化學(xué) 處理過程，電化學(xué)處理中的電解槽被分為陽極室、中間室和陰極室；在陽極室盛放稀硫酸溶 液，以鉛錫鈣合金板為陽極電解板；在中間室盛放酸性蝕刻廢液；在陰極室盛放硫酸銅溶 液，以不銹鋼板為陰極電解板；在電場作用下，中間室里酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離 子交換膜進(jìn)入陰極室在不銹鋼陰極電解板上析出金屬銅片，在硫酸銅體系中析出銅；陽極
4室的水氧化產(chǎn)生氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室補(bǔ)充失去的銅離子， 并與氯離子結(jié)合生成鹽酸，當(dāng)銅離子濃度降到lg/以下后可重新作為蝕刻液。
實(shí)施例1 —種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，采用聚乙烯陽離子交換膜5將長方形聚乙 烯塑料電解槽隔為陽極室1、中間室2、陰極室3三個室，在陽極室1加入濃度為5%的硫酸 溶液，在中間室2加入酸性蝕刻廢液，在陰極室3加入銅離子濃度為30g/L的硫酸銅溶液， 以鉛錫鈣合金板為陽極電解板6，不銹鋼板為陰極電解板7。兩電解板的極間距為110mm，溫 度為常溫，電壓3V電流密度為500A/m2。電解后8小時后，當(dāng)酸性蝕刻廢液的銅離子濃度降 低到lg/以下后可返回作為蝕刻液循環(huán)使用。 上述再生酸性蝕刻液和回收銅的方法的專用裝置，包括電解槽、插入電解槽的陽 極板6和陰極板7、與陽極板和陰極板連接的直流穩(wěn)壓電源4，在電解槽中還插入兩塊陽離 子交換膜5將電解槽分隔為陽極室1、中間室2、陰極室3。所述的陽極板6插入陽極室1， 陰極板7插入陰極室3。所述的陽極板6是鉛錫鈣合金板，所述的陰極板7是不銹鋼板。
實(shí)施例2 —種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，采用聚偏氟乙烯陽離子交換膜5將長方形 聚乙烯塑料電解槽隔為陽極室1、中間室2、陰極室3三個室，在陽極室1加入濃度為10% 的硫酸溶液，在中間室2加入酸性蝕刻廢液，在陰極室3加入銅離子濃度為40g/L的硫酸 銅溶液，以鉛錫鈣合金板為陽極電解板6，不銹鋼板為陰極電解板7。兩電解板的極間距為 150mm，溫度為常溫，電壓5V電流密度為800A/m2。電解后6小時后，當(dāng)酸性蝕刻廢液的銅離 子濃度降低到lg/以下后可返回作為蝕刻液循環(huán)使用。 上述再生酸性蝕刻液和回收銅的方法的專用裝置，包括電解槽、插入電解槽的陽 極板6和陰極板7、與陽極板和陰極板連接的直流穩(wěn)壓電源4，在電解槽中還插入兩塊陽離 子交換膜5將電解槽分隔為陽極室1、中間室2、陰極室3。所述的陽極板6插入陽極室1， 陰極板7插入陰極室3。所述的陽極板6是鉛錫鈣合金板，所述的陰極板7是不銹鋼板。
權(quán)利要求
一種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，它是電化學(xué)處理過程，其特征在于電化學(xué)處理中的電解槽被分為陽極室、中間室和陰極室；在陽極室盛放稀硫酸溶液，以鉛錫鈣合金板為陽極電解板；在中間室盛放酸性蝕刻廢液；在陰極室盛放硫酸銅溶液，以不銹鋼板為陰極電解板；在電場作用下，中間室里酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室在不銹鋼陰極電解板上析出金屬銅片，在硫酸銅體系中析出銅；陽極室的水氧化產(chǎn)生氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室補(bǔ)充失去的銅離子，并與氯離子結(jié)合生成鹽酸，當(dāng)銅離子濃度降到1g/以下后可重新作為蝕刻液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，其特征在于陽極室硫酸 濃度為5-15%，陰極室硫酸銅溶液的銅離子濃度為30-50g/L。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，其特征在于所述陽極電 解板與陰極電解板的間距為100-150mm，所述電化學(xué)處理的溫度為25±5°C，電壓2. 5_6V， 電流密度為300-1000A/m2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，其特征在于所述的電化 學(xué)反原機(jī)理是陽極20H—2e — H20+l/202個 陰極Cu2++2e — Cu Cu++e — Cu
5. —種根據(jù)權(quán)利要求1-4中擇一所述再生酸性蝕刻液和回收銅的方法的專用裝置，包 括電解槽、插入電解槽的陽極板(6)和陰極板(7)、與陽極板和陰極板連接的直流穩(wěn)壓電源 (4)，其特征在于在電解槽中還插入兩塊陽離子交換膜(5)將電解槽分隔為陽極室(1)、中 間室(2)、陰極室(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的專用裝置，其特征在于所述的陽極板(6)插入陽極室(1)， 陰極板(7)插入陰極室(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的專用裝置，其特征在于所述的陽極板(6)是鉛錫鈣合金板， 所述的陰極板(7)是不銹鋼板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法及其專用裝置，屬于利用電化學(xué)將廢液資源化和有色金屬回收領(lǐng)域。電化學(xué)處理中的電解槽被分為陽極室、中間室和陰極室。在陽極室盛放稀硫酸溶液，以鉛錫鈣合金板為陽極電解板。在中間室盛放酸性蝕刻廢液。在陰極室盛放硫酸銅溶液，以不銹鋼板為陰極電解板。在電場作用下，在硫酸銅體系中析出銅。陽極室的水氧化產(chǎn)生氧氣和氫離子，當(dāng)銅離子濃度降到1g/以下后可重新作為蝕刻液。該方法在實(shí)現(xiàn)資源化利用的同時，大大降低了生產(chǎn)成本、且不產(chǎn)生大氣污染。
文檔編號C25C1/12GK101768742SQ20091021460
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者張承龍, 毛文雄 申請人:惠州市雄越保環(huán)科技有限公司