一種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法及其專用裝置的製作方法
2023-07-24 04:03:21 1
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製作方法
技術領域：
—種再生酸性蝕刻液的方法，涉及一種採用直接電解回收酸性蝕刻液中的金屬銅
並使酸性蝕刻液再生循環利用的方法。屬於廢液資源化處理和有色金屬回收領域。
背景技術：
全世界範圍內，電器電子工業是增長最快的產業之一，印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)作為電器電子產品的重要組成部分，產量也日益增加，造成了大量的 電路板蝕刻廢液的產生和排放。 酸性蝕刻液因為具有側蝕小、蝕率易控制和易再生等特點，所以是一種適合精細 線路製作、多層板內層製作的蝕刻液。電路板經貼膜、曝光、顯影、去膜和圖形電鍍錫鉛合金 之後，其它80% _90%以上不需要的銅箔需用蝕刻液腐蝕去除，從而形成印製電路。隨著蝕 刻過程的進行，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。廢蝕刻液的產出量巨大，每生產lm2 的電路板約產生2. 5L的蝕刻液。蝕刻廢液中銅的濃度高於100g/L，若排入環境，不僅造成 資源浪費，且嚴重汙染環境。 目前，酸性蝕刻廢液的處理方法主要包括化學沉澱法和常規電解法。中和及沉澱 時會消耗大量的鹼，只回收其中的銅，不能回收鹽酸，且產生大量廢水難於處理，造成資源 浪費和環境汙染；常規電解方法為了避免陰極區的Cu+遷移到陽極區，重新氧化成Cu，採用 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，汙染環境，另外在氯化銅 鹽酸體系中對極板的腐蝕嚴重，成本較高。
發明內容
本發明要解決的技術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 的金屬銅並使酸性蝕刻廢液再生循環利用的方法。 為解決上述技術問題，本發明所提供的技術方案實現是一種再生酸性蝕刻液和 回收銅的方法，它是電化學處理過程，電化學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，以不鏽鋼板為陰極電解板。通電後，電場作用下，中間室裡 酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離子交換膜進入陰極室在不鏽鋼陰極電解板上析出金屬 銅片，在硫酸銅體系中析出銅；陽極室的水氧化產生氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換 膜進入中間室補充失去的銅離子，並與氯離子結合生成鹽酸，當銅離子濃度降到lg/以下 後可重新作為蝕刻液。 進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 述的電化學反原機理是
陽極20H—_2e — H20+l/202個
陰極Cu2++2e — Cu Cu++e — Cu 本發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，所述的陰極板是不鏽鋼板。
上述專用裝置結構簡單，方便操作。 與現有技術相比，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，而陰離子因為同性排斥而不能通過的特點，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入中間室與氯離子結合形成鹽酸， 從而實現酸性蝕刻廢液的再生循環利用。本發明具有如下的優點 1.本發明電解回收了酸性蝕刻廢液中的金屬銅，並使酸性蝕刻廢液得以再生循環 利用，在實現資源化利用的同時，大大降低了生產成本、減少了廢水排放量，具有較好的經 濟效益、環境效益和社會效益。 2.本發明的工藝採用了陽離子交換膜，使酸性蝕刻廢液中的氯離子無法進入陽極 室，防止了電解過程中氯氣的產生，不產生大氣汙染。 3.由於本發明的工藝過程中採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，避免了陰極反應直接在含氯離子的廢液中直接進行，從而大大增加陰極不鏽 鋼板的使用壽命，並提高了電解效率，析出銅片便於回收。
圖l是本方明專用裝置的結構示意圖，其中l陽極室、2中間室、3陰極室、4直流穩 壓電源、5離子交換膜、6陽極板、7陰極板。
具體實施例方式
本發明的主旨是利用陽離子交換膜能選擇性使陽離子通過，而陰離子因為同性排 斥而不能通過的特點。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入中間室與氯離子結合 形成鹽酸，從而實現酸性蝕刻廢液的再生循環利用。下面結合實施例對本發明的內容作進 一步詳述，實施方式中所提及的內容及相關方法條件的選擇並非對本發明的限定，只是因 地制宜而對結果並無實質性影響。 首先簡述本發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 處理過程，電化學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，以不鏽鋼板為陰極電解板；在電場作用下，中間室裡酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離 子交換膜進入陰極室在不鏽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室的水氧化產生氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進入中間室補充失去的銅離子， 並與氯離子結合生成鹽酸，當銅離子濃度降到lg/以下後可重新作為蝕刻液。
實施例1 —種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，採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，不鏽鋼板為陰極電解板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。電解後8小時後，當酸性蝕刻廢液的銅離子濃度降 低到lg/以下後可返回作為蝕刻液循環使用。 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是不鏽鋼板。
實施例2 —種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，採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，不鏽鋼板為陰極電解板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。電解後6小時後，當酸性蝕刻廢液的銅離 子濃度降低到lg/以下後可返回作為蝕刻液循環使用。 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是不鏽鋼板。
權利要求
一種再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，它是電化學處理過程，其特徵在於電化學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，以不鏽鋼板為陰極電解板；在電場作用下，中間室裡酸性蝕刻廢液中的銅離子通過陽離子交換膜進入陰極室在不鏽鋼陰極電解板上析出金屬銅片，在硫酸銅體系中析出銅；陽極室的水氧化產生氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進入中間室補充失去的銅離子，並與氯離子結合生成鹽酸，當銅離子濃度降到1g/以下後可重新作為蝕刻液。
2. 根據權利要求1所述的再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，其特徵在於陽極室硫酸 濃度為5-15%，陰極室硫酸銅溶液的銅離子濃度為30-50g/L。
3 根據權利要求2所述的再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，其特徵在於所述陽極電 解板與陰極電解板的間距為100-150mm，所述電化學處理的溫度為25±5°C，電壓2. 5_6V， 電流密度為300-1000A/m2。
4. 根據權利要求3所述的再生酸性蝕刻液和回收銅的方法，其特徵在於所述的電化 學反原機理是陽極20H—2e — H20+l/202個 陰極Cu2++2e — Cu Cu++e — Cu
5. —種根據權利要求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壓電源 (4)，其特徵在於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. 根據權利要求5所述的專用裝置，其特徵在於所述的陽極板(6)插入陽極室(1)， 陰極板(7)插入陰極室(3)。
7. 根據權利要求6所述的專用裝置，其特徵在於所述的陽極板(6)是鉛錫鈣合金板， 所述的陰極板(7)是不鏽鋼板。
全文摘要
本發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，屬於利用電化學將廢液資源化和有色金屬回收領域。電化學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，以不鏽鋼板為陰極電解板。在電場作用下，在硫酸銅體系中析出銅。陽極室的水氧化產生氧氣和氫離子，當銅離子濃度降到1g/以下後可重新作為蝕刻液。該方法在實現資源化利用的同時，大大降低了生產成本、且不產生大氣汙染。
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 優先權日2009年12月31日
發明者張承龍, 毛文雄 申請人:惠州市雄越保環科技有限公司