一种酸性蚀刻液循环再生系统的制作方法

本实用新型涉及一种蚀刻技术领域，尤其涉及一种酸性蚀刻液循环再生系统。

背景技术：

近20年来，中国的PCB行业一直保持10-00％的年增长速度，目前有多种规模的PCB企业3500多家，月产量达到1.2亿平方米。蚀刻是PCB生产中耗药水量较大的工序，也是产生废液和废水最大的工序，一般而言，每生产一平方米正常厚度(18μm)的双面板消耗蚀刻液约2-3升，并产生废蚀刻液2-3升。我国PCB行业每月消耗精铜6万吨/月以上，产出的铜蚀刻废液中总铜量在5万吨/月以上，对社会尤其是PCB厂周边地区的水资源和土壤造成了严重污染。

铜是一种存在于土壤及人畜体内的重金属元素，土壤中含量一般在0.2ppm左右，过量的铜会与人畜体内的酶发生沉淀/络合反应，发生酶中毒而丧失生理功能。自然界中的铜通过水体、植物等转移至人畜体内，使人畜体内的微量元素平衡遭到破坏，导致重金属在体内的不正常积累，产生致病变性、致癌性等结果。

因此，市面上已出现了废蚀刻液循环再生利用的相关系统，然而，目前的技术，依然有废液排放的现象，无法做到完全回收再利用，零排放的效果。

技术实现要素：

针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种酸性蚀刻液循环再生系统，可达到使已失效的酸性蚀刻液再生并循环使用、零排放的目的，自动化程度高，工艺处理量大，稳定性好，安全方便。

本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种酸性蚀刻液循环再生系统，其特征在于，包括一废液桶、一再生液桶、一离子膜电解循环装置与一再生液调配监控装置，其中，该废液桶分别连接至离子膜电解循环装置与至少一蚀刻生产线，该再生液桶分别连接至离子膜电解循环装置与再生液调配监控装置，该再生液调配监控装置连接至至少一蚀刻生产线，以形成闭路循环系统。

作为本实用新型的进一步改进，所述离子膜电解循环装置包括若干电解槽、及设置于电解槽尾端的一洗铜缸，其中，该电解槽包括一循环缸、设置于循环缸内的一电解室、形成于循环缸内且围设于电解室外围的一氯气腔、及设置于循环缸外部且与氯气腔相连通的一抽气机构；该电解室包括一阳极室、一阴极室、及用于间隔阳极室与阴极室的一复合隔膜，在该电解室外壁上部开设有与氯气腔相连通的若干开口；该抽气机构包括设置于循环缸外围的若干抽气支管，该抽气支管上端连接于循环缸外壁上且与氯气腔相连通，下端向下弯折。

作为本实用新型的进一步改进，所述抽气机构还包括设置于循环缸外部且连通至再生液桶的一抽气主管道、及连接于抽气主管道上的一抽风机，其中，该抽气支管下端连接于抽气主管道上，且在该抽气支管上端设置有一通气阀门。

作为本实用新型的进一步改进，在所述阳极室内设置有一阳极钛板，在所述阴极室内设置有一阴极钛板。

作为本实用新型的进一步改进，还包括连接于再生液调配监控装置的一酸雾吸收子系统，该酸雾吸收子系统包括并排设置的若干酸雾吸收装置、及连接于再生液调配监控装置且分别连接至酸雾吸收装置的一氯气通管，在该氯气通管上分别设置有与酸雾吸收装置一一对应的控制阀门。

作为本实用新型的进一步改进，所述酸雾吸收装置包括与氯气通管相连通的至少一气液混合槽、至少一上酸雾吸收室、堆叠设置上酸雾吸收室下端的一下酸雾吸收室、连接于气液混合槽与上酸雾吸收室之间的一液体上流通管、连接于气液混合槽的一水泵、及连接于上酸雾吸收室与下酸雾吸收室之间的一液体下流通管。

作为本实用新型的进一步改进，所述上酸雾吸收室与下酸雾吸收室结构相同，分别包括一喷淋腔、设置于喷淋腔内上部的一喷淋机构、及设置于喷淋腔内且位于喷淋机构下方的若干支撑机构。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷淋机构包括一喷淋盘体、均匀设置于喷淋盘体下端面边缘的若干实心圆锥喷嘴，其中，在该喷淋盘体内设置有一液体容置腔，该若干实心圆锥喷嘴与液体容置腔相连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑机构包括为一支撑框体、及设置于支撑框体内底部的一倾斜板，且该支撑框体与倾斜板均为网状结构。

本实用新型的有益效果为：将酸性蚀刻液循环再生系统设计为闭路循环系统，为酸性蚀刻液的闭路循环再生工艺提供保障，从而达到使已失效的酸性蚀刻液再生并循环使用的目的，自动化程度高，工艺处理量大，稳定性好，安全方便。

上述是实用新型技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的整体原理框图；

图2为本实用新型电解槽的结构示意图；

图3为本实用新型酸雾吸收装置的结构示意图；

图4为本实用新型喷淋腔内部的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式详细说明。

请参照图1至图4，本实用新型实施例提供了一种酸性蚀刻液循环再生系统，包括一废液桶、一再生液桶、一离子膜电解循环装置与一再生液调配监控装置，其中，该废液桶分别连接至离子膜电解循环装置与至少一蚀刻生产线，该再生液桶分别连接至离子膜电解循环装置与再生液调配监控装置，该再生液调配监控装置连接至至少一蚀刻生产线，以形成闭路循环系统。

由本实施例提供的酸性蚀刻液循环再生系统，为酸性蚀刻液的闭路循环再生工艺提供保障，以实现蚀刻液百分百回收再利用，及零排放的目的。

在本实施例中，所述再生液调配监控装置包括一再生液调配缸，酸性蚀刻废液处理产生的再生液，需要对其各项指标参数进行调配后，才能作为复合要求的酸性蚀刻液使用。

在本实施例中，所述离子膜电解循环装置包括若干电解槽1(如图1，一号电解槽与二号电解槽)、及设置于电解槽尾端的一洗铜缸，其中，该电解槽1包括一循环缸11、设置于循环缸11内的一电解室12、形成于循环缸11内且围设于电解室12外围的一氯气腔13、及设置于循环缸11外部且与氯气腔13相连通的一抽气机构14，该电解室12包括一阳极室121、一阴极室122、及用于间隔阳极室121与阴极室122的一复合隔膜123，在该阳极室121内设置有一阳极钛板124，在该阴极室122内设置有一阴极钛板125。电解后，产生的铜单质沉积在阴极钛板125上，形成整块铜板，将铜板从铜阴极钛板125上剥离后，放到洗铜缸内清洗。

同时，在该电解室12外壁上部开设有与氯气腔13相连通的若干开口126，使在阴极室中的盐酸挥发性气体和在突发情况下产生的氯气，在抽气机构14的作用下，从开口126进入氯气腔13内。具体的，该抽气机构14包括设置于循环缸11外部且连通至再生液桶的一抽气主管道141、连接于抽气主管道141上的一抽风机142、及设置于循环缸11外围的若干抽气支管143，该抽气支管143上端连接于循环缸11外壁上且与氯气腔13相连通，下端向下弯折并连接于抽气主管道141上，在该抽气支管143上端设置有一通气阀门1431。本实施例在电解槽1内因电解产生高温时，抽气支管143内会出现冷凝水，传统的抽气支管143采用由出气端向上弯折的结构设计，即出气端高于进气端，导致冷凝水滴到通气阀门1431内出现通气阀门1431堵塞的现象。本实施例抽气支管143采用向下弯折的方式，即进气端高于出气端，有效防止了出现通气阀门1431堵塞的现象，保证抽气的正常进行。

作为本实施例的进一步改进，酸性蚀刻液循环再生系统还包括连接于再生液调配监控装置的一酸雾吸收子系统，该酸雾吸收子系统包括并排设置的若干酸雾吸收装置2、及连接于再生液调配监控装置且分别连接至酸雾吸收装置2的一氯气通管3，在该氯气通管3上分别设置有与酸雾吸收装置2一一对应的控制阀门31。

具体的，所述酸雾吸收装置2包括与氯气通管相连通的至少一气液混合槽21、至少一上酸雾吸收室22、堆叠设置上酸雾吸收室22下端的一下酸雾吸收室23、连接于气液混合槽21与上酸雾吸收室22之间的一液体上流通管24、连接于气液混合槽21的一水泵25、及连接于上酸雾吸收室24与下酸雾吸收室23之间的一液体下流通管，其中，所述上酸雾吸收室24与下酸雾吸收室23结构相同，下面以下酸雾吸收室23的结构进行说明，下酸雾吸收室23包括一喷淋腔231、设置于喷淋腔231内上部的一喷淋机构232、及设置于喷淋腔231内且位于喷淋机构232下方的若干支撑机构233。

由在离子膜电解循环装置内电解产生的氯气，有60-80％氯气与再生液一同进入蚀刻生产线中，剩下的20-40％氯气与其他废气一起进入酸雾吸收子系统中，进入酸雾吸收子系统中的废气，首先进入气液混合槽21与溶液混合反应产生酸雾，酸雾由液体上流通管24进入上酸雾吸收室22，在上酸雾吸收室22内的喷淋机构232将酸雾喷淋到位于支撑机构233上的铁物质上，并与铁物质接触反应，吸收酸雾，已达到部分吸收处理废气中的氯气的目的；接着，未与铁物质接触反应的酸雾由液体下流通管进入下酸雾吸收室23，在下酸雾吸收室23内的喷淋机构232将酸雾喷淋到位于支撑机构233上的铁物质上，并与铁物质接触反应，以达到完全彻底吸收处理酸雾，即废气中的氯气的目的，大幅提高了氯气吸收的完全性。反应所得的三氯化铁可以作为废水站的絮凝剂使用，代替聚合氯化铝，还能降低废水处理费用，处理后的气体再经过废气塔净化后才排放。

在本实施例中，具体的，该喷淋机构232包括一喷淋盘体2321、均匀设置于喷淋盘体2321下端面边缘的若干实心圆锥喷嘴2322，在该喷淋盘体2321内设置有一液体容置腔，该若干实心圆锥喷嘴2322与液体容置腔相连通。本实施例采用均匀分布的若干实心圆锥喷嘴2322作为喷淋机构232的喷嘴组设计，由于实心圆锥喷嘴2322在一个圆形的区域内，可以形成均匀的液体分布，而多个实心圆锥喷嘴2322的组合，即可形成多个圆形区域的交叉，使酸雾能在大范围内的大量喷淋，从而使喷淋机构232下方每个位置的铁物质都能接触到大量的酸雾，从而使铁能全面的接触到大量的酸雾，以提高氯气与铁反应的速度，反应更全面彻底。

同时，在本实施例中，该支撑机构233包括为一支撑框体2331、及设置于支撑框体2331内底部的一倾斜板2332，且该支撑框体2331与倾斜板2332均为网状结构。在具体使用时，将铁物质(例如废铁)放到支撑框体2331内，由于支撑框体2331内倾斜板2332的存在，使铁物质的一端翘起，增大了铁物质外露的面积，从而增大了与酸雾接触反应的铁物质面积，提高吸收氯气的速度；同时，将支撑框体2331与倾斜板2332均设置为网状结构，酸雾会从网状结构进入支撑框体2331内部，与铁物质表面接触，使铁物质各个表面都能与酸雾接触，增大接触反应面积，进一步提高吸收氯气的速度。

本实用新型实施例还提供基于上述系统的酸性蚀刻液循环再生方法，包括以下步骤：

(1)由蚀刻生产线产生的蚀刻废液储存于废液桶中，废液桶中的蚀刻废液通过自动检测添加方式添加至离子膜电解循环装置中；

(2)由离子膜电解循环装置对蚀刻废液进行电解产生再生液与单质铜，再生液储存于再生液桶中，单质铜由铜板的形式移出；

(3)分别将氧化剂、盐酸、及储存于再生液桶中的再生液加入到再生液调配监控装置中，由再生液调配监控装置中的若干检测仪对再生液进行检测调配，使再生液的氧化还原电位范围在480-520mv之间，铜浓度在30-60g/L范围内，再将再生液回流至蚀刻生产线中使用。在本实施例中，若干检测仪包括比重检测仪、ORP监控仪、酸度计与流量计，实时对整套系统的运行数据进行控制，既降低了员工的劳动强度，又能够很好的保证系统的正常运转。

在所述步骤(1)中，具体包括以下步骤：

(1.1)由ORP监控仪实时取样检测蚀刻生产线内蚀刻液的氧化还原电位值，若氧化还原电位值在480－520mv范围内，则不断重复该步骤，并执行步骤(1.2)，否则，废液桶中的蚀刻废液自动添加到离子膜电解循环装置中；

(1.2)由比重检测仪实时取样检测蚀刻生产线内蚀刻液的铜浓度，若铜浓度在30～60g/L范围内时，则不断重复该步骤，否则，废液桶中的蚀刻废液自动添加到离子膜电解循环装置中。

在所述步骤(2)中，具体电解过程包括以下步骤：

(2.1)氧化还原电位值低的蚀刻废液，从离子膜电解循环装置的阳极室低位进入，在电解作用下，蚀刻废液中的一价铜离子在阳极失去电子氧化成二价铜离子，二价铜离子增加，一价铜离子减少或消除，获得氧化还原电位值高的再生液，再生液由阳极室高位流出，并储存于再生液桶中；

(2.2)高含铜量的蚀刻废液从离子膜电解循环装置的阴极室低位进入，在电解作用下，铜离子在阴极被还原成铜单质从而降低铜离子浓度，降低铜离子浓度含量后的再生液从阴极室高位流出，并储存于再生液桶中；

步骤(2.1)与步骤(2.2)无先后顺序。

酸性蚀刻废液进入离子膜电解循环装置为连续处理，蚀刻生产线内低ORP的酸性蚀刻废液，从离子膜电解槽阳极低位进入，蚀刻废液在电解作用下，酸性蚀刻废液中的一价铜离子在阳极失去电子氧化成二价铜离子，二价铜离子增加，一价铜离子减少或消除，提高了蚀刻液的氧化能力，ORP升高，高ORP的酸性蚀刻液再经阳极区高位流出回到蚀刻生产线进行蚀刻工序，保证蚀刻工序正常生产的需要。

电解反应机理为：

阳极：2Cl^-→Cl2+2e 2CuCl+Cl2→2CuCl2

高含铜量的蚀刻废液从离子膜电解槽阴极区低位进入，蚀刻废液在电解作用下，其中的铜离子在阴极被还原为铜单质从而使铜离子浓度降低，降低铜离子含量之后的蚀刻废液从阴极高位流出，经调配后返回蚀刻生产线进行蚀刻工序，形成溶液循环回路。

电沉积反应机理：

阴极：Cu²⁺+2e＝Cu

电沉积控制主要为依蚀刻液比重控制，电沉积后Cu浓度大致在30至60g/L。

本实施例酸性蚀刻液循环再生方法还包括以下步骤：

(4)在离子膜电解循环装置内电解产生的氯气依次进入再生液桶与再生液调配监控装置，并有60-80％氯气与再生液一同进入蚀刻生产线中，剩下的20-40％氯气进入酸雾吸收子系统中，进入酸雾吸收子系统中的氯气首先与溶液混合反应产生酸雾，接着酸雾采用射流的方式与酸雾吸收装置内的铁物质接触反应，以吸收处理酸雾。

本实施例整个电解过程是在氯化物体系下进行的，在阴极区，盐酸由于比较容易挥发，在阳极区虽然氯气的产生主要通过控制介质的ORP值达到控制氯气释放，但在ORP控制失灵的突发状况下，ORP过高氯气析出时，需要将这些气体进行有效的处理。

本实施例采用射流吸收+铁反应的原理对酸雾进行处理，以实现对氯气的吸收处理，反应所得的三氯化铁可以作为废水站的絮凝剂使用，代替聚合氯化铝，还能降低废水处理费用，处理后的气体再经过废气塔净化后才排放。

本实用新型实施例提供的酸性蚀刻液循环再生工艺，具备包括以下几点优势：

(1)通过实时检测控制电解蚀刻液的ORP值，有效的控制氯气的产生，使一价铜离子变成二价铜离子，恢复蚀刻能力，完全返回生产，实现酸性蚀刻液的闭路循环，蚀刻液百分百回收再利用，达到零排放的目的，降低甚至是取消生产所用的氧化剂，节约生产物料，降低生产成本，极大减少污染物的排放，实现清洁生产；

(2)利用离子膜电解法，提取铜纯度达99.5％以上，并能产生铜板，员工劳动强度小，铜卖价高，带来经济效益；

(3)对阴极室的盐酸挥发性气体和在突发情况下产生的氯气进行射流吸收和铁反应中和的工艺，避免废气外溢，保证系统的安全性；

(4)自动化程度高，系统操作维护简单，在安装调试中不影响生产。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故采用与本实用新型上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本实用新型的保护范围之内。