一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置及其工作方法与流程

本发明专利涉及节能环保中的资源回收技术设备领域，特别涉及一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置及其工作方法。

背景技术：

蚀刻液中含有大量的铜离子，如何将其中的铜离子提出来，是学者们一直研究的内容。

例如：哈尔滨工业大学“魏琦峰”教授，cn108624909a公开一种从酸性刻蚀液和pcb废料中电解回收铜的方法，属于资源回收技术领域。直接利用废刻蚀液和pcb废料反应溶解金属，通过电解回收金属铜。在一定条件下，将粉碎后的pcb废料在废刻蚀液中溶解，得到的溶液在双膜三室电解槽阳极室进行氧化再生，同时在阴极室进行电沉积铜，铜的回收率可以达到98％以上。

然而，以往的研究一直注重如何提铜，但是对于剩余的酸性溶液、即电清液，其回收也有重要的经济价值，以及较高的环保价值。[电清液是酸性蚀刻废液(含cu²⁺、cl^-、h⁺)在电解作用下，将铜离子以金属铜分离出来后剩余的含有氢离子和氯离子的废水]。

已有的对于刻蚀液回收盐酸的研究如下：cn106587105a一种含铜蚀刻液的回收方法，尤其涉及一种印刷电路板中氯化铜酸性蚀刻液的回收方法。其要解决的技术问题是提供一种资源种类回收全面、资源回收效率高、无废渣废气排放、安全卫生环保的印刷电路板中氯化铜酸性蚀刻液的回收方法。该回收方法通过步骤a-h，实现了各物质的回收，首先通过蒸馏得到盐酸，再通过结晶得到氯化钠，最后通过电解得到单质铜；克服了现有工艺下的氯化铜酸性蚀刻液回收存在综合经济效益低、产生有害物质、污染环境的缺点，达到了资源种类回收全面、资源回收效率高、无废渣废气排放、安全卫生环保的效果，具有很强的实用性，适合推广使用。

cn109004066a提供一种刻蚀液回收利用的装置，属于刻蚀工艺槽中废液的二次利用技术领域。刻蚀刻蚀液回收利用的装置，包括刻蚀工艺槽、刻蚀液供应储存箱、hf供应储存箱、纯水供应储存箱和制绒工艺槽。刻蚀工艺槽与刻蚀液供应储存箱连通，刻蚀液供应储存箱、hf供应储存箱和纯水供应储存箱均与制绒工艺槽连通。通过此刻蚀液回收利用的装置的设置，能够将刻蚀工艺槽中的废液进行二次利用，用来进行制绒工艺的生产，避免酸溶液的浪费，也能够更加环保。

上述两种方式对于盐酸的回收存在回收率较低、设备投入大等问题。因此，研发一种适用于电清液回收盐酸的装置，具有较高的经济价值以及环境保护价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置，以解决现有技术中盐酸的回收问题。

本发明的另一目的是提供一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置的工作方式，以解决如何回收电清废液中的盐酸的问题。

一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置，包括：第一储存容器(1)、阳极室ac缸(2)、电解槽(3)、废水站(4)、阴极室ac缸(5)、第二储存容器(6)、第三储存容器(7)、射流器(8)、氯气风管(12)；

第一储存容器(1)用于存储蚀刻液电清废液；

第二储存容器(6)用于存储酸性蚀刻再生液；

第三储存容器(7)用于存储回收盐酸再生液；

其中，电解槽(3)包括：阳极室(3-1)、阴极室(3-2)，阴极室与阳极室之间用选择性阳离子膜隔开；在阴极室(3-2)内设有阴极板(11)，在阳极室(3-1)设有阳极板(10)；所述阳极室(3-1)设置为箱体密闭空间，其通过氯气风管与射流器(8)连接；

所述第一储存容器(1)与所述阳极室ac缸(2)通过管道连接，所述阳极室ac缸(2)与阳极室(3-1)连通；

所述第二储存容器(6)与阴极室ac缸(5)通过管道连接，所述阴极室ac缸(5)与阴极室(3-2)连通；

所述阴极室ac缸(5)与第三储存容器(7)连通；

阳极室(3-1)与废液站(4)连通。

进一步，电清液是酸性蚀刻废液在电解作用下，将铜离子以金属铜分离出来后剩余的含有氢离子和氯离子的废水。

进一步，酸性蚀刻再生液是酸性蚀刻废液在电解作用下，将大部分铜离子以金属铜分离出来后含有部分铜离子、氢离子、氯离子的蚀刻液。

进一步，回收盐酸再生液是将电清废液经处理将盐酸转移到酸性蚀刻再生液后，使酸性再生液盐酸浓度提高，回收盐酸再生液可以返回至蚀刻生产线循环利用。

进一步，阴极板采用阴极钛板，阳极板采用稀有金属涂层钛板。

进一步，射流器是通过高压泵浦将再生液泵入射流器内产生负压，将氯气抽进射流器内与再生液混合反应。

进一步，电清废液从阳极室低位进入，并从阳极室高位排出至废水站处理。

进一步，酸性蚀刻再生液从阴极室(3-2)低位进入，从阴极室(3-2)高位排出至阴极室ac缸(5)。

一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置的工作方法，

酸性蚀刻再生液从第二储存容器(6)加入阴极室ac缸(5)后，阴极室ac缸(5)中的酸性蚀刻再生液与电解槽阴极室再生液相互循环；

电清废液从第一储存容器(1)加入阳极室ac缸(2)后，再进入阳极室(3-1)，在直电流电作用下，药水中的阴阳离子会发生定向移动；阳极室(3-1)中电清液中的氢离子透过离子膜进入到阴极室(3-2)的再生液中，同时阳极室(3-1)中氯离子变成氯气析出；

而阴极室(3-2)中二阶铜离子变成一价铜；阳极室(3-1)产生氯气通过密闭氯气风管(12)在射流器(8)作用下与阴极室(3-2)中的再生液里一价铜离子反应生成二价铜离子；从而实现将阳极室(3-1)中的电清废液中的盐酸转移进酸性蚀刻再生液中，电清废液再经过盐酸回收后排去废水站(4)处理；

阴极室(3-2)中的酸性蚀刻再生液回收盐酸后转入第三储存容器待蚀刻生产线使用。

采用上述技术方案，与现有技术相比，优点包括以下几点。

第一，本发明要解决的问题是：如何将电清废液中的盐酸回收利用。其工艺思路是将电清液中的盐酸回收到酸性蚀刻再生液中，进而形成回收盐酸再生液，回到蚀刻液生产线内。其优点一是实现了电清液盐酸的回收，二是酸性蚀刻再生液也不需要补充盐酸或者仅需要补充较少的盐酸。

第二，第一存储容器与阳极室ac缸通过管道连接，阳极室ac缸与电解槽阳极室相通，废液从管道进入阳极室ac缸再进入阳极室，回收盐酸后的电清废液从阳极室排出。第二存储容器与阴极室ac缸通过管道连接，阴极室ac缸与电解槽阴极室连通相互循环，酸性再生液从管道进入阴极室ac缸，回收盐酸后排出进入第三存储容器。本技术设备实现了酸性蚀刻液循环再生产生的电清废液中盐酸的回收利用，达到了提铜处理的同时，减少电清废液的处理成本，达到节能减排的国家政策，符合产业利用，具有极佳的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1：实施例一的酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置的结构示意图。

图2：实施例一的电解槽的设计示意图(俯视)。

图3：实施例一的阴极室ac缸、第二储存容器、第三储存容器的连接示意图。

具体实施方式

实施例一：一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置，包括第一储存容器1、阳极室ac缸2、电解槽3、废水站4、阴极室ac缸5、第二储存容器6、第三储存容器7、射流器8、氯气风管12；

第一储存容器1用于存储蚀刻液电清废液；

第二储存容器6用于存储酸性蚀刻再生液；

第三储存容器7用于存储回收盐酸再生液；

电解槽3包括：阳极室3-1、阴极室3-2，阴极室与阳极室用选择性阳离子膜隔开；

在阴极室3-2内设有阴极板11，在阳极室3-1设有阳极板10；

所述阳极室3-1设置为箱体密闭空间，其通过氯气风管与射流器8连接；

所述第一储存容器1与所述阳极室ac缸2通过管道连接，所述阳极室ac缸2与阳极室3-1连通；

所述第二储存容器6与阴极室ac缸5通过管道连接，所述阴极室ac缸5与阴极室3-2连通；

所述阴极室ac缸5与第三储存容器7连通；

阳极室3-1与废液站4连通。

进一步，电清液是酸性蚀刻废液(含cu2+、cl-、h+)在电解作用下，将铜离子以金属铜分离出来后剩余的含有氢离子和氯离子的废水。

进一步，酸性蚀刻再生液是酸性蚀刻废液(含cu2+、cl-、h+)在电解作用下，将大部分铜离子以金属铜分离出来后含有部分铜离子、氢离子、氯离子的蚀刻液。

进一步，回收盐酸再生液是将电清废液经处理将盐酸转移到酸性蚀刻再生液后，使酸性再生液盐酸浓度提高，回收盐酸再生液可以返回至蚀刻生产线循环利用。

进一步，阴极板11采用阴极钛板，阳极板10采用稀有金属涂层钛板。

进一步，射流器是通过高压泵浦将再生液泵入射流器内产生负压，将氯气抽进射流器内与再生液混合反应。

进一步，电清废液从阳极室3-1低位进入，并从阳极室3-1高位排出至废水站4处理.

进一步，酸性蚀刻再生液从阴极室3-2低位进入，从阴极室3-2高位排出至阴极室ac缸5。

一种酸性蚀刻液电清废液中盐酸的回收装置的工作方法，

酸性蚀刻再生液从第二储存容器6加入阴极室ac缸5后，阴极室ac缸5中的酸性蚀刻再生液与电解槽阴极室再生液相互循环；

电清废液从第一储存容器1加入阳极室ac缸2后，再进入阳极室3-1，在直电流电作用下，药水中的阴阳离子会发生定向移动；阳极室3-1中电清液中的氢离子透过离子膜进入到阴极室3-2的再生液中，同时阳极室3-1中氯离子变成氯气析出；

而阴极室3-2中二阶铜离子变成一价铜；阳极室3-1产生氯气通过密闭氯气风管12在射流器8作用下与阴极室3-2中的再生液里一价铜离子反应生成二价铜离子；从而实现将阳极室3-1中的电清废液中的盐酸转移进酸性蚀刻再生液中，电清废液再经过盐酸回收后排去废水站4处理；

阴极室3-2中的酸性蚀刻再生液回收盐酸后转入第三储存容器待蚀刻生产线使用。

实施例一的生产原理是：

阳极室3-1中盛放酸性蚀刻液电清液废液、且阳电极为稀有金属涂层钛板；

阴极室3-2中盛放酸性蚀刻液再生液，阴电极为钛板。

在电流作用下，阳极室3-1中电清液中的氢离子透过阳离子交换膜进入到阴极室3-2，同时阳极室3-1氯离子失去电子形成氯气析出：

2cl^--2e＝cl2；

阴极室中酸性蚀刻再生液中的二价铜离子得到电子变为一价铜离子：

cu²⁺+e＝cu⁺；

再生液中的氯离子虽然在电流作用下往阳极室3-1移动，但在阳离子膜的选择性作用不能透过离子膜进入阳极室3-1；

阳极室3-1产生的氯气在射流器8作用下与阴极室3-2蚀刻再生液中的一价铜离子反应生成二价铜离子:

2cu⁺+cl2＝2cu²⁺+2cl^-；

这样循环作用，防止一价铜离子继续得电子变成金属铜析出；

该工艺整个过程中，电清废液中的氢离子通过离子膜进入到蚀刻液再生液，而氯离子通过变成氯气再与一价铜反应方式进入到再生液，使电清废液中hcl转移到了再生液(h+离子在阴极室运移)，达到了电清液盐酸回收利用的目的。

实施例一中的电清废液、酸性蚀刻再生液、酸性蚀刻废液、回收盐酸再生液的成分如下：

电清废液成分有：2.0-3.0mol/lhcl

酸性蚀刻再生液成分有0.4-0.7mol/lcucl2、2.0-2.5mol/lhcl；

酸性蚀刻废液成分2.0-2.5mol/lcucl2、1.8-2.5mol/lhcl；

回收盐酸再生液成分0.4-0.7mol/lcucl2、2.5-3.5mol/lhcl；

由此可知，电清废液回收盐酸后，废水盐酸浓度约为0.5mol/l，回收率约为80％。

下面对实施例一的生产原理进行解释：

盐酸回收中涉及的“离子膜电解工艺”，将电解槽分为阴极室和阳极室，隔膜是采用具有选择性阳离子膜，

在电流作用下，阳极室中电清液中的氢离子透过阳离子交换膜进入到阴极室，同时阳极室氯离子失去电子形成氯气析出；反应式：2cl^--2e＝cl2；

阴极室中酸性蚀刻再生液中的二价铜离子得到电子变为一价铜离子(cu²⁺+e＝cu⁺)；再生液中的氯离子虽然在电流作用下往阳极室移动，但在阳离子膜的选择性作用不能透过离子膜进入阳极室。

阳极室产生的氯气在射流器作用下与阴极室蚀刻再生液中的一价铜离子反应生成二价铜离子(2cu⁺+cl2＝2cu²⁺+2cl^-)；这样循环作用，防止一价铜离子继续得电子变成金属铜析出；

该工艺整个过程中，电清废液中的氢离子通过离子膜进入到蚀刻液再生液，而氯离子通过变成游离氯再与一价铜反应方式进入到再生液，使电清废液中hcl转移到了再生液，达到了电清液盐酸回收利用的目的。

,以上已详细描述了本方面的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书的保护范围中。