一种无氯气产生的酸性蚀刻液再生和铜回收装置及其方法与流程

本发明涉及蚀刻废液回收处理领域，特别涉及一种无氯气产生的酸性蚀刻液再生和铜回收装置及其方法。

背景技术：

现有技术中电路板酸性蚀刻液电解提取铜的工艺，采用高氯离子浓度(200-210克/升)的蚀刻液作为阳极液，从电化学反应来看，阳极反应为2cl_-2e＝cl2，阴极反应为cu2++2e＝cu。由上述阴阳两极的反应推算，电解提取一吨铜要附带产出1.116吨氯气。而氯气会刺激眼鼻喉以及上呼吸道等，对人体有严重危害。当重量浓度达到3000毫克/立方米即可麻痹呼吸中枢出现闪电性死亡。因此，现有技术中，必须对产生的氯气进行吸收处理：cl2+2naoh＝naclo+nacl+h2o,一吨氯气需消耗1.128吨氢氧化钠来中和。现有市场氢氧化钠价格为5000元/吨，仅这部分每产一吨氯气就要多余支出成本开支5640元。而且，阳极产生氯气后，使蚀刻液中的氯离子浓度大量下降，无法满足蚀刻的工艺条件，为了恢复到正常的氯离子浓度就必须补加大量的工业盐酸，通常从阳极产生一吨氯气要由三吨工业盐酸来填补，按照1000元/吨盐酸来计算，一吨氯气要支出3000元。两项成本共计8450元。这样高成本支出不仅给电路板厂增加了沉重的负担，并且存在氯气泄漏的风险。而且，通过补加盐酸来平衡损失掉的氯离子，工艺盐酸中浓度的三个级别分别为大于等于31.0％、33.0％和36.0％，补充其中任何级别的盐酸均带入大量的水，这样会导致蚀刻液总量不断膨胀，从而必须定期排出膨胀部分另行处理，造成资源浪费和环境污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种工作过程中不产生氯气，蚀刻废液处理效率高,在回收单质铜的同时可回收蚀刻液以循环利用的蚀刻液处理装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种无氯气产生的酸性蚀刻液再生和铜回收装置,它包括蚀刻槽、电解池、再生缸和二次电解池；

所述蚀刻槽上设置有药水盒，药水盒通过管道d和再生缸连接，管道d上设置有流量控制器；

所述电解池和二次电解池内分别设置有第一阳离子交换膜和第二阳离子交换膜，电解池上还设置有铜离子浓度检测器，第一阳离子交换膜将电解池分割为第一阳极区和第一阴极区两部分，第二阳离子交换膜将二次电解池分割为第二阳极区和第二阴极区两部分；所述第一阳极区通过管道c和再生缸连接，第一阴极极区通过管道b和再生缸相连接，管道b上设置有第一阀门，第一阳极区还设置有进液口以通入硫酸溶液；所述第二阴极区通过管道f和第一阴极极区连接，管道f上设置有第二阀门,第二阴极区通过管道g和再生缸相连接，第二阳极区通过管道h和再生缸相连接；

所述再生缸通过管道d和蚀刻槽相连接，管道d上还设置的流量控制器可实现对回收蚀刻废液流量的调控。

一种无氯气产生的酸性蚀刻液再生和铜回收方法,它包括如下步骤：

s1、蚀刻槽内的含氯化亚铜蚀刻废液通过管道a流入电解池；

s2、电解池上设置的进液口加入硫酸，蚀刻废液在电解池内电解，并于第一阳极区电解生成氧气沿管道c进入再生缸，在第一阴极区生成单质铜和盐酸，当铜离子浓度检测器检测电解后的蚀刻废液中铜离子含量低于预设标准时，打开第一阀门并关闭第二阀门，电解后的蚀刻废液沿管道b进入再生缸；

s3、进入再生缸内的蚀刻废液含有的一价铜离子被氧气氧化为二价铜离子,然后蚀刻废液再通过管道d流入药水盒作为蚀刻药水原液；

s4、当铜离子浓度检测器检测电解池内经电解后的蚀刻废液中铜离子浓度高于预设标准时，开启第二阀门并关闭第一阀门，经电解池电解后的蚀刻废液经管道f流入二次电解池内进一步电解，电解后的废液通过管道g流入再生缸中，并循环步骤s3。

本发明具有以下优点：

1、在电解蚀刻废液时不产生氯气等新的有毒气体。

2、电解过程中实现了盐酸的再制造，且通过将铜离子进行电解还原生成单质铜和进行氧化还原反应生成二价铜的两种方式，可将单质铜回收的同时将含二价铜离子的酸性废液可作为蚀刻药水进行二次利用，实现了蚀刻液的高效回收利用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1-蚀刻槽，2-电解池，3-再生缸，4-二次电解池，5-流量控制器，6-铜离子浓度检测器,11-药水缸，21-进液口，22-第一阳极区，23-第一阳离子交换膜，24-第一阴极区，41-第二阳极区，42-第二阳离子交换膜，43-第二阴极区，51-管道g，52-管道f，53-管道b，54-管道a，55-管道c，56-管道h，57-管道d，71-第一阀门,72-第二阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种无氯气产生的酸性蚀刻液再生和铜回收装置，它包括：蚀刻槽1、电解池2、再生缸3、二次电解池4和流量控制器5；

所述蚀刻槽1上设置有药水盒11，药水盒通过管道d57和再生缸3连接，管道d57上设置有流量控制器5；

所述电解池2和二次电解池4内分别设置有第一阳离子交换膜23和第二阳离子交换膜42，电解池2上还设置有铜离子浓度检测器6，第一阳离子交换膜23将电解池2分割为第一阳极区22和第一阴极区24两部分，第二阳离子交换膜42将二次电解池4分割为第二阳极区41和第二阴极区43两部分；所述第一阳极区22通过管道c55和再生缸3连接，第一阴极极区24通过管道b53和再生缸3相连接，管道b53上设置有第一阀门71，第一阳极区22还设置有进液口21以通入硫酸溶液；所述第二阴极区43通过管道f52和第一阴极极区22连接，管道f52上设置有第二阀门72,第二阴极区43通过管道g51和再生缸3相连接，第二阳极区41通过管道h56和再生缸3相连接；

所述再生缸3通过管道d57和蚀刻槽1相连接，管道d57上还设置的流量控制器5可实现对回收蚀刻废液流量的调控。

一种无氯气产生的酸性蚀刻液再生和铜回收方法，它包括如下步骤：

s1、蚀刻槽1内含氯化亚铜蚀刻废液通过管道a54流入电解池2进行电解；

s2、包含氯化亚铜的蚀刻废液经管道a54流入电解池2内的第一阴极极区24，第一阳极区22内通过进液口21通入硫酸，发生如下化学反应：

第一阴极区：cu⁺+cu²⁺+3e＝cu

第一阳极区:2h2o-4e＝4h⁺+o2↑

电解生成氧气沿管道c55进入再生缸3，第一阳极区22生成的氢离子透过第一阳离子交换膜23进入第一阴极区，第一阴极区24生成单质铜和盐酸，当铜离子浓度检测器6检测电解后的蚀刻废液中铜离子含量低于预设标准时，打开第一阀门71并关闭第二阀门72，电解后的蚀刻废液沿管道b53进入再生缸3；

s3、进入再生缸3内的蚀刻废液中一价铜离子和氧气反应如下：

再生缸：4cu⁺+o2+4h⁺＝4cu²⁺+2h2o

蚀刻废液中的一价铜离子被氧气氧化为二价铜离子后，蚀刻废液再通过管道d57流入药水盒11作为蚀刻药水原液；

s4、当铜离子浓度检测器6检测电解池2内经电解后的蚀刻废液铜离子浓度高于预设标准时，开启第二阀门72并关闭第一阀门71，经电解池2电解后的蚀刻废液经管道f52流入二次电解池4内并循环电解池2中化学反应过程，二次电解池4电解后的废液通过管道g51流入再生缸3中，并循环步骤s3。

蚀刻槽1内蚀刻废液成分为含铜150g/l，盐酸浓度为1mol/l，处理时，将蚀刻废液排入电解池1和二次电解池4中进行电解，经电解处理后，蚀刻废液含铜量为30g/l，盐酸含量为2.5mol/l。

本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。