一种从棕化液中回收铜的方法及装置和添加剂与流程

本发明涉及pcb废液处理领域，尤其涉及一种从棕化液中回收铜的方法及装置和添加剂。

背景技术：

棕化液是用于提高印制电路板多层印制电路内层铜面与聚合材料粘结力的处理液。提高多层板之间的接合力可以从两个人因素着手：一是提高粘接面的比表面积，二是形成一层有机金属转换膜。内层板经过棕化处理后，在铜表面形成一层均匀的蜂窝状的有机金属铜层，这种结构能增强与半固化树脂的结合力；同时在层压过程中，参与树脂固化需要交联反应，从而形成化学键，进一步增强与半固化树脂的结合力.棕化能防止铜进一步被腐蚀，保护铜线路，提高耐酸性，保证pcb多层板的质量和性能。

棕化过程是铜在一种酸性介质中，铜表面被氧化剂氧化成cu2o，形成的氧化亚铜膜层具有致密、完整、均匀、粗糙度一致等特点，为下一步有机金属转换膜的形成提供良好的物理结构。棕化液是一种呈棕绿色的酸性废水，ph在0.5-0.8之间，主要包括硅烷类化合物(特别是易水解成膜的硅烷类偶联剂)、唑吡咯等化合物、氧载体(如过氧化氢)、有机或无机酸、锌化合物和过氧化氢稳定剂。由于棕化液中含有唑吡咯和铜离子等物质，如处理未能达到排放要求，将会给生态环境和人们的健康带来极大的危害。特别重金属铜离子是一种难降解的有毒物质，易被水体中微生物和藻类吸收，并通过营养富集和生物链危害动植物及人类。而其中的氮唑等有机源易导致水体缺氧和富营养化，被人体吸收后可致癌，破坏血液循环和呼吸功能。因此为解决棕化废液中铜离子危害的问题、回收铜资源，目前已研究出多种处理方法，主要包括化学沉降法、电解法、吸附法、离子交换法、萃取法等。其中化学沉降法需要添加具有强螯合能力的络合物在ph较低的环境下得到铜沉淀，增加了工艺流程和设备投入，其它工艺往往需要升温运行，增加了能耗，反应产生的沉淀也增加了大量的固体废弃物，对后续处理增加了一些工艺技术难度。并且由于棕化废液中的二价铜离子是与溶液中的有机物络合在一起的，其电化学性能比较稳定，不容易直接被电解出来，现有技术还存在铜离子回收效率较低的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明中提一种从棕化液中回收铜的方法及装置和添加剂，能够快速从棕化废液中有效地电解出光亮的铜，旨在解决现有棕化废液回收处理存在铜离子回收效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种用于从棕化液中回收铜的添加剂，其中，按照质量份数计，包括以下组分：

次氯酸钠4-6；氯化钠9-11；聚丙烯酰胺1-3。

所述的用于从棕化液中回收铜的添加剂，其中，按照质量份数计，还包括以下组分：

聚乙二醇8-10。

所述的用于从棕化液中回收铜的添加剂，其中，按照质量份数计，还包括以下组分：

聚二硫二丙烷磺酸钠7-9。

一种从棕化液中回收铜的方法，其中，包括以下步骤：

调配添加剂；

在棕化废液中加入添加剂，混合均匀；

对棕化废液进行电解处理；

从棕化废液中筛出金属铜，其余废液排出；

所述添加剂采用如上所述的用于从棕化液中回收铜的添加剂。

所述的从棕化液中回收铜的方法，其中，所述调配添加剂步骤中，具体包括以下步骤；

将添加剂加入水中，制得添加剂水溶液。

所述的从棕化液中回收铜的方法，其中，添加剂水溶液中，各原料的浓度分别为：次氯酸钠：4-6g/l；氯化钠9-11g/l；聚丙烯酰胺1-3g/l；聚乙二醇8-10g/l；聚二硫二丙烷磺酸钠7-9g/l。

所述的从棕化液中回收铜的方法，其中，添加剂水溶液与棕化废液的体积比为1:2000。

所述的从棕化液中回收铜的方法，其中，所述电解过程中，电流密度为250-350a/m²，电解过程中进行曝气处理，采用石墨电极作为阳极，采用钛或钛合金板作为阴极，阴阳极极间距离为50-60mm，温度为20～30℃。

一种从棕化液中回收铜的装置，其中，包括添加剂调配缸、废液储存缸、搅拌装置、电解槽、阴阳极板、曝气装置；

所述废液储存缸用于存储棕化液废液，分别与添加剂调配缸和电解槽相连；所述搅拌装置设置于所述废液储存缸内；所述阴阳极板和曝气装置设置在所述电解槽内；所述电解槽上设置有废液排放口；

所述添加剂调配缸内添加有如上所述的用于从棕化液中回收铜的添加剂。

所述的从棕化液中回收铜的装置，其中，所述阴阳极板分为阳极板和阴极板，所述阳极板采用石墨电极，所述阴极板采用钛或钛合金板状电极；阴阳极极间距离设置为50～60mm。

有益效果：本发明所提供的从棕化液中回收铜的方法及装置和添加剂，能够快速地从棕化废液中有效地电解出光亮的铜，大大降低棕化废液中的含铜量。所述装置结构简单，操作方便，可以实现自动化生产。在棕化废液进行电解处理前加入本发明所提供的添加剂可以既高效地从棕化废液中提取出表面光亮的铜，而且无二次污染，使得电流效率高，电解出来的铜质量好。

附图说明

图1为本发明用于从棕化液中回收铜的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种从棕化液中回收铜的方法及装置和添加剂，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中提供一种从棕化液中回收铜的装置，如图1所示，所述装置为一电解装置，包括添加剂调配缸1、废液储存缸2、搅拌装置3、电解槽4、阴阳极板5、曝气装置6；

所述废液储存缸2用于存储棕化液废液，分别与添加剂调配缸1和电解槽4相连；所述搅拌装置3设置于所述废液储存缸2内；所述阴阳极板5和曝气装置6设置在所述电解槽4内；所述电解槽4上设置有废液排放口。

所述添加剂调配缸1用于调配添加剂并添加至废液储存缸2中，经过搅拌装置3的搅拌，使添加剂与废液储存缸2中的棕化废液混合后，棕化废液进入电解槽4内，在曝气条件下进行电解处理，从棕化废液中提取出表面光亮的铜，最后将废液排放至废水站。所述从棕化液中回收铜的装置结构简单，操控方便，可以设置为自动化装置，进一步提高回收铜的效率。

进一步地，所述阴阳极板5分为阳极板和阴极板，所述阳极板采用石墨电极，所述阴极板采用钛或钛合金板状电极。阴阳极极间距离设置为50～60mm，采用此间距，电解效率高。设置曝气装置，用于泵入臭氧，去除影响电解铜的有机物以及打断大量的络合键，使得更多的铜离子以游离的形式存在，有利于铜的提取。

所述添加剂调配缸1中可以采用现有技术中的添加剂配方，也可以采用本发明所提供的添加剂，所述添加剂既能高效地从棕化废液中提取出表面光亮的铜，而且无二次污染。

进一步地，所述从棕化液中回收铜的装置，还包括罐装有次氯酸钠的原料罐、罐装有氯化钠的原料罐、罐装有聚丙烯酰胺的原料罐；三个原料罐分别于所述添加剂调配缸1相连，用于为所述添加剂调配缸1提供原料。

进一步地，所述从棕化液中回收铜的装置，还包括罐装有聚乙二醇的原料罐或罐装有聚二硫二丙烷磺酸钠的原料罐；两个原料罐分别于所述添加剂调配缸1相连，用于为所述添加剂调配缸1提供原料。

采用上述原料罐的组合搭配，在棕化废液中添加所述添加剂的组合，能够快速地从棕化废液中有效地电解出光亮的铜，大大降低棕化废液中的含铜量，提高铜离子回收效率。

具体地，所述添加剂，按照质量份数计，包括以下组分：

次氯酸钠4-6；氯化钠9-11；聚丙烯酰胺1-3。

聚丙烯酰胺可以降低电解溶液中的阻力，氯化钠中的氯离子可以提高铜的韧性，细化结晶。在酸性条件下，利用次氯酸钠、氯化钠和聚丙烯酰胺的协同作用，破棕化废液中存在的络合现象，使得酸性的棕化废液中的铜离子可以直接被电解出来。

进一步，所述添加剂，按照质量份数计，还包括以下组分：

聚乙二醇8-10。

聚乙二醇可以加大阴极的极化，细化晶粒，使晶粒面向生长，能抑制杂质金属的电沉积，防止异常晶粒长大，同时能光滑尖锥晶粒的峰尖，避免粗糙过度。

进一步，所述添加剂，按照质量份数计，还包括以下组分：

聚二硫二丙烷磺酸钠7-9。

聚二硫二丙烷磺酸钠的整平性能用来提高铜的抗拉强度和延伸率；而且，利用聚乙二醇与聚二硫二丙烷磺酸钠的协同作用，使得电解出的铜质量更好。

本发明所提供的添加剂，整体配方简单，可以利用各物质的独特性能以及各物质之间的协同作用，使棕化废液能直接电解出有价值的金属铜。

本发明中还提供一种从棕化液中回收铜的方法，包括以下步骤：

调配添加剂；

在棕化废液中加入添加剂，混合均匀；

对棕化废液进行电解处理；

从棕化废液中筛出金属铜，其余废液排出。

其中，所述调配添加剂步骤中，具体可以包括以下步骤；

将添加剂加入水中，制得添加剂水溶液。

添加剂水溶液中，各原料的浓度分别为：次氯酸钠：4-6g/l；氯化钠9-11g/l；聚丙烯酰胺1-3g/l；聚乙二醇8-10g/l；聚二硫二丙烷磺酸钠7-9g/l。

将添加剂预先制成水溶液，可以使添加剂更好地与棕化废液混合，提高电解效率。添加剂水溶液添加量为，添加剂水溶液与棕化废液的体积比为1:2000。

所述电解过程中，电流密度为250-350a/m²，电解过程中进行曝气处理，采用石墨电极作为阳极，采用钛或钛合金板作为阴极，阴阳极极间距离为50-60mm，温度为20～30℃。

以下通过具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例1

电解用添加剂原料包括以下组分：

聚乙二醇9g，聚丙烯酰胺2g，次氯酸钠5g，聚二硫二丙烷磺酸钠8g，氯化钠10g。

按上述用量将各原料加入到添加剂调配缸中，加入1l水搅拌均匀得到电解用添加剂水溶液。废液储存缸中存有电解棕化废液2000l，其中铜含量21.6g/l，理论产铜为43.2kg。在废液储存缸中加入1l所述电解用添加剂水溶液，在搅拌装置的帮助下混合均匀。将废液储存缸中混合均匀的电解棕化废液用泵全部泵入电解槽内，进行电解处理。电解处理条件为，电流密度为300a/m²，曝气状态下进行。最后，实际得到的铜的质量为42.3kg，表面光亮，密度大，颗粒小，此时的电流效率为97.9％。经过处理后的棕化废液中，铜含量降低至0.88g/l。

实施例2

电解用添加剂原料包括以下组分：

聚乙二醇8g，聚丙烯酰胺1g，次氯酸钠4g，聚二硫二丙烷磺酸钠7g，氯化钠9g。

按上述用量将各原料加入到添加剂调配缸中，加入1l水搅拌均匀得到电解用添加剂水溶液。废液储存缸中存有电解棕化废液2000l，其中铜含量20.2g/l，理论产铜为40.4kg。在废液储存缸中加入1l所述电解用添加剂水溶液，在搅拌装置的帮助下混合均匀。将废液储存缸中混合均匀的电解棕化废液用泵全部泵入电解槽内，进行电解处理。电解处理条件为，电流密度为250a/m²，曝气状态下进行。最后，实际得到的铜的质量为38.99kg，表面光亮，密度大，颗粒小，此时的电流效率为96.5％。

实施例3

电解用添加剂原料包括以下组分：

聚乙二醇10g，聚丙烯酰胺3g，次氯酸钠6g，聚二硫二丙烷磺酸钠9g，氯化钠11g。

按上述用量将各原料加入到添加剂调配缸中，加入1l水搅拌均匀得到电解用添加剂水溶液。废液储存缸中存有电解棕化废液2000l，其中铜含量22.5g/l，理论产铜为45kg。在废液储存缸中加入1l所述电解用添加剂水溶液，在搅拌装置的帮助下混合均匀。将废液储存缸中混合均匀的电解棕化废液用泵全部泵入电解槽内，进行电解处理。电解处理条件为，电流密度为250a/m²，曝气状态下进行。最后，实际得到的铜的质量为44.19kg，表面光亮，密度大，颗粒小，此时的电流效率为98.2％。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。