一种处理来自电路板和／或基板制造的蚀刻废弃物介质的方法与流程

本发明关于一种处理来自电路板和/或基板制造的蚀刻废弃物介质的方法。此外，本发明关于一种配置为执行所述方法的电路板和/或基板制造工厂。此外，本发明关于离子交换处理的具体用途。因此，本发明可以关于电路板和/或基板制造的。特别地，本发明可以关于处理来自电路板和/或基板制造的含金属盐的介质的(特别是回收金属)。此外，本发明可以关于电路板和/或基板制造中的回收的(特别是提供排放质量中的废水)。

背景技术：

1、对于电路板和/或基板的生产，原则上需要大量金属，特别是重金属(例如铜、镍、金、银、钯、锡、铁)。因此，在制造过程中，含金属的残留物和含金属的介质(特别是溶液)分别出现在不同的处理中。

2、含金属(盐)的介质(以及待处理的废弃物和残留物浓缩物，分别)实质上源自电路板和/或基板制造中的两种不同处理：i)蚀刻处理(例如蚀刻铜箔)和ii)电镀处理(例如镀铜层)。此外，待处理含有金属(盐)的介质在来自蚀刻处理和来自电镀处理的冲洗处理期间出现。这些冲洗水仅含有低浓度的金属，尤其是铜。相反地，来自蚀刻处理和电镀处理的待处理的含金属(盐)介质包括相对高浓度的金属。

3、来自蚀刻处理的待处理的含金属(盐)介质通常包括金属盐，其中金属被化学键合(例如氯化铜，其中氯化物来源于盐酸)到酸的盐(来自蚀刻处理)。来自电镀处理的待处理的含金属(盐)介质通常亦含有金属盐，其中金属被化学键合到电解酸的盐(例如硫酸铜，其中硫酸盐来源于硫酸)。此外，来自电镀处理制备的含金属(盐)介质通常含有高浓度的外来金属，例如铁。

4、从所描述的含金属(-盐)的介质中回收金属的方法实质上是已知的。然而，只有高纯度形式的回收金属(例如，99％至99.99％，特别是大约99.9％纯度)对于电路板和/或基板制造是有意义的。这样的回收可以例如可以通过电解进行。然而，上述含金属(盐)的介质非常不适合此目的，因为纯金属(例如铜)的沉积受到阻碍或被复杂化。高浓度的酸、过氧化氢(和外来金属)会使高品质的电解失效。

5、出于这个原因，从电路板和/或基板制造的废弃物浓缩物习知地分别以耗成本、不环保且不耐用的方式被安置。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是能够对来自电路板和/或基板制造的废弃物介质(特别是来自蚀刻处理的)进行成本效益、环境友好和耐用的处理。

2、所述目的通过根据独立专利请求项的标的来解决。较佳实施例从附属专利请求项而来。

3、根据本发明的示例性实施方式，提供了一种处理来自电路板和/或基板制造的蚀刻(处理)废弃物介质的方法。所述方法包括：

4、i)提供蚀刻废弃物介质作为(特别是来自蚀刻处理的)待处理介质，其中待处理介质包括待处理的金属盐和酸，

5、ii)在离子交换处理中处理待处理介质，使所述待处理金属盐被金属盐交换，并且含金属盐的介质从所述待处理介质获得，因此

6、使第一处理循环流过离子交换处理，其中第一处理循环是(实质上)仅产出元素金属(例如使用电解处理)的第一(闭)回路。

7、特别地，所述方法可以进一步包括使第二处理循环流过离子交换处理，其中第二处理循环是(实质上)仅产出纯化水和/或贫金属盐浓缩物(例如使用反渗透处理)的第二(闭)回路。

8、根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种电路板和/或基板制造工厂，包括：

9、i)蚀刻处理模块，其生产蚀刻废弃物介质作为待处理介质，其中待处理介质包括待处理金属盐和酸，

10、ii)离子交换处理模块，被配置处理待处理介质，使待处理金属盐被金属盐交换，并且含金属盐的介质从待处理介质获得，

11、iii)第一处理循环(例如，经由电解模块被实现为流体输送系统)，流过离子交换处理模块，其中第一处理循环是实质上仅产出元素金属的第一闭回路，以及

12、iv)第二处理循环(例如经由反渗透模块被实现为流体输送系统)，流过离子交换处理，其中第二处理循环是实质上仅产出纯化水和/或贫金属盐浓缩物的第二闭回路。

13、根据本发明的又一示例性实施方式，提供了离子交换处理的使用，所述离子交换处理在第一闭回路处理循环中耦合到电解处理以及在第二闭回路处理循环中耦合到膜过滤处理以处理电路板和/或基板制造蚀刻废水，使得(实质上)仅元素铜、纯化水和/或贫重金属盐浓缩物被产出。

14、根据本发明的又一示例性实施方式，提供了一种用于调节上述方法和/或上述装置的处理控制装置。处理控制装置包括：

15、i)用于从运行处理中捕获至少一个处理参数(和实际值，分别)，特别是多个处理参数的数据库，

16、ii)数据模型单元，适用于储存至少一个预定处理参数(和目标值，分别)，特别是多个预定处理参数，以及iii)计算装置，适用于

17、a)将捕获的处理参数与预定的处理参数(以及多个彼此，分别)进行比较，

18、b)确定基于比较结果的控制操作(例如主动补偿实际值和目标值之间的差异)，以及c)执行预定的控制操作(例如调整流量等)。

19、根据本发明的再一示例性实施方式，提供了一种用于控制处理来自电路板和/或基板制造的蚀刻废弃物介质的方法的计算机程序产品，所述计算机程序产品在由一个人执行时一个或多个处理器(以及一个或多个计算机，分别)控制方法(如上所述)和/或装置(如上所述)和/或处理控制装置(如上所述)。

20、在本技术的上下文中，术语“含金属盐的介质”可以特别表示包括金属盐的任何(液体)介质。金属盐是金属和酸之间的化合物。这种金属的例子可以包括：铜、镍、金、银、钴、镉、镁、钠、钯、锡。酸的例子可以包括：硫酸、盐酸、亚硝酸、磷酸；其中金属盐相应地存在，例如如硫酸盐、氯化物、硝酸盐或磷酸盐。相应地，金属盐可以是例如硫酸铜或氯化铜。这可以作为金属离子和盐离子存在于含金属盐的介质中。除金属盐外，含金属盐的介质可包括例如其中金属盐被溶解的水溶液或酸性溶液。例如，除了水，介质还可以包括盐酸和/或硫酸。在一个示例中，含金属盐的介质源自电路板和/或基板的制造并且可以包括相应的残留物。此外，可以处理含金属盐的介质，使得实质上仅存在金属盐。在一个实例中，含金属盐的介质(实质上)不含(不期望的)外来金属(例如铁)。在另一个实例中，含金属盐的介质包括外来金属(的残留物)。术语“待处理介质”可以表示将在后续处理步骤中进一步被处理的介质。因此，待处理介质可以包括待处理的金属盐(例如，所述盐将被另一种盐交换)，并且，当待处理的金属盐被金属盐交换时，从所述待处理介质获得介质。在一个示例性实施例中，待处理的金属盐包括氯化铜并且金属盐包括硫酸铜。

21、在本技术的上下文中，术语“处理循环”可以特别表示以类似循环的方式连接的大量的处理步骤(和/或处理模块)。特别地，可以安排处理循环，使得一个第一步骤的产物被反馈到第二步骤，所述第二步骤是相对于第一步的上游处理。更特别地说，最后一步骤的产品被反馈作为回到第一步骤的输入。这样的实施例可以被称为闭回路处理循环。较佳地，执行闭回路处理循环使得不产生废弃物。这可以例如使用第三处理循环来实现，其中来自蚀刻处理的强酸在膜透析中被分离，然后经由富集步骤被反馈回蚀刻处理。在另一个实施例中，第一处理循环可以仅产出作为废品的元素金属(例如，通过使酸性介质流过离子交换处理，将固定的金属离子输送到生产元素金属的电解处理，并将贫金属的酸性介质反馈)，然而，其中元素金属是可以反馈到另一个制造过程所期望的产品。在另一个实施例中，第二处理循环可以作为废弃物仅产出纯化水和贫金属(因此易于排放)的盐浓缩物，例如，通过将另外的酸性介质流通过离子交换处理，通过反渗透处理，并返回到离子交换处理)。

22、在本技术的上下文中，术语“外来金属”可以特别表示存在于含金属盐的介质中(以溶解的方式)但(对于某些应用)不期望存在的金属。取决于应用情况，此类外来金属(及其离子，分别)的示例可能包括：铁(fe3+、fe2+)、铅(pb2+)、锡(sn2+)、钼(mo3+)、镍(ni2+)、钴(co2+)、铟(in3+)、镉(cd2+)、锌(zn2+)、铬(cr3+)、钠(na+)、钯(pd2+)。在一个实施例中，应处理含金属盐的介质，使得金属盐中的金属以元素形式存在并且可以再循环。外来金属可导致(例如通过电解)处理的干扰或失败，因此可建议预先去除外来金属。在一个示例性实施例中，含金属盐的介质来源于电镀处理，并且元素铜应从金属盐硫酸铜获得。由于电镀处理，含金属盐的介质可包括外来金属，特别是铁。外来金属可以作为外来金属盐(例如硫酸铁)的形式存在。这可严重干扰硫酸铜的电解(抑制铜在阴极的沉积)。在较低(残留)浓度下，在金属被还原(分别沉积)的同时，外来金属可在回收处理期间被氧化。

23、在本技术的上下文中，术语“含外来金属和金属盐的介质”可以特别表示包括含金属盐的介质(如上所述)和外来金属(如上所述)。在一个实施例中，含外来金属和金属盐的介质源自镀层。特别是，含有外来金属和金属盐的介质是高酸性介质(例如ph值<1)。这可以是由于含有外来金属和金属盐的介质包括高浓度(例如在100至200g/l范围内)的强酸，例如硫酸。

24、在本技术的上下文中，术语“处理”可以特别表示待处理介质(特别是具有至少一种不期望的特性的介质)在一个或多个处理步骤中被处理，使得处理过的介质(特别是不再包括不期望的特性的介质)存在。例如，待处理介质可以是含有金属盐的介质，其中至少一种金属盐是不期望的。相应地，待处理介质可以被处理(例如通过膜透析和进行化学反应)，使得作为处理后的介质的含金属盐的介质存在，其(实质上)不再包括不期望的金属盐。

25、在本技术的上下文中，术语“部分流”可以特别表示在(制造)处理中的介质(特别是液体介质)在某个(期望的)处理方向上进行。换言之，可以以期望的方式控制(制造)处理中的介质流动。术语“部分流”尤其可以关于相应的(制造)处理包括至少两个(来自不同的处理步骤)这样的流的事实。同一(制造)处理和同一工厂中的每个(较佳液体介质的)单一流可分别被表示为部分流。部分流可以是(具体地)生产的废弃物介质的受控流。至少部分流中的至少两个(特别是三个或更多个)可以被组合成总流。在一个实施例中，第一部分流分别包括处理的含金属盐的介质(例如，包括硫酸铜和盐酸)和来自电路板和/或基板制造的蚀刻处理的废弃物流，而第二部分流分别包括处理的含金属盐的介质(例如，包括硫酸铜、硫酸铁和硫酸)和来自电路板和/或基板制造的电镀处理的废弃物流。在一个示例中，这些可以被合并到一个总流中，然后总流被处理，例如以元素形式回收金属盐的金属。

26、在本技术的上下文中，术语“电路板和/或基板制造”可以特别表示用于制造电路板和/或基板的处理，所述处理在工厂中执行，例如电路板工厂。术语“电路板”可以特别关于印刷电路板(pcb)，而术语“基板”可以是例如本发明关于用于半导体芯片的基板，例如集成电路或有机中介层。电路板和/或基板的制造通常包括蚀刻处理以及电镀处理，其中通过蚀刻去除金属，使获得所期望的金属结构，其中电镀处理通过电镀设置金属。用于电路板和/或基板制造的起始材料实质上包括金属和电绝缘材料，通常是有机材料，例如树脂。所述处理的产品可以分别是成品电路板和基板，或也可以是中间产品。

27、在本技术的上下文中，术语“蚀刻处理”可以特别表示电路板和/或基板制造的处理，其包括蚀刻金属，特别是铜，从而提供所期望的金属(导电)结构。根据示例性实施例，所述处理可以如下执行：光阻保护不应所述被蚀刻掉的铜路径，而应所述被蚀刻掉的铜区域没有被光阻覆盖。首先，为此目的，整个铜层都涂有光阻。然后，透过光罩，光阻通过紫外光显影。光罩仅在光阻应保留的位置(即应提供所期望的导体迹线的位置)通过紫外光。在显影处理期间，抗蚀剂(和聚合物分别)在暴露于紫外光的位置发生交联。显影后，未曝光(和未显影)的光阻可以很容易地被洗掉。随后，面板(以及分别的部件载体预制件)被蚀刻。光阻保护导体迹线，而未被光阻覆盖的铜被蚀刻/去除。当蚀刻处理被完成时，光阻被分别去除和剥离(光阻是交联的和固体的)，并且留下导体痕迹。剥离的光阻可以稍后通过氯化铁被沉淀。

28、在本技术的上下文中，术语“电镀处理”可以特别表示在电路板和/或基板制造中进行电镀的处理。电镀可以表示金属沉淀物在装置上的电化学沉积。例如，当装置用作电路板和/或基板时，金属沉淀物(例如铜)可在其上分别用作导电层结构和导体迹线。此外，例如孔(通孔)可以通过横向电镀或通过电镀完全填充它们来被导电。在一个示例中，将电流施加到电解槽。在正极(阳极)处，应放置的金属(例如铜或镍)被定位，在负极(阴极)处，待涂的物体(例如电路板)被定位。通过电流，金属离子通过还原作用沉积在物体上。在一个示例中，所述处理可以被实现为一系列电解浴。电镀处理可以连续或不连续地(以分批方式)进行。通常，在此处理中会获得大量的含金属盐的介质作为废弃物浓缩物(“渗出物”)。由于所述方法，这通常包括外来金属和高酸含量，使金属(金属盐)的再循环习知地不可能以经济的方式进行。

29、在本技术的上下文中，术语“反应电池”可以特别表示能够从含金属盐的介质中回收以元素和高纯度形式的金属盐的金属的任何反应器。术语“回收”可以特别表示从含金属盐的介质(为了再利用的目的)中分别分开和隔离元素金属。反应电池的一个例子可以是电解电池。术语“电解”可以特别表示使用电流以实现化学氧化还原反应。因此，电解电池可以包括：用于提供电流的直流电压源，其与阴极(负极)和阳极(正极)耦合。电压源可导致阳极中的电子不足和阴极中的电子过剩。在一个实施例中，将含金属盐的介质添加到电解电池中，其包括作为金属的铜和作为外来金属的铁。铜具有更高的氧化还原电位(更贵重稀有)，因此分别在阴极被还原和被沉积。相反地，铁在阳极被氧化。在一个示例性实施例中，反应电池较佳包括多个(例如二十个)电解模块，其中元素金属(例如铜)被沉积在阴极处。在所述反应中，外来金属(电解质的)的氧化发生，其化学性质比待沉积的金属不那么贵重希有。在一个示例中，可以通过一系列电解浴来实现回收。回收可以被连续或不连续(分批)进行。

30、在本技术的上下文中，术语“离子交换处理”可以特别表示适合交换液体介质的离子的任何处理。术语“离子交换器”可以涵盖溶解的离子可以被相同电荷(正或负)的其他离子替代的材料(分别和装置)(参见下文进一步的详细描述)。

31、在本技术的上下文中，术语“透析”可以特别表示浓度驱动的膜处理用于从溶液中去除分子(特别是离子)。在一个实施例中，在膜的第一侧经由第一进料(透析液进料)提供含金属盐的介质，并且在膜的第二(相对于第一)侧经由第二进料(扩散液进料)提供另外的介质(例如水)。所述膜可以是半透性的并且使阴离子(例如氯化物)能够通过(阴离子膜)，而不能使阳离子(例如cu2+)通过。因此，阳离子被富集在含金属盐的介质中作为透析液，而阴离子被富集在另外的介质中作为扩散液。在氯阴离子的例子中，扩散液变成高酸性，因此也可以使用术语“酸透析”。

32、对于以下描述的膜透析，可以分别使用相同的膜或(较佳地)使用不同的膜。阴离子膜可以被例如以溴(br-)功能化，其中，载体材料可以是例如，pet或pvc。在某些情况下，含金属盐的溶液可以包括过氧化氢(h2o2)。在这种情况下，较佳地可以使用抗氧化膜，其基于例如聚醚醚酮(polyetheretherketone；peek)。

33、在本技术的上下文中，术语“再生”可以特别表示(选择性)离子交换器从第一操作状态转移到第二操作状态。特别地，在第一操作状态中，金属(特别是阳离子)被吸附在离子交换器(和分别在离子交换树脂)处。进一步特别地，在第二操作状态中，金属实质上被解吸。因此，在第二操作状态下，离子交换器是可操作的以再次被加载并且可以相应地再次呈现第一操作状态。有利地，再生可以重复多次。在一个示例中，通过再生介质，特别是再生酸，例如硫酸和/或盐酸进行再生。在再生处理中，再生介质可以解吸吸附的金属。纯化后的再生介质可再次使用。在另一个示例中，再生介质不必被纯化，使再生介质中的金属浓度随着通过离子交换器的每个(再生)循环而增加。这样，在本文件中，“再生”也可以是富集待回收的金属。

34、换句话说，根据一个实施例，金属浓度增加，而酸浓度降低。已经含有解吸金属离子的再生酸被重复使用，直到获得的酸浓度太低以致于不能从树脂中释放金属离子。然后，酸浓度降低，因为酸的质子(h+)持续留在树脂上。

35、在本技术的上下文中，术语“有价值的材料循环”可以特别表示多种有价值的材料(制造方法所需的物质，例如主要成分和/或起始材料/原材料)在制造过程(和工业工厂，分别)内恒定地(和分别连续地)被回收。特别地，来自单个处理步骤的多种有价值的材料被处理和/或回收，以再次被供应到单个处理步骤。有价值的材料分别离开处理步骤作为废弃物介质的成分和作为出现的残余物，但可以在处理内的处理内部处理之后被反馈回来。有价值的材料可能包括例如重金属，例如铜、镍、金等。这些可能出现在含金属盐的介质内的不同处理步骤中。出现的残余物可以被以部分流进行(介质的流动可以被具体控制)并且可以至少部分地被共同处理，使有价值的材料可以被回收。从最终(特别是通过处理总流)反馈到单个处理步骤的部分流中，分离流可以被分离，所述分离流又可以再次经由，例如，富集(和分别调整浓度)处理反馈到单个处理步骤和/或可以供应到部分流。

36、在本技术的上下文中，术语“排放质量中的介质”可以特别表示一种(液体)介质，它可以被允许按照法律标准和边界值进入废水处理厂和/或水生环境。在一个示例中，供应质量中的介质(实质上)不包括电路板/基板制造的主要成分，而仅由水、(非重金属)盐和(可能)有机材料组成。在较佳实施例中，供应质量中的介质不再(实质上)包括重金属。供应质量中的介质可能包括有机残留物，这些残留物可以例如，通过活性炭过滤器，在废水处理厂或例如污水处理厂中被去除。

37、在示例性实施方式中，排放质量中的介质包括废水处理厂中的排放质量。重金属的浓度可为15mg/l或更低，特别是铜的浓度可为0.5mg/l或更低(因此在例如，奥地利共和国的法定边界值范围内)，可以纯化排放质量中的介质(例如，在处理内部的废水处理厂中)，使可以将介质供应给水生环境。这种纯化可与重金属无关，但与有机物残留有关。这些可以被简单地去除，例如通过活性炭过滤器。例如，纯化后，作为有机化合物浓度的衡量标准，排放质量介质中的csb(化学需氧量)可低于300mg/l，特别是低于75mg/l(进一步特别是小于65mg/l)。如果氧气是氧化剂，则csb值可以规范可氧化物质的氧化所需的氧气量(以mg/l为单位)。例如，根据法律，所述边界值在奥地利为75mg/l。污水处理厂的csb边界值可变化很大，例如为300mg/l。

38、在本技术的上下文中，术语“处理控制装置”可以特别表示适合于执行处理控制的每个装置(或多个装置)，其中所述处理(至少部分地)关于电路板和/或基板制造。特别地，处理控制装置适于(至少部分地)分别控制和调节有价值的材料循环，其中生产的残余物被反馈以使得实质上不发生(重金属和/或酸)废弃物。为此目的，处理控制装置尤其可以包括数据库(单元)和数据模型单元，其中前者储存捕获的处理数据，而后者储存预期的期望处理数据。处理控制装置可以与多个感测器和测量装置耦合，以这种方式确定不同处理站的实际参数。此外，处理控制装置可以包括计算装置，所述计算装置将捕获的参数与期望的参数进行比较，并基于此确定并执行控制操作。在较佳实施例中，处理控制装置包括自学习算法(algorithm；ai)，通过所述算法可以分别持续改善处理的控制和调节。

39、在本技术的上下文中，术语“实质上”可以被解释为可以包括可忽略不计的残留物和/或污染，这些残留物和/或污染可不再是通过可接受的工所排除的。在一个实施例中，这些可忽略的残留物和污染分别是(有意地)不期望的，但不可再通过合理的努力来去除。例如，具有排放质量的介质实质上可不含重金属，这可分别表示可存在可忽略不计的残留物和污染(例如，在较低的百分比范围、每千分之一范围、或百万分之一(ppm)范围内)。本领域技术人员理解，尽管这些残留物和/或污染是不期望的，但它们仍然不能以具有可接受的技术努力的方式分离。特别是，术语“排放质量”可以表示“实质上”没有重金属，因为重金属浓度仅由残留物/污染组成，并且非常低以至于允许在水环境中排放。

40、在本技术的上下文中，术语“(印刷)电路板”(pcb)可以特别表示实质上板状的部件载体(其可以是挠性的、刚性的或半挠性的)，其通过层压多个导电层结构与多个电绝缘层结构而被形成，例如通过施加压力和/或通过供应热能。作为pcb技术的较佳材料，导电层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维，即所谓的预浸料或fr4材料。不同的导电层结构可以以期望的方式彼此连接，通过形成穿过层压板的通孔，例如通过激光钻孔或机械钻孔，并且通过用导电材料(特别是铜)填充它们，其中由此形成通孔作为通过开口的连接。除了可以嵌入印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板典型地被配置用于在板状印刷电路板的一个或两个相对表面上接收一个或多个部件。它们可以通过焊接连接到相应的主表面。这些部件也可以被嵌入。pcb的电介质部分可以包括具有增强结构的树脂(例如玻璃纤维或玻璃球)。在实施方式中，所述系统包括输出单元，所述输出单元被配置成提供：指示所设计的试样满足所述合规条件和/或部件承载件的所述性能的输出数据。在输出单元处，可以提供数据集，所述数据集描述所创建或所设计的试样并且可以包括制造所述试样所需的所有信息或指令。

41、在本技术的上下文中，术语“基板”可以特别表示与将安装在其上(如在芯片级封装(csp))的部件(特别是电子部件)具有实质相同尺寸的小型部件载体。特别地，基板可以表示用于电连接或电网络的载体，或者也可以表示与印刷电路板(pcb)相当的部件载体，但是具有明显横向和/或垂直布置的连接的更高的密度。例如，横向连接是导电路径，而垂直连接可以是例如钻孔。这些横向和/或垂直连接被布置在基板中并且可以用于以印刷电路板或中间印刷电路板提供封装部件或未封装部件(例如晶粒)，特别是ic芯片的电气和/或机械连接。因此，术语“基板”也包括“ic基板”。基板的介电部分可以包括具有增强颗粒的树脂(例如增强球体，特别是玻璃球体)。在实施方式中，合规输入单元被配置成对指示用户定义的合规条件的合规输入数据进行接收。因此，在设计试样时也可以考虑能够自由定义的用户要求。这增加了试样设计的灵活性。

42、基板或中介层可以由至少一个玻璃层(硅(si))或光结构化或可乾蚀刻的有机层组成。作为有机材料/有机层，例如可以使用环氧系增层材料(例如环氧系增层膜)或如聚酰亚胺、聚苯并噁唑、或苯并环丁烯功能化聚合物等高分子化合物。

43、在实施方式中，部件载体是层压型部件载体。在这样的实施例中，部件载体是由多层结构制成的复合材料，所述多层结构被堆叠并且通过施加压力和/或热量而被彼此连接。

44、在实施方式中，至少一个导电层结构包括由铜、铝、镍、银、金、钯、镁和钨组成的组中的至少一种。尽管典型地较佳是铜，但其他材料及其涂层形式也是可能的，特别是涂有超导电材料，例如石墨烯。

45、在本技术的上下文中，术语“重金属”可以特别表示密度大于5.0g/cm3(或者大于4.5g/cm3)的金属。这包括例如铜、镍、钴、金、银、钯、钨、锡、锌、铁、铅、铬、铑、镉等。按照这个定义，例如铝、硅、钠、钾、钙、镁等，不表示为重金属。

46、根据一个示例性实施例，本发明可以基于以下这样的想法，即如果离子交换处理被整合在两个闭回路处理循环之间，其中第一个处理循环仅产出元素金属，且第二处理循环仅产出纯化水和/或贫金属盐浓缩物，能够以高效和稳健的方式(在有价值的材料循环内)经济地、生态地和持久地处理电路板和/或基板制造的含金属盐蚀刻废介质。

47、已知地，来自电路板和/或基板制造的废弃物和废弃物浓缩物(富金属盐和酸)以耗成本、不生态的且不耐用的方式进行处理。蚀刻处理产出的废弃物通常是高酸性的，因此注定要用于被精心处理作为特殊废弃物。因此，以高品质的方式进行回收(这对于回收是强制性的)似乎是不可能以具有成本效益的方式的。

48、现在令人惊讶地发现，从含金属盐的废弃物介质中经济地回收(特别是元素金属)是可能的。处理之后，可以节省成本和精力，可以将回收的材料反馈到不同的处理步骤。例如，可以将元素铜直接送回电镀处理，而分离的酸可以馈送至蚀刻处理。在较佳实施例中，可以连续进行回收，使可以永久处理从不同处理步骤的产出的废弃物，并且可以将回收物直接提供给所述等单个处理步骤。

49、有利地，进行流的引导和处理使得高酸浓度不会干扰，但是酸本身作为处理过程的一部分被保持在有价值的材料循环中并且被反馈。由于这些处理可以是耗水的，因此纯化水可以有利地被反馈到不同的处理中。

50、虽然传统上来自电路板和/或基板制造的含金属盐的介质(其中由于高浓度的外来金属和酸)被认为是需要精心处理的废品，但现在对其进行了完全对比的描述，在一个和相同的生产处理中经济、效益地反馈金属和酸是可能的。

51、示例性实施例

52、根据一个示例性实施例，金属盐中的金属和待处理的金属盐中的金属是相同的金属。所述金属尤其是由以下各项组成的组中的至少一种：铜、镍、钴、锡、镉、镁、钠、银、金。因此，工业相关金属被效益地回收而不是被耗成本地排放。

53、根据另一个示例性实施例，金属盐(例如硫酸铜)中的盐和待处理的金属盐(例如氯化铜)中的盐是不同的盐。所述盐包括氯化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐中的至少两种。这可以具有以下优点：待处理的多种金属盐可以在处理内部地以灵活的方式转化为所期望的金属盐。

54、根据示例性示例，氯化铜形式的铜(作为待处理的金属盐)和作为酸的盐酸从蚀刻处理中出现作为待处理介质。高含量的氯离子促进了回收处理期间氯气的不可控形成，例如电解。此外，氯离子可在电解电极上共同沉积，从而对沉积铜的纯度被负面地影响。

55、根据另一示例性实施例，第一处理循环进一步包括：

56、i)将不同于所述酸的另外的酸(特别地，另外的酸包括由以下组成的组中的至少一种：硫酸(h2so4)、盐酸(hcl)、亚硝酸(hno3)、磷酸(h3po4))流通过离子交换处理，使得另外的酸从离子交换处理中去除金属(例如从离子交换树脂中解吸金属离子)，以提供含金属盐的介质(例如硫酸铜富集介质)(另外的酸也可以称为再生介质(其包括另外的酸/由另外的酸组成))，

57、ii)将含金属盐的介质输送到元素金属回收处理中以从含金属盐的介质中获得元素金属和另外的酸(例如通过电解)，和

58、iii)将(贫金属的)另外的酸(金属已作为元素金属去除)反馈到离子交换处理(作为再生介质)。

59、以这种方式，酸性介质(另外的酸)在第一处理循环的闭回路中流动。酸性介质的酸不必以耗成本的方式排放，而是保持在有价值的材料循环中。因此，第一处理循环的废品(实质上)只是元素金属，它实际上是一种有价值的回收材料。

60、另外的酸/酸性介质也可以称为离子交换处理的“再生介质”。这种再生介质可包括高酸浓度，特别是≥100g/l，进一步特别是≥200g/l，进一步特别是≥250g/l(例如硫酸)。

61、在一个示例中，其中金属是铜，待处理介质包括氯化铜，另外的酸包括硫酸，可以发生以下反应：

62、cucl2(在待处理介质中)->2cl-(在贫金属酸介质中)+cu2+(固定化)，然后

63、cu2+(固定)+h2so4(在其他酸中)->cuso4(在含金属盐的介质中)+2h+(固定)。

64、在再生处理期间，cu2+离子因此被两个h+离子交换，获得h2so4和cuso4的富集电解液，可直接用于电解(富金属电解液)。

65、除了描述的将氯化铜交换为硫酸铜的例子外，还可发生以下盐交换反应(分别与相应的酸)，例如(取决于离析物，两个方向都可以是可行的)：

66、

67、

68、

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70、

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72、

73、

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75、

76、

77、

78、

79、

80、

81、

82、根据进一步的实施例，元素金属回收处理包括电解处理，其中含金属盐的介质类似于进入电解处理的富金属电解质，并且其中另外的酸类似于离开电解处理的贫金属电解质。这可以提供无需额外努力即可提供适用于电解的介质之优点。元素金属可通过电解回收至纯度约为99.999％，这对于将其送回制造过程可以是必要的。

83、根据进一步的实施例，含金属盐的介质单独或与来自电路板和/或基板制造的其他含金属盐的介质组合被应用作为富金属电解质。这种流(或总流)的处理(和分别调整组成)可以包括以下特征中的至少一个：

84、i)通过过滤器，较佳是活性炭过滤器，从含金属盐的介质(电解质)中过滤有机成分。

85、ii)通过另外的离子交换器从含金属盐的介质(电解质)中分离(氧化的)外来金属(特别是铁)。这可具有含金属盐的介质被纯化为电解质的优点，而外来金属被获得作为其他处理步骤的原料。

86、iii)从含金属盐的介质(电解质)中分离酸(特别是硫酸)。这使得能够选择性地调整(重新调整)，其中分离的物质至少部分地以在方法内部地被重新使用。

87、根据另一个实施例，元素金属在反应电池中从含金属盐的介质中回收(特别是通过电解)。含金属盐的介质的元素金属(例如铜)应在反应电池中以(高)纯度形式回收，以重新供应到制造电路板和/或基板的处理中。特别是，将获得的元素金属反馈到电镀处理。

88、根据进一步的实施例，第二处理循环进一步包括：

89、i)使待处理介质流过离子交换处理，其中待处理介质被分离成金属和贫金属的(盐酸)酸性介质，然后金属保留在离子交换处理中(例如被离子交换树脂吸附)，

90、ii)在水处理过程中处理贫金属酸介质，使获得纯化水，并使用根据包括以下群组中的至少一个的纯化水：

91、a)将纯化水回馈至离子交换处理，

92、b)将纯化水反馈到进一步的电路板和/或基板制造过程(例如膜透析、稀释处理、冲洗水处理过程等)，

93、c)将纯化水排放作为排放质量中的水。

94、这可以提供这样的优势，即高酸性介质(通常以耗成本和非环境友好的方式排放)被效益地处理成纯化水。由于所描述的处理可能是非常耗水的，因此可非常期望连续地再循环处理水。

95、排放质量中的介质(水)不再(实质上)包括电路板/基板制造的主要成分(特别是不含重金属)，而仅由水、盐和有机材料组成。

96、根据另一个实施例，水处理过程包括膜过滤处理，特别是反渗透处理，其中渗透物包括纯化水，并且其中浓缩物包括盐浓缩物。这可以提供优势，即可以直接实施已建立的工业处理以产出可以在处理内部地被循环使用的纯化水。

97、术语“膜过滤”在本文中可以指已建立的水纯化处理，所述处理使用部分可渗透的膜从水中分离离子、不期望的分子和较大的颗粒。膜过滤的例子可以包括微滤、纳滤和反渗透。在反渗透中，可以使用施加的压力来克服渗透压。因此，反渗透可以从水中去除多种溶解和悬浮的化学物质以及生物物质(主要是细菌)。反渗透处理可以产出两种产品：渗透物(纯化水)和浓缩物(盐浓缩物，特别是金属盐)。

98、根据进一步的实施例，第二处理循环还包括：将盐浓缩物送回离子交换处理，使得盐浓缩物中的金属保留在离子交换处理中，从而提供贫金属的盐浓缩物.

99、盐浓缩物特别是金属盐浓缩物，其仍包括来自蚀刻处理的(重)金属。因此，金属盐浓缩物可不适合被排放。结果，并且为了进一步增加元素金属的产率，将盐浓缩物输送(优先是稀释，特别是用纯化水和/或冲洗水稀释)返回离子交换处理。现在，金属可以从稀释的金属盐浓缩物中再次被去除(例如被离子交换树脂吸附)，特别是在第二处理循环中的几个循环(例如三个、七个等)之后，金属盐浓缩物已经变成一种贫金属盐浓缩物。

100、根据进一步的实施例，贫金属盐浓缩物(实质上)不含重金属(特别是仅包括盐和可选的水/有机物)并且可以以低成本和环境友好的方式排放。

101、根据进一步的实施例，所述方法进一步包括：将硷(例如氢氧化钠)添加到贫金属酸介质中，其中贫金属酸介质的硷和酸形成盐浓缩物的盐(例如氯化钠)。这可以提供以成本效益的方式中和强酸的优点。

102、根据进一步的实施例，离子交换处理包括应用离子交换器，特别是其中离子交换器包括离子交换树脂。离子交换器可以被实现，例如作为填充有离子交换材料的柱，或作为溶液流过的膜。待交换的离子分别被结合和被吸附在离子交换材料上。在一个实例中，离子交换器包括选择性离子交换树脂，进一步特别是双功能化离子交换树脂。

103、在一个实施例中，离子交换器的离子交换树脂的载体材料包括聚苯乙烯。特别是，它包括两个功能团(双功能化离子交换树脂)，例如i)膦酸残基，和ii)磺酸残基。第一酸基包括比第二酸基更高的pks值。具有较高pks值的酸是较弱的酸，并且比具有较低pks值的酸(强酸)更勉强地进行热解。因此，在再生处理期间，异物金属可以更容易地被树脂解吸。

104、根据一个实施例，令人惊讶地证明，精确地使用具有两个功能团的特殊离子交换树脂能够实现金属(特别是铁)的(效益)解吸。

105、在示例性示例中，离子交换器被构造有两个阶段。第一离子交换器(上游)可包括强酸性离子交换树脂以吸附大部分金属。第二离子交换器(下游)可以包括弱酸性离子交换树脂，其吸附剩馀的金属(特别是吸附到贫金属的酸性介质具有排放质量(从重金属含量的角度来看)的程度)。

106、在示例性实例中，强酸性离子交换树脂可以吸附施加到树脂上的(任何)阳离子。因此，初始离子交换树脂可不是选择性离子交换树脂。然而，强酸性离子交换树脂可具有显著增加的吸附容量，这可被认为是有利的。在(不同)阳离子的量不显著的情况下，这种缺乏选择性可很好地发挥作用。弱酸性离子交换树脂可以选择性地吸附残留量的铜。在随后的处理步骤中，可以增加ph值。否则，在此处理中可引入钠离子，这将进一步污染电解液(并且初始离子交换树脂的容量也会降低，因为钠会吸附至树脂上)。

107、根据另一个实施例，离子交换处理包括应用液/液萃取。在一个较佳的实施例中，可以使用具有高闪点的烃类稀释剂作为萃取介质(烃类离子交换介质)来进行液/液萃取。这种烃稀释剂可以与各种金属阳离子形成水不溶性复合物，例如，铜。在离子交换处理中，可发生以下反应：2rh(org)+cu2+(aq)->r2cu(org)+2h+(aq)。

108、烃稀释剂因此可以像离子交换树脂一样起作用，因为它通过离子交换反应可逆地吸收阳离子(特别是铜)。此外，阳离子也被两个h+离子交换。

109、在一个实施例中，待处理的浓缩和脱酸介质(例如含氯化铜)流被用高闪点烃稀释剂(离子)萃取。两种液体互不混溶，但在离子萃取/交换处理期间，这两种液体会彼此紧密接触，例如通过混合(在离子交换处理/系统中)。通过混合，两种不混溶的液体以在液/液界面发生离子交换(转移)的方式彼此紧密接触。因此，阳离子(铜)将存在于高闪点烃稀释介质中，而阴离子(例如氯离子)将保留在新获得的贫金属酸性介质中。由于这两种介质互不混溶，它们会在一段时间后分离。这可以例如使用沉淀池(它可以是离子交换处理的一部分)来完成。(富含阳离子的)高闪点烃稀释剂然后可以用另外的酸(特别是硫酸)进一步再生(“汽提”)，从而使含金属盐的介质(电解质与例如硫酸铜)能够生产。由于含金属盐的介质和(贫阳离子)高闪点烃稀释剂也互不混溶，金属盐(硫酸铜)可以很容易地被分离，而高闪点烃稀释剂(烃萃取介质)可以以与离子交换树脂类似的方式重复使用。高闪点烃稀释剂(烃萃取介质)的示例性实例可以是5-壬基-柳醛肟(5-nonyl-salicylaldoxime)与2-羟基-5-壬基苯乙酮肟(2-hydroxy-5-nonylacetophenone oxime)以1:1的比例的混合物。

110、根据进一步的实施例，提供待处理介质被整合到第三处理循环中，所述第三处理循环是第三(闭)回路并且(实质上)不产出废弃物。以这种方式，来自蚀刻处理的酸性废弃物可以在同一个电路板/基板制造中效益地回收。

111、根据进一步的实施例，第三处理循环进一步包括：

112、i)通过膜透析从待处理介质去除酸，以提供待处理的贫酸的(酸性较低的)介质和酸性扩散液(特别是在酸富集处理中进一步酸富集酸性扩散液以获得酸富集的扩散液)，和

113、ii)将酸性扩散液和/或酸富集的扩散液反馈到蚀刻处理以(再次)生产待处理介质。

114、因此，不会生产酸性废弃物(排放困难且成本高昂)。相反的，来自蚀刻处理的酸被从待处理介质中分离出来，并且可以被反馈到蚀刻处理。

115、用于仅包括非常低浓度的金属盐(连同其他处理的进一步分离流)的酸性扩散液(在用于处理的膜透析步骤之后)可以在再次运输到蚀刻处理之前被富集(例如使用气体吸附)酸。替代地，可以将酸性扩散液供给到中央处理(例如冲洗水)。虽然酸可以在电路板和/或基板制造过程中重复使用，但金属盐(例如经由冲洗水处理)被富集并且可以被再次回收。在另一个实施例中，酸用作再生酸以生产氯化铁fecl3。

116、根据进一步的实施例，提供待处理介质包括：进行过氧化氢(h2o2)消除处理。待处理介质可含有氧化剂，例如来自蚀刻处理的过氧化氢。这些氧化剂可侵蚀膜透析和/或离子交换树脂的膜。氧化剂的还原和/或消除可以通过化学、热、电或催化的方式进行。过氧化氢消除可包括以下化学反应：2h2o2->2h2o+o2。例如，热分解发生在50-60℃左右。催化反应可以使用例如氯化铁(fecl3)作为催化剂进行，使用活性炭过滤器进行，或者可以使用称为过氧化氢酶的酶来诱导消除反应。一旦施加电位(电压)，就可能发生电分解。此外，可以使用任何还原剂如亚硫酸氢钠化学消除过氧化氢。

117、根据另一个实施例，处理被连续执行。这可以具有以下优点：发生连续富集待处理介质并且离子交换器可以分别特别效益地再生。

118、根据另一个实施例，所述方法还包括在离子交换处理之前(特别是在混合反应器中)稀释待处理介质。待处理的酸贫化介质仍可包括相当高的酸浓度。因此，进一步的稀释步骤可以是有利的/必要的。稀释还可包括使用来自电路板和/或基板制造的(处理过的)冲洗水和/或纯化水进行稀释。通过稀释贫酸的介质，ph值可增加，这会进一步增加离子交换处理的保留能力。因此，离子交换处理可以萃取/吸附更多的铜离子。

119、根据进一步的实施例，在所描述的处理期间可以节省大约40％的hcl。

120、根据进一步的实施例，输出流(产出的产品、废品)可以是盐酸(约10％)、排放质量中的水、反渗透的浓缩物(特别是贫金属盐)和99.999％纯铜。

121、根据下文中要描述的实施方式的示例，本发明的以上限定的方面和另外的方面将变得明显，并且将参考实施方式的示例进行说明。