一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法技术

本发明专利技术属于印刷电路板蚀刻加工技术领域，公开了一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，电解池的阳极室流入阳极入液流股、流出阳极出液流股，电解池的阴极室流入阴极入液流股、流出阴极出液流股；阳极出液流股分为再生蚀刻液流股和再生蚀刻液分支流股，阴极入液流股、阴极出液流股形成阴极室外循环流股在阴极室外循环，再生蚀刻液分支流股汇入阴极室外循环流股，阴极室外循环流股分出阴极液分支流股，阴极液分支流股汇入蚀刻液流股作为阳极入液流股进入阳极室再生。本发明专利技术采用简单的单电解槽工艺再生酸性氯化铜蚀刻液，在电解过程中避免气体析出和盐酸的消耗，并且以高纯度铜板的形式回收铜，提高生产效率、充分利用资源和保护环境。

An acidic copper chloride etching solution in situ electrolytic regeneration and copper recovery method

The invention belongs to the technical field of printed circuit board etching, discloses an acidic copper chloride etching solution in situ electrolytic regeneration and copper recovery method, the anode chamber of the electrolytic tank into the anode into the stream, the stream flows out of the anode and cathode of the electrolytic tank flows into the cathode chamber into the liquid stream and a liquid stream flow out of the cathode anode flow; stock shares and branch streams for regeneration of etching solution regeneration etching liquid flow into the liquid stream, the cathode cathode liquid stream to form a cathode outside recycle streams circulating in the cathode outside, etching liquid flows into the regeneration branch of outdoor cathode recycle streams, cathode recycle streams into outdoor cathodic branch stream, cathodic branch shares into the etching liquid stream as the anode into the liquid stream into the anode chamber. The invention adopts a single electrolysis process is simple regeneration of acidic copper chloride etching solution, avoid gas precipitation and hydrochloric acid consumption in the electrolysis process, and the recovery of copper in the form of high purity copper, improve production efficiency and make full use of resources and protect the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法
本专利技术属于印刷电路板蚀刻加工
，具体来说，是涉及一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生及铜回收方法。
技术介绍
印刷电路板是各种电子产品的基础部件，其生产过程中的重要一环是用化学腐蚀方法刻蚀掉铜箔板上电路需要之外多余的铜(一般在60～70％)。酸性氯化铜和碱性氯化铜蚀刻液为目前使用最多的蚀刻剂，其中酸性氯化铜蚀刻液因为具有侧蚀小等特点特别适合刻蚀精度要求高的印刷电路板产品，被大量的印刷电路板工厂越来越多地使用。蚀刻加工时发生的化学反应是，蚀刻液中一个二价铜离子将铜箔板上一个金属铜原子氧化，生成二个一价铜离子。故随蚀刻的进行，蚀刻液中总铜和一价铜离子浓度增加，将会造成蚀刻能力逐渐下降。为保持理想的刻蚀能力，通常做法是对一部分蚀刻液进行化学再生，即向蚀刻液中添加化学氧化剂将一价铜氧化为二价铜。化学再生后的蚀刻液重复使用，而另一部分未再生的蚀刻液成为蚀刻废液。每刻蚀加工一平方米印刷电路板约产生2-2.5L含铜量为100-150g.L-1的蚀刻废液。印刷电路板工厂中产生的铜蚀刻废液一般要送到废液处理厂用中和沉淀法、置换法、萃取法等化学方法处理回收铜。但这些处理方法从废液中回收的铜是以化合物的形式，产品价值低，且处理过程中要消耗大量化学药剂。另外，由于各化学回收法本身的技术局限，有相当一部分铜未得到回收，而是被排入环境。为解决化学法再生酸性氯化铜蚀刻液带来的诸多问题，研究者早就设想用电解方法再生蚀刻液，即将刻蚀生成的一价铜中的一半在电解池的阳极氧化为二价铜离子，而另一半在阴极还原为金属铜。经过这样的电解处理，蚀刻液恢复了最初的蚀刻能力，可以循环使用，而从铜箔板上被蚀刻掉的铜能以金属铜形式得到回收。Ott[1]等提出的电解再生工艺中，采用旋转阴极，阴极上沉积的铜粉被刮刀刮下回收，电解后的蚀刻废液需补充化学药剂后做为再生蚀刻液循环使用。Tri-Star公司[2]的电解再生装置采用单阳极、四阴极结构，每小时能在阴极上析出8kg金属铜。但电解池操作电压较高(6V-8V)，容易析出氢气和氯气。Cemco公司[3]在售的酸性氯化铜蚀刻液电解再生装置与Tri-Star公司的装置相似,以氧化还原电位控制自动化间歇操作，回收铜粉，操作中需要10℃以下的冷却水。Oxley[4]提出的一个电解工艺中，阴极液和阳极液均来自同一蚀刻废液槽，并经电解后流回蚀刻废液槽。但实际上阴极不大可能选择性地将溶液中一价铜离子沉积，所以最终得到的再生蚀刻液恐难满足蚀刻要求。为解决阳极析气和回收的铜粉夹带液体等问题，Oxley等[5]曾提出一套带双电解池、多个缓冲槽和多回路连接的酸性氯化铜蚀刻液电解再生回收工艺。但其设备和操作均较复杂。Hillis[6]的电解工艺中，蚀刻液在刻蚀槽和电解池阳极室间循环，阴极液在阴极室自循环，并且储槽中有流股向阴极室补充蚀刻液。但操作中需持续补充浓盐酸以维持中固定的盐酸浓度，说明电解中有析氯和析氢。曾振欧[7]采用Ir-Ta阳极和不锈钢阴极的电解池处理酸性氯化铜蚀刻液，发现在小电流密度操作时可避免氯气的析出。蒋玉思等[8]采用小阴极、大阳极的阳离子交换膜电解池以及蚀刻废液分别向阳极室和阴极室分配的流程处理酸性氯化铜蚀刻液，可以成功再生蚀刻液并回收铜粉，但电解中有氯气析出和盐酸消耗。徐海清等[9]采用小阴极、大阳极的阴离子交换膜电解池，以间歇操作、电流分四步递减的方式处理酸性氯化铜蚀刻液，可以再生蚀刻液并回收铜板，但仍有氯气和氢气析出且操作复杂。已经报道的电解处理酸性氯化铜蚀刻液方法，或有氯气、氢气等有害危险气体析出，或以铜粉形式回收铜易夹带杂质需要离心脱液，或技术流程和操作复杂。所以到目前为止，还极少有印刷电路板加工企业使用电解再生方法处理酸性氯化铜蚀刻液。[1]OttR,ReithR,Methodandapparatusforregenerationofacopper-containingetchingsolution.[P].US4508599,1985.[2]Tri-StarTechnologiesCompany,Inc.CupricChlorideEtchRegeneration,1997.[3]http://www.cemco.com/regen.htm[4]OxleyJE，Electrolyticregenerationofacidcupricchlorideetchant,[P].US5421966,1995[5]OxleyJE,S.RJ,P.RA,ApparatusandaprocessforregeneratingaCuCl2etchant.[P].US5705048,1998.[6]HillisMR,Methodfortheelectrolyticregenerationofetchantsformetal,[P].US4468305,1984[7]曾振欧,李哲,杨华,赵国鹏,铱–钽氧化物涂层阳极氧化再生酸性蚀刻液,电镀与涂饰,2010，29，29-32.[8]蒋玉思,黄奇书,张建华等,印制电路板酸性蚀刻废液的膜电解再生,环境污染与防治,2011,33(8)，53-56[9]徐海清钟洪胜赵国鹏等，膜电解法在线再生酸性蚀刻液及回收铜新技术，环境工程学报，2013,7(10)，3985-3991
技术实现思路
本专利技术的目的是克服以往酸性氯化铜蚀刻液电解再生方法的缺点，提供一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，采用简单的单电解槽工艺再生酸性氯化铜蚀刻液，在电解过程中避免气体析出和盐酸的消耗，并且以高纯度铜板的形式回收铜，能够满足提高生产效率、充分利用资源和保护环境的需要。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：第一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，该方法基于电解池进行，所述电解池由阳极、阳极室(1)、阴极、阴极室(3)以及分割阳极室(1)与阴极室(3)的隔膜或阴离子交换膜(2)构成；所述阳极室(1)流入阳极入液流股(5)、流出阳极出液流股(6)，所述阴极室(3)流入阴极入液流股(10)、流出阴极出液流股(9)；所述阳极出液流股(6)分为再生蚀刻液流股(7)和再生蚀刻液分支流股(8)，所述再生蚀刻液流股(7)进入再生蚀刻液储槽或直接用于刻蚀印刷电路板，所述再生蚀刻液分支流股(8)汇入所述阴极出液流股(9)后作为阴极室外循环流股(12)，所述阴极室外循环流股(12)再分为阴极入液流股(10)和阴极液分支流股(11)，所述阴极入液流股(10)进入所述阴极室(3)进行铜沉积，所述阴极液分支流股(11)汇入蚀刻液流股(4)作为阳极入液流股(5)进入所述阳极室(1)再生。其中，所述再生蚀刻液分支流股(8)和所述阴极出液流股(9)汇入阴极液槽(13)中进行混合，所述阴极室外循环流股(12)由所述阴极液槽(13)流出。其中，设定所述蚀刻液流股(4)流量为蚀刻液处理量QL/h，所述再生蚀刻液分支流股(8)和所述阴极液分支流股(11)的流量在循环过程中始终相同，均为0.03Q～0.05QL/h；所述阴极入液流股(10)的流量为0.1Q-0.5QL/h。第二种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，该方法基于电解池进行，所述电解池由阳极、阳极室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，该方法基于电解池进行，所述电解池由阳极、阳极室(1)、阴极、阴极室(3)以及分割阳极室(1)与阴极室(3)的隔膜或阴离子交换膜(2)构成；所述阳极室(1)流入阳极入液流股(5)、流出阳极出液流股(6)，所述阴极室(3)流入阴极入液流股(10)、流出阴极出液流股(9)；其特征在于，所述阳极出液流股(6)分为再生蚀刻液流股(7)和再生蚀刻液分支流股(8)，所述再生蚀刻液流股(7)进入再生蚀刻液储槽或直接用于刻蚀印刷电路板，所述再生蚀刻液分支流股(8)汇入所述阴极出液流股(9)后作为阴极室外循环流股(12)，所述阴极室外循环流股(12)再分为阴极入液流股(10)和阴极液分支流股(11)，所述阴极入液流股(10)进入所述阴极室(3)进行铜沉积，所述阴极液分支流股(11)汇入蚀刻液流股(4)作为阳极入液流股(5)进入所述阳极室(1)再生。

【技术特征摘要】
1.一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，该方法基于电解池进行，所述电解池由阳极、阳极室(1)、阴极、阴极室(3)以及分割阳极室(1)与阴极室(3)的隔膜或阴离子交换膜(2)构成；所述阳极室(1)流入阳极入液流股(5)、流出阳极出液流股(6)，所述阴极室(3)流入阴极入液流股(10)、流出阴极出液流股(9)；其特征在于，所述阳极出液流股(6)分为再生蚀刻液流股(7)和再生蚀刻液分支流股(8)，所述再生蚀刻液流股(7)进入再生蚀刻液储槽或直接用于刻蚀印刷电路板，所述再生蚀刻液分支流股(8)汇入所述阴极出液流股(9)后作为阴极室外循环流股(12)，所述阴极室外循环流股(12)再分为阴极入液流股(10)和阴极液分支流股(11)，所述阴极入液流股(10)进入所述阴极室(3)进行铜沉积，所述阴极液分支流股(11)汇入蚀刻液流股(4)作为阳极入液流股(5)进入所述阳极室(1)再生。2.根据权利要求1所述的一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，其特征在于，所述再生蚀刻液分支流股(8)和所述阴极出液流股(9)汇入阴极液槽(13)中进行混合，所述阴极室外循环流股(12)由所述阴极液槽(13)流出。3.根据权利要求1所述的一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，其特征在于，设定所述蚀刻液流股(4)流量为蚀刻液处理量QL/h，所述再生蚀刻液分支流股(8)和所述阴极液分支流股(11)的流量在循环过程中始终相同，均为0.03Q～0.05QL/h；所述阴极入液流股(10)的流量为0.1Q-0.5QL/h。4.一种酸性氯化铜蚀刻液原位电解再生及铜回收方法，该方法基于电解池进行，所述电解池由阳极、阳极室(1)、阴极、阴极室(3)以及分割阳极室(1)与阴极室(3)的隔膜或阴离子交换膜(2)构成；所述阳极室(1)流入阳极入液流股(5)、流出阳极出液流股(6)，所述阴极室(3)流入阴极入液流股(10)、流出阴极出液流股(9)；其特征在于，所述阳极出液流股...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇新，常艳，刘梦真，张文，黄成德，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12