一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统与工艺技术方案

本申请涉及蚀刻液回收技术领域，具体公开了一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统与工艺。一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，包括阳极板、阴离子交换膜、阴极板、电源，所述阳极板为核壳结构纳米碳纤维材料；所述核壳结构纳米碳纤维材料内层为软模板矿物质油，外层为聚丙烯腈和二甲基硅烷的混合物；所述电源为光伏太阳能发电板及相应的储能电池组。本申请的一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜工艺，不会产生氯气，且可以得到高纯度的电解铜，得到的电解铜的纯度可以达到99.68

【技术实现步骤摘要】
一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统与工艺


[0001]本申请涉及蚀刻液回收
，更具体地说，它涉及一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统与工艺。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，如手机、汽车、新能源、航空航天等先进的电子产品的增加，电路板作为各种电子元器件的封装中必不可少的基础产品，市场需求非常大，我国从90年的几百家小加工厂发展到现在的4000多家中大型生产企业，年产量4
‑
5亿平方以上，规模产能全球第一，其生产过程中使用盐酸+氯化氨+氧化剂和护岸剂为铜板蚀刻剂，也称酸性蚀刻液，饱和铜离子后失效外排，因此会产生大量盐酸氯化铜蚀刻废液，铜离子含量约为150克/升，属危险废物，污染非常严重，因此国家鼓励再生利用，减少排放。
[0003]酸性蚀刻液的回收与再生方法有化学再生法和电解再生法。化学法能够再生酸性蚀刻废液和回收废液中的铜，但是化学法不能让这两个反应同时进行的，而且在回收过程中会使用大量的化学物质及水，铜回收率也相对较低，因此化学再生法逐渐被淘汰。
[0004]最常用的电解法为离子膜电解法，离子交换膜分隔成多个阳极室和多个阴极室，通过电解把失效的酸性蚀刻液中高浓度的铜离子转移到阴极室，从而电解沉积回收铜；铜离子降解到一定的浓度，同时吸收阳极室电解产生的氯气，把蚀刻废液中的Cu
+
氧化为Cu
2+
，从而实现蚀刻液的再生。
[0005]针对上述相关技术，申请人发现，阳极区有大量有毒的氯气产生，要求完全吸收比较困难，会造成二次污染。

技术实现思路

[0006]为了减少氯气的产生，本申请提供一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统与工艺。
[0007]第一方面，本申请提供一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，采用如下的技术方案：一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，包括阳极板、阴离子交换膜、阴极板、电源，所述阳极板为核壳结构纳米碳纤维材料；所述核壳结构纳米碳纤维材料内层为软模板矿物质油，外层为聚丙烯腈和二甲基硅烷的混合物；所述电源为光伏太阳能发电板及相应的储能电池组。
[0008]通过采用上述技术方案，用软模板矿物质油与聚乙烯吡咯烷酮的混合物作为内核，用聚丙烯腈和二甲基硅烷的混合物作为外壳制备核壳结构纳米碳纤维材料，得到的纳米碳纤维材料的析氯电位高；而且高温碳化后，内层矿物质油分解汽化形成类中空结构，气体的扩散使得外壳层产生丰富的微孔，与此同时外层中的二甲基硅烷分解为二氧化硅均匀地镶嵌在聚丙烯腈衍生的碳层中，使得纳米碳纤维材料具有多孔结构，且拥有高的比表面
积，电化学活性面积高，为亚铜离子的氧化提供了更多的化学活性点位，且增加了亚铜离子的扩散时间。使得，在低于阳极析氯电位的电流下就可以实现阳极的电解氧化，有效避免了氯气的产生，减少环境污染。
[0009]另外，采用光伏太阳能发电板及相应的储能电池组作为电源，可以有效减少能耗，且太阳能属于清洁可再生能源，既能再生盐酸蚀刻液及回收铜又能降低企业能耗指标，还能减少碳排放。
[0010]优选的，所述核壳结构纳米碳纤维材料的制备方法为：1)将聚丙烯腈与二甲基硅烷溶解在有机溶剂中，作为壳层溶液；2)将聚乙烯吡咯烷酮溶解在有机溶剂中，并与石蜡油混合，作为核层溶液；3)采用同轴静电纺丝技术进行纺丝得到静电纺丝纤维膜；4)将制备的静电纺丝纤维膜先后在氮气氛围、空气氛围煅烧，得到核壳结构纳米碳纤维材料。
[0011]通过采用上述技术方案，采用同轴静电纺丝技术，以聚丙烯腈为前驱体，制备核壳结构的纳米碳纤维材料，简单、方便，得到的纳米碳纤维材料核壳结构明显，有效抑制阳极析氯。
[0012]优选的，所述聚丙烯腈与二甲基硅烷的重量比为(8
‑
10)：1。
[0013]通过采用上述技术方案，调控聚丙烯腈与二甲基硅烷的配比，从而调控二甲基硅烷分解的二氧化硅在聚丙烯腈衍生的碳层中的镶嵌比例，使得纳米碳纤维材料的电性能与比表面积达到平衡，在保证电性能的前提下，更大程度的提高比表面积。
[0014]优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮与石蜡油的重量比为(3
‑
5)：1。
[0015]通过采用上述技术方案，石蜡油的主要作用是分解汽化，在外层形成孔结构，聚乙烯吡咯烷酮的主要作用维持内层的结构，对外层进行支撑，对聚乙烯吡咯烷酮与石蜡油的配比进行调控，以达到更好的核壳结构。
[0016]优选的，所述壳层溶液中还包括碳纳米管。
[0017]优选的，所述碳纳米管与聚丙烯腈的重量比为1：(10
‑
12)。
[0018]丙烯腈基的碳纳米纤维的具有强的疏水性，且对亚铜离子的电化学氧化活性较低，通过采用上述技术方案，用碳纳米管对碳纳米纤维进行掺杂处理，显著改善电极的表面亲水性，实现对溶液中铜的回收，并有效抑制氯气的生成。
[0019]第二方面，本申请提供一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜工艺，采用如下的技术方案：一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜工艺，利用上述利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，工艺流程为：将盐酸蚀刻废液通入电解槽，阴极发生电解反应：Cu
2+
+e
‑
→
Cu
+
；Cu
+
+e
–
→
Cu；阳极发生氧化反应：Cu
+
→
Cu
2+
+e
‑
；经阴极电解降铜后的蚀刻液循环至阳极区作为阳极液，在电解时阳极液中的Cu
2+
经阴极膜往阴极迁移，循环五次以上；在阳极氧化后的溶液调配后返回蚀刻工序使用。
[0020]通过采用上述技术方案，阴极采用分步电解法，三步的电位逐级递减，一级电解主要发生的反应是Cu
2+
+e
‑
→
Cu
+
，二级、三级电解主要进行Cu
+
+e
–
→
Cu的反应，能够在较小的电流密度下得到高纯度的电解铜；同时，控制阳极电位使在小于析氯的极限电流密度下电解
氧化再生酸性蚀刻液，避免氯气的产生。
[0021]优选的，所述电解槽电流为200A/m2。
[0022]优选的，所述阴极电沉积后Cu浓度控制在50
‑
60g/L。
[0023]通过采用上述技术方案，阴极电沉积后Cu浓度控制在50
‑
60g/L，具体可以为50g/L、55g/L、60g/L等；控制阴极电沉积后Cu浓度，避免Cu浓度过高而抑制阴极的电解反应。
[0024]优选的，当阳极液中Cu
2+
浓度低于60g/L时，新的盐酸蚀刻废液再次进入电解槽，实现连续处理。
[0025]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用软模板矿物质油与聚乙烯吡咯烷酮的混合物作为内核，用聚丙烯腈和二甲基硅烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，包括阳极板、阴离子交换膜、阴极板、电源，其特征在于，所述阳极板为核壳结构纳米碳纤维材料；所述核壳结构纳米碳纤维材料内层为软模板矿物质油与聚乙烯吡咯烷酮的混合物，外层为聚丙烯腈和二甲基硅烷的混合物；所述电源为光伏太阳能发电板及相应的储能电池组。2.根据权利要求1所述的一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，其特征在于：所述核壳结构纳米碳纤维材料的制备方法为：1）将聚丙烯腈与二甲基硅烷溶解在有机溶剂中，作为壳层溶液；2）将聚乙烯吡咯烷酮溶解在有机溶剂中，并与石蜡油混合，作为核层溶液；3）采用同轴静电纺丝技术进行纺丝得到静电纺丝纤维膜；4）将制备的静电纺丝纤维膜先后在氮气氛围、空气氛围煅烧，得到核壳结构纳米碳纤维材料。3.根据权利要求2所述的一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，其特征在于：所述聚丙烯腈与二甲基硅烷的重量比为（8
‑
10）：1。4.根据权利要求2所述的一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮与石蜡油的重量比为（3
‑
5）：1。5.根据权利要求2所述的一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，其特征在于：所述壳层溶液中还包括碳纳米管。6.根据权利要求5所述的一种利用光伏太阳能再生盐酸蚀刻液回收铜系统，其特征在于：所述碳纳米管与聚丙烯腈的重量比为1：（10

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠，王晓俊，刘文祥，王晓豪，
申请(专利权)人：深圳市中冠环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：