本發(fā)明涉及電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解反應(yīng)系統(tǒng)、酸性蝕刻液再生及提銅工藝。

背景技術(shù)：

線路板行業(yè)的線路蝕刻過程會(huì)產(chǎn)生大量的蝕刻廢液，蝕刻廢液是國家嚴(yán)控的危險(xiǎn)廢物，含重金屬、酸和氧化劑，其中重金屬主要為銅，銅含量最高可達(dá)160克每升。目前的通用做法是將這些廢液由具有危險(xiǎn)廢物經(jīng)營許可證的單位通過汽車運(yùn)輸?shù)奖緩S處理，回收銅，尾液經(jīng)污水處理后排放，提銅工藝主要是中和法與置換法，都屬于化學(xué)方法，并且提取銅的同時(shí)需要加入新的化學(xué)物料，對(duì)周圍環(huán)境造成極大危害。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，一種蝕刻廢液再生循環(huán)、提銅系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，許多規(guī)?；木€路板企業(yè)開始嘗試這種名義上的清潔環(huán)保設(shè)備，該設(shè)備的宗旨是要實(shí)現(xiàn)蝕刻液循環(huán)使用，提銅和再生都在線完成，無排放。但實(shí)際情況是目前投入使用的這類設(shè)備均無法達(dá)到全部在線循環(huán)，有不低于一半的蝕刻液經(jīng)提銅后被排放而無法全部再生，而且這類設(shè)備在再生電解過程中又產(chǎn)生大量的氯氣，氯氣是有毒氣體，為了防止氯氣危害，系統(tǒng)又增加了氯氣的亞鐵吸收和堿吸收裝置，這些裝置不僅增加設(shè)備成本，同時(shí)運(yùn)用時(shí)又產(chǎn)生了新的危險(xiǎn)廢物，這些新增的危險(xiǎn)廢物加上前面排放的一半廢蝕刻液，廢物的總量已經(jīng)超過蝕刻廢液的總量了，和環(huán)保宗旨是背道而馳的。

可見現(xiàn)有技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要針對(duì)上述的問題，提供一種無氯氣產(chǎn)生的電解反應(yīng)系統(tǒng)、酸性蝕刻液再生及提銅工藝。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明的電解反應(yīng)系統(tǒng)，包括：電解槽，電解槽內(nèi)設(shè)置用于放置陰極板的陰極室和用于放置陽極板的陽極室，所述陽極室采用陽離子膜包圍，所述陽離子膜使得陰極室和陽極室相互隔離；

所述陰極室內(nèi)容置蝕刻廢液，陽極室內(nèi)容置稀硫酸。

進(jìn)一步的，所述電解反應(yīng)系統(tǒng)還包括：陽極液調(diào)節(jié)槽，廢液儲(chǔ)罐和再生液調(diào)節(jié)罐；

所述陽極液調(diào)節(jié)槽的出口與陽極室的入口連接；陽極室出口與陽極液調(diào)節(jié)槽的入口連接，從而形成陽極液的閉路循環(huán)；

所述廢液儲(chǔ)罐的出口與陰極室的入口連接，陰極室的出口與再生液調(diào)節(jié)罐連接。

進(jìn)一步的，所述陰極室和陽極室間隔設(shè)置為多組。

進(jìn)一步的，所述陽離子膜的厚度為0.6-0.7mm。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括氧氣導(dǎo)管，所述氧氣導(dǎo)管連通陽極室及陰極室，將由陽極產(chǎn)生的氧氣注入到陰極室中。

進(jìn)一步的，所述陽極板為析氧型dsa銥鈦陽極板，所述陰極板為鈦電極板。

采用上述電解反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行的無氯氣產(chǎn)生的酸性蝕刻液再生及提銅工藝，包括以下步驟：

步驟1)將稀硫酸加入陽極室內(nèi)，待再生的蝕刻廢液加入陰極室中；

步驟2)連通電源進(jìn)行電解；

步驟3)電解過程在陽極室中不斷補(bǔ)充水，以保持陽極室酸度的平衡。

進(jìn)一步的，電解過程的電流密度為3-4a/dm²；所述稀硫酸的濃度范圍為10％-30％。

優(yōu)選的，電解過程的電流密度為4a/dm²；所述稀硫酸的濃度范圍為20％。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過陽離子交換膜將陽極區(qū)和陰極區(qū)分隔成了兩個(gè)獨(dú)立但又可以進(jìn)行物質(zhì)選擇性交換的空間，使離子的電遷移過程受到人為的控制；

用稀硫酸溶液作陽極液，保證了陽極區(qū)和陰極區(qū)有離子的通過，但又不釋放氯氣；

析出的氧氣正是再生液需要的氧化劑，可以應(yīng)用于陰極區(qū)氧化一價(jià)銅；

通過該系統(tǒng)再生的蝕刻液，有效成分沒有任何損失，相反，在蝕刻過程中消耗的h⁺，在本系統(tǒng)再生過程中得到了補(bǔ)充。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的電解槽1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)陰極液和陽極液閉路循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為在線生產(chǎn)過程蝕刻液再生流程框圖。

附圖標(biāo)記：1、電解槽；11、陰極室；12、陽極室；13、陽離子膜；14、陰極板；15、陽極板；2、陽極液調(diào)節(jié)槽；3、廢液儲(chǔ)罐；4、再生液調(diào)節(jié)罐。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

離子交換膜是由美國離子公司w.juda于1953年發(fā)明的一種能夠使溶液中溶質(zhì)離子選擇性通過的膜，陽離子膜簡稱陽膜，陽膜能讓陽離子通過；陰離子膜簡稱陰膜，而陰膜能讓陰離子通過，陽離子則無法通過。本實(shí)施例中所采用的陽離子膜為美國離子公司生產(chǎn)的cr61cmp-447陽離子膜。

本發(fā)明經(jīng)過對(duì)再生系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)工藝過程產(chǎn)生氯氣的原因是氯離子在電解槽的陽極參與了氧化放電，這樣導(dǎo)致了體系內(nèi)氯氣的溢出，氯氣的溢出使得循環(huán)再生變得無從談起，因?yàn)槁入x子是蝕刻的主要組份，體系中氯離子降低了，必須要補(bǔ)充，導(dǎo)致增加了物料的投入，使體系內(nèi)液體量不斷增加，超出體系容納的部分必須要排放。針對(duì)以上情況，本發(fā)明提出一套改進(jìn)的電解反應(yīng)系統(tǒng)，可以解決氯離子在陽極放電的問題。

如圖1所示，發(fā)明中的電解槽1，以稀硫酸為陽極液，待再生的蝕刻廢液為陰極液，陰極室11的cl^-由于陽離子膜13的作用，無法實(shí)現(xiàn)向陽極的遷移，因此不會(huì)放電形成氯氣，陽極唯一的能被氧化的離子只有oh^-，選擇析氧型dsa銥鈦陽極板15作陽極，oh^-在陽極放電釋放氧氣；在陰極室11，cu²⁺被還原，形成單質(zhì)銅析出。陽極室12中的h⁺由于電遷移的作用通過陽膜向陰極遷移，但不放電，而是在陰極室11聚集，提高再生液的酸度，這正是所期望的效果。這種電解槽1的電極反應(yīng)如下：

陽極：oh^--e→o2(1)

陰極：cu²⁺+e→cu(2)

陽極室12產(chǎn)生的氧氣經(jīng)過導(dǎo)管引入陰極室11介質(zhì)中，作為氧化劑氧化陰極液中的一價(jià)銅，使之轉(zhuǎn)化為二價(jià)銅，化學(xué)反應(yīng)式為：

cu⁺-e→cu²⁺(3)

反應(yīng)(2)實(shí)現(xiàn)了銅的回收，反應(yīng)(3)實(shí)現(xiàn)了蝕刻廢液的再生，前一反應(yīng)在電極板上進(jìn)行，后一反應(yīng)在陰極區(qū)的液體介質(zhì)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)化為二價(jià)的銅可以繼續(xù)在陰極放電得到銅單質(zhì)(一價(jià)銅具有一定的還原性，它在陰極上的放電能力很弱，在二價(jià)銅濃度遠(yuǎn)超一價(jià)銅時(shí)，一價(jià)銅在陰極不會(huì)放電生成銅單質(zhì)，只有經(jīng)過再氧化，轉(zhuǎn)化為二價(jià)時(shí)，才形成在陰極的放電)，隨著一價(jià)銅的降低，蝕刻液的氧化還原能力加強(qiáng)(即orp值提高)，蝕刻能力得以恢復(fù)，即達(dá)到再生目的；過高的二價(jià)銅被電積成銅板，通過流速的控制，可以將二價(jià)銅控制在合理的水平，以滿足蝕刻液的比重指標(biāo)和cu²⁺濃度指標(biāo)。

如圖2和圖3所示，作為本發(fā)明的一種實(shí)施例的電解反應(yīng)系統(tǒng)，陰極室11和陽極室12間隔排列設(shè)置，每一個(gè)陰極室11和一個(gè)陽極室12作為一組，可以依據(jù)需要排布多組。設(shè)置一個(gè)陽極液調(diào)節(jié)槽2，陽極液調(diào)節(jié)槽2分別連接至每一個(gè)陽極室12，用于完成陽極液的循環(huán)，并且在陽極液調(diào)節(jié)槽2中可以對(duì)陽極液的酸度進(jìn)行調(diào)節(jié)及補(bǔ)水；由蝕刻生產(chǎn)線排出的蝕刻廢液流入廢液儲(chǔ)罐3，廢液儲(chǔ)罐3則分別連接至每一個(gè)陰極室11分布陰極液，經(jīng)電解回收cu²⁺后的陰極液流至再生液調(diào)節(jié)罐4中，合格的再生蝕刻液儲(chǔ)存于再生液儲(chǔ)罐中循環(huán)至生產(chǎn)線使用，不合格的蝕刻液則再循環(huán)至電解反系統(tǒng)中重新處理。從液相傳質(zhì)的需要出發(fā)，本發(fā)明中陽極液和陰極液采用了獨(dú)立的閉路循環(huán)系統(tǒng)，保持同一體系內(nèi)離子的快速擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)高效的電解過程。

實(shí)施例

將待再生的蝕刻廢液放置于陰極室11中；稀硫酸放置于陽極室12中，并設(shè)置稀硫酸濃度在20-25％，以析氧型dsa銥鈦板為陽極板15，鈦電極板為陰極板14，采用0.6mm厚的cr61cmp-447陽離子膜包圍各個(gè)陽極室12，連通電源，在4a/dm²電流密度下進(jìn)行電解。電解過程中陰極液及陽極液各自不斷循環(huán)。

上述電解過程的化學(xué)反應(yīng)過程為陽極：oh^--e→o2；陰極：cu²⁺+e→cu。

蝕刻廢液中存在著部分的一價(jià)銅離子，將陽極中所析出的氧氣通過導(dǎo)管導(dǎo)入到陰極的溶液中，以將一價(jià)銅離子氧化為二價(jià)銅離子：cu⁺-e→cu²⁺。

再生前、后的蝕刻液成分及參數(shù)見表1所示：

表1再生前、后蝕刻廢液成分及參數(shù)表

電解前后檢測(cè)cl^-濃度并沒有發(fā)生明顯變化，而蝕刻液得到了再生，同時(shí)回收了部分cu。

本發(fā)明的整個(gè)反應(yīng)過程中，由于陽離子膜13的存在，cl^-無法實(shí)現(xiàn)向陽極的遷移，因此在陽極不會(huì)放電形成氯氣，再生的蝕刻液中無需重新補(bǔ)充氯離子；同時(shí)，本發(fā)明整個(gè)操作過程做僅需補(bǔ)充的是水，系統(tǒng)無需增加其他吸收裝置及吸收材料，工藝過程更環(huán)保節(jié)能。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。