一种无氯气析出且成本低廉的酸性蚀刻液再生系统的制作方法

1.本发明涉及一种无氯气析出且成本低廉的酸性蚀刻液再生系统，属于电解技术领域。


背景技术：

2.随着电路板需求的不断扩大，电路板产业得到了飞速的发展，与其配套的相关技术也得以迅速提高。蚀刻废液处置方面也形成了以碱铜、硫酸铜生产、电解再生为主导的废物资源化格局，通过蚀刻废液生产碱铜和硫酸铜是专业危废处置的必选方案，流程长、工艺复杂，投资大；电解再生将铜离子通过电解还原为铜板，尾液中剩余30g/l铜离子，一价铜离子经过电解在阳极区得到进一步氧化，生成二价铜离子，二价铜离子是有利于蚀刻的，其它成分经过分析检测，将不足的按标准补加使其达到蚀刻液指标后返回产线使用。这种处置方案避免了危废的运输风险，最大的优势在于可以实现在线循环，多余的铜作为商品销售，其它成分回到产线循环使用，无须进行达标处置，因为没有排放，还在很大程度上降低了资源的消耗，属于利国利民利企的节能环保方案。
3.但无论电解再生采取什么电解方式和设计，都无法回避一个致命问题，那就是氯气析出问题，尽管很多商家采用了氯气的吸附装置，能够一定程度上避免环境破坏和中毒事故，但风险始终存在。同时由于氯气析出导致了蚀刻液有效成分的下降，为达到标准必须大量补加，这就又增加了材料的消耗，由于补加又会出现蚀刻液过量产生的危废转移，同时氯吸收液又成为了一种新的危险废物，造成恶行循环。
4.目前通行的电解再生系统普遍采用的是dsa阳极(钛基材经铱钽氧化物涂敷及热处理制成)，该电极不仅价格高昂，而且不能抑制氯气的析出。后来有研发人员试图通过离子交换膜阻止氯离子进入阳极区，但效果甚微，国产离子膜很难实现有效的隔离，进口的价格昂贵，也很少看到已经实现有效隔离的报道。
5.2019年天津大学有关于石墨毡经改性处理后用于酸性蚀刻液再生的报道，改性后的石墨毡有效的降低了电解槽电压，使阳极电位降到了氯离子氧化电位以下，避免了氯气的析出，这是一项伟大的发现，为石墨毡的应用开辟了广阔的前景，但改性处理工艺条件苛刻，生产应用受到一定的制约；直接采用市售石墨毡进行再生运行试验，均以失败告终。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种无氯气析出且成本低廉的酸性蚀刻液再生系统，该系统阳极采用黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构，解决了阳极氯气析出问题，环保效果显著。
7.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
8.一种无氯气析出且成本低廉的酸性蚀刻液再生系统，该系统的阳极采用黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构；
9.所述的黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构为钛网层间充填黏胶基毡，通过螺栓
将钛网和黏胶基毡紧密接触，实现钛网与黏胶基毡间的相互结合；
10.所述的黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构是钛网框层间部位为黏胶基毡充填的部位。
11.本发明采用的术语解释：
12.蚀刻液：本文特指在电路板生产过程中用来生成电路图形的腐蚀剂。其主要成分是hcl、nh4cl、cucl2、cu(nh4)cl。蚀刻的化学反应机理如下：
13.cu cucl2→
cucl
14.cucl nh4cl hcl
→
cu(nh4)clcu
2
促使反应正向进行，cu

阻碍反应进行，达到一定浓度时蚀刻速度无法满足生产需要，蚀刻液将进行置换式添加，目的是既确保cu
2
足量，又达到降低cu

的目的，置换出去的含铜蚀刻液成为蚀刻废液。
15.蚀刻液再生系统：将蚀刻废液中的铜提取出来得到电解铜板或铜粉，尾液通过成分调节使其达到蚀刻液指标要求重新回到蚀刻线生产利用，为达到此目的而建设的一套完整系统叫做蚀刻液再生系统。系统由电路控制部分、电解部分、成分调节部分、空气净化部分及其液体储存、输送设备控制元件组成。
16.石墨毡：由于选用原毡的不同，石墨毡分为沥青基毡、腈纶基毡和黏胶基毡，主要用于保温隔热材料，由于其高耐腐性也被用于化工的过滤材料。石墨毡最大的优势还在于它优良的导电性能和占绝对优势的比表面积，使得它在电池阳极领域有着不可替代的影响力。
17.本发明的有益效果是：
18.使用钛网与黏胶基毡结合作为阳极结构，使用效果很好。
19.通过以上手段得到的复合式阳极，经过多轮上机实验，测得压降均稳定在2.2v以内，低于氯离子放电电位，通过槽液氯离子含量检测也可以同样验证这一结果。
20.本发明不但找到了降低阳极电位避免氯气析出的方案，同时还降低了酸性蚀刻液再生设备的整体造价和运行成本。1、该复合阳极造价只有dsa阳极成本的50％；2、由于解决了析氯问题，配套中无需专门配置烧碱吸附塔和氯化亚铁吸附塔；3、由于槽电压控制在低位，槽液不会升温，免去了冷却系统；4、运行过程中氯没有损耗，可以减少盐酸的补加，由此提高了蚀刻废液的利用率，降低了运行成本；5、从环保角度说，效益是很明显的，和目前现有技术比较，废蚀刻液外运少了，用来吸收氯气的氯化铁、次氯酸钠没有了，减轻了危废处置的负荷。
附图说明
21.图1为腈纶基毡作为阳极结构的沉积图；
22.图2为黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构的沉积图；
23.图3为阳极框图；
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例
26.本发明技术方案与其他技术方案对比实验：
27.为了开展本次实验，设计了一套小型酸性蚀刻液再生系统的实验装置，装置为4阳极3阴极电解池组，电解池的容积为120l,缓冲池容积为60l，阳极板有效面积为3.1dm*3.25dm＝10dm2,阴极与阳极相当，电源为12v*300a稳流稳压直流电源。
28.在石墨毡的选型方面，我们首先选择了腈纶基毡。
29.开机设定电流100a(电流密度3asd)，一小时槽电压达到12v,电流下降，无法实现稳流。取出腈纶基毡阳极时发现在液面交界处有断裂脱节现象，说明腈纶基毡不具备利用价值。
30.改用黏胶基毡后，给定电流不变为100a,开机电压为3.3v,1小时后上升至6.8v,仍在正常工作范围，但发现阴极板铜的沉积都存在一个共同特点：靠近导电铜条部位沉积较好，底部不沉积。如图1：
31.为改变这种电流分布不均的局面，本实验采用了黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构。阳极经过改造后，槽电压始终稳定在2.2v以内，利用新的阳极结构的电解效果如下图2：从图片的对比明显可以看出：阳极的电流分布不均现象得到了完美的解决。复合阳极的钛网框如下图3：
32.阳极框(钛网框)背面隆起部位为黏胶基毡充填的部位。
33.采用黏胶基毡结合钛网的复合式阳极结构解决了氯气析出的问题，同时阳极电流的分布不均现象得到了完美解决。