[发明专利]含铜蚀刻废液的处理方法与蚀刻溶液再生方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种蚀刻废液处理法与蚀刻溶液再生方法，且特别是有关于一种含铜蚀刻废液的处理法与一种含铜蚀刻溶液的再生方法。

背景技术

在制备液晶显示面板与印刷电路板的制程中，往往需要使用各种蚀刻溶液来进行金属材料的蚀刻。蚀刻过程中产生的金属离子会不断累积于蚀刻溶液中，当蚀刻溶液中金属离子的浓度升高到一定程度后，就会使得蚀刻溶液不堪使用，而成为蚀刻废液。这些蚀刻废液中含有大量的金属离子、酸性或碱性的蚀刻剂以及其它化学物质，因此无法随意弃置，必须经过特定的废液处理才能排放。

在本领域中，随着厂商与产业别的不同，所用的蚀刻溶液配方与可容忍的金属离子浓度都不尽相同。以国内某些薄膜晶体管液晶显示器(thin filmtransistor liquid crystal display，TFT LCD)制造业者所使用的蚀刻溶液为例，当蚀刻溶液中铜离子的浓度到达约1000ppm时，蚀刻溶液就失去了蚀刻的能力，而必须更换新的蚀刻溶液。另外，在某些印刷电路板(print circuit board，PCB)厂商所利用的铜蚀刻的蚀刻溶液中，可容忍的铜离子浓度约为130g/L。但不论在何种情形中，这些蚀刻废液中仍然含有大量的酸、约5-6wt％的过氧化氢与蚀刻添加剂，这些成份未能完全利用，无形中等于增加了制造成本。此外，制造业者尚须付出额外的成本来清运与处理这些废液。

目前最常用的含铜蚀刻废液的处理方式是硫酸转化蒸发法以及电解法。硫酸转化蒸发法是在蚀刻废液中加入硫酸并加热，以使得废液中的铜离子反应产生硫酸铜，此外尚可回收废液中的酸(如盐酸、硝酸)。然而硫酸转化蒸发法必须添加大量的硫酸，且无法回收废液中的过氧化氢与化学蚀刻剂。电解法可用以回收铜金属，但这种处理法也无法有效回收蚀刻废液中的化学蚀刻剂。

有鉴于此，相关领域亟需提出一种更有效率的含铜蚀刻废液的处理法，不但能降低废液的处理成本，还能提升废液的再利用价值。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种更有效率的含铜蚀刻废液的处理方法及含铜蚀刻溶液的再生方法，不但能降低废液的处理成本，还能提升废液的再利用价值。

本发明的一实施方式提出了在一反应槽中进行的含铜蚀刻废液的处理方法。上述含铜蚀刻废液至少包含铜离子、铵离子与过氧化氢。此一处理方法不但可得到具有经济价值的铜，且反应过程中产生的各种产物亦分别具有回收再利用的价值。

根据本发明具体实施例，上述反应槽中至少包含：一阴极室，其中设有一阴极；一废液处理室；一第一阳离子透析膜，设于阴极室与废液处理室之间；一阳极室，其中设有一阳极；以及一第二阳离子透析膜，设于阳极室与废液处理室之间。

首先，将硫酸溶液(重量百分浓度为2-20％)、电解质水溶液与含铜蚀刻废液分别注入阳极室、阴极室与废液处理室之中。其后，对阴极与阳极通电，以使得：

(1)阳极室中的水分子进行氧化反应；以及

(2)铵离子与铜离子穿过第一阳离子透析膜而进入阴极室，并于阴极室中进行还原反应，以分别产生氨气与铜、氧化铜和/或氧化亚铜，其中氨气至少部分溶于电解质水溶液中以使其成为含氢氧化铵水溶液。

在本发明某些任选具体实施例中，所用的硫酸溶液重量百分浓度为4-10％。

根据本发明具体实施例，上述电解质水溶液至少包含一电解质，该电解质为酸、碱或盐类。举例来说，电解质水溶液可以是氢氧化钾水溶液、氢氧化铵水溶液或上述两者的混合物、氯化铵水溶液、硫酸水溶液或盐酸水溶液。

在本发明具体实施例中，所用的第一与第二阳离子透析膜可以分别为全氟磺酸膜、全氟羧酸膜、全氟磺酸/全氟羧酸复合膜或碳聚合物膜。

在本发明任选的具体实施例中，进行通电步骤时，使得阴极与阳极间的电位差为5-20伏特。此外，在进行通电步骤时，阴极与阳极间的电流密度为500-2000安培/平方米。

根据本发明任选的具体实施例，所用的阳极可为不溶性阳极；另一方面，所用的阴极可以是镍、铁、不锈钢、石墨、碳钢、镀镍的钛、铜或上述的组合。

根据本发明任选的具体实施例，在进行所述处理方法时，可将反应槽内部的温度控制于5-30℃。

在本发明任选的具体实施例中，使用一种两膜三室电透析设备来作为进行上述处理的反应槽。