[发明专利]一种碱性蚀刻废液制备电积金属铜的方法

说明书

一种碱性蚀刻废液制备电积金属铜的方法。其步骤如下：1)将铜丝置于碱性蚀刻废液中，在30～50℃温度下使铜丝完全溶解，过滤得到滤液；2)用pH 10.0的NH₃‑NH₄Cl缓冲溶液调节滤液，使铜含量为20～50g/L，再添加其体积1～10％的乙二胺后，作为阴、阳极室的电解液，将滤布包裹的铜丝置于阴极液中；3)在电流密度200～250A/m²，槽电压1.9～2.2V下，以钛网为阳极、钛板为阴极，阴离子交换膜为隔膜，电积电解液24h，在阴极板上得到电积铜。本发明的碱性蚀刻废液制备金属铜采用弱碱性体系，环境友好，能够获得沉积均匀致密、表面平整的阴极铜，实现了一价铜离子直接电积，电流效率显著提高。本发明的方法实现了碱性蚀刻废液电积、绿色再生、节能环保。

技术领域

本发明涉及一种金属铜的制备方法，具体涉及一种从碱性蚀刻废液中直接电积金属铜的方法。

背景技术

随着我国电子制造业的快速发展，印制电路板(PCB)产业迅速发展壮大，我国PCB产业产值占世界总产值近50％，主要集中在“珠三角”、“长三角”等地区。在印制电路板(PCB)的生产流程中，蚀刻工序所占比重较大，在蚀刻工序中，由于蚀刻液溶解的物质较多而使蚀刻指标如速度、侧蚀系数、表面洁净性等低于工艺要求时，即成为蚀刻废液。按照蚀刻工序差异，蚀刻废液可分为酸性蚀刻废液、碱性蚀刻废液及微蚀刻废液三大类。这些蚀刻液的主要成分为重金属铜、铵盐、磷酸根及含碘化合物等无机物，含硫有机物、含氮杂环化合物和含氰根化合物等有机物。其中碱性蚀刻废液属于含铜的氨-氯化铵体系，铜离子在体系中主要以稳定的配合物Cu(NH3)_n²⁺(n＝1～4)存在。据统计，PCB行业每年消耗精铜20万吨以上，产出的废蚀刻液中总铜含量在10万吨以上，氯化盐约10万吨、氨约4万吨、无机及有机磷约4000吨。蚀刻废液已成为典型危险液体废物，同时又是一种宝贵的复合有价资源，其回收和再生利用的潜力巨大。

国内外对碱性蚀刻废液处理方法主要由置换法、中和沉淀法、萃取法、电解法等。置换法所得产物为低品位海绵铜，尾液铜含量较高；中和沉淀法工艺简单、但硫酸铜结晶后母液铜含量较高，铵盐等无机物及有机物无法循环使用；萃取法适合处理碱性蚀刻废液，碱性螯合型铜萃取剂适用于高pH值条件下萃取铜，而酸性萃取剂在萃取过程中损失较大，随着萃取进行，不断有氢离子释放到溶液中，引起体系pH降低，当体系pH降到一定值时，萃取剂的萃取能力显著降低；电解法的常规电积法的阳极反应为4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e、阴极反应为Cu²⁺+2e→Cu，电积过程为二价铜在阴极析出过程，二价铜的电化学当量为1.186g/A·h，而一价铜的电化学当量为2.372g/A·h，一价铜的电化学当量是二价铜的两倍，若能实现蚀刻废液中二价铜向一价铜转化并直接在阴极电积铜，将显著提高电积铜产能和降低能耗。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种从碱性蚀刻废液中电积金属铜的方法，实现碱性蚀刻废液中二价铜向一价铜转化并电积金属铜，提高生产效率。本发明所述的碱性蚀刻废液为印制电路板蚀刻工序过程中蚀刻了铜的溶液，其pH为7.5～9.5，铜离子浓度为20～160g/L。

本发明的技术方案是：将铜丝投入到碱性蚀刻废液中溶解，用氨、氯化铵调节溶液中铜氨比和pH值，以钛网为阳极、钛板为阴极，阴离子交换膜为隔膜，隔膜电积制备金属铜。

本发明的一种从碱性蚀刻废液电积金属铜的方法步骤如下：

1)将铜丝置于碱性蚀刻废液中，在30～50℃温度下使铜丝完全溶解，过滤得到滤液；

2)用pH 10.0的NH₃-NH₄Cl缓冲溶液调节滤液，使铜含量为20～50g/L，再添加其体积1～10％的乙二胺后，作为阴、阳极室的电解液，将滤布包裹的铜丝置于阴极液中；