[发明专利]一种酸性蚀刻液闭环再生的方法及系统

说明书

本发明提供了一种酸性蚀刻液闭环再生的方法及系统，所述方法通过将三室电解装置中阴极室内电解后的酸性蚀刻废液转移至第二阳极室，进行三室电解，能够在再生酸性蚀刻废液的同时回收铜，并避免氯气产生。所述系统装置包括一个通过在第一阳极室与阴极室之间设置阳离子交换膜，以及阴极室内阳离子浓度检测装置，第二阳极室内氧化还原参数检测装置的设置，实现了检测装置与自动控制系统的连用，能够自动化生产，适用于含有多种金属阳离子的废液进行再生，应用范围广。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种酸性蚀刻液闭环再生的方法及系统。

背景技术

随着电子产品需求的不断增长，半导体行业发展势头迅猛，印制电路板作为电子产品的必不可少的部件，是各种组件的载体。由于人们对智能化设备小型化、轻量化的需求，印制电路板朝向高精度、高密度的方向发展。蚀刻工艺是印制电路板的中最重要的环节，蚀刻工艺中运用最广泛的蚀刻液是酸性氯化铜蚀刻液，酸性氯化铜蚀刻液具有蚀刻速率快(可达70μm/min以上)，溶铜能力高，侧蚀小，蚀刻容易控制的优点。

蚀刻过程中，随着铜被刻蚀，刻蚀液中Cu⁺逐渐增多，Cu²⁺逐渐减少，蚀刻能力将会快速下降，使得刻蚀操作难以控制，酸性氯化铜蚀刻液无法继续使用而变为蚀刻废液，此时的废液经过再生步骤即可重新运用于蚀刻过程。目前酸性氯化铜蚀刻液再生工艺主要有两种：化学再生法、电解法。化学再生法如氯酸钠氧化法、双氧水再生法等，需加入氧化剂等物质，最终会对外排出一部分酸性蚀刻液，不仅污染坏境，还会造成大量铜和酸的浪费。电解法在蚀刻废液铜回收领域占据着重要的地位。然而由于蚀刻液中的氯离子含量高，且会在阳极优先放电析出大量的氯气，回收氯气来再生蚀刻液，需要额外的设备投入，且回收的氯气使用率仅50％左右。

USP4468305公开了一种离子膜电解法，所述离子膜电解法使用阳离子膜将阳极区和阴极区分隔开，一部分蚀刻废液中的亚铜离子在阳极表面氧化为铜离子，同时另一部分蚀刻废液中的铜离子在阴极表面还原为金属铜，溢出的阳极液和阴极液混合成为铜离子、亚铜离子浓度均适宜的蚀刻再生液。该工艺电位分布不均匀，氯气仍然可能大量析出，对环境造成污染。

CN108624909A公开了一种从酸性刻蚀液和PCB(印制电路板)废料中电解回收铜的方法，在一定条件下，将粉碎后的PCB废料在废刻蚀液中溶解，得到的溶液在双膜三室电解槽阳极室进行氧化再生，同时在阴极室进行电沉积铜。该双模三室电解槽利用离子交换膜部分抑制了副产物氯气的产生，在阳极室得到再生液，中间室得到高浓度HCl作为副产物，阴极室对铜单质进行富集，尽管流程简单，但是无法进行循环，放大为工艺设备尚有距离，此外，本方法的副产物浓盐酸属于危险化学品中的腐蚀品，毒性较大，在空气中极易挥发，对人体的皮肤、眼睛、呼吸道等产生刺激，不符合“绿色化工”的理念。

CN108642518A公开了一种PCB酸性蚀刻液提取铜的方法及装置，该装置包含有一个用于监控离子膜电解室的ORP(氧化还原电位)等参数并控制蚀刻液的流入量的监控室，离子膜电解室通电对酸性氯化铜刻蚀废液进行再生，电解过程中的盐酸挥发进入中和室进行中和反应。尽管ORP监测装置可以避免废液中过量氯离子析出，抑制氯气的产生，中和室里的碳酸钙、石灰石也一定程度上减小了副产物浓盐酸的危害，但是，该方法又产生了氯化钙等新的副产物，成本高且不能根除盐酸带来的危险。

综合以上文献来看，大部分酸性氯化铜蚀刻废液的电解再生工艺都无法避免氯离子析出变成氯气或氯化氢气体，如何经济化地抑制或消除副产物危害成为酸性电解废液再生领域的一大难题。此外，以上电解液再生工艺局限于单元操作，即使有连续化生产的工艺，也涉及多个物料投入及回收环节，不仅步骤繁琐，而且产物与杂质混杂，需要额外的分离步骤，增加了成本。因此亟待一种一体化程度更高且无危害性副产物的酸性蚀刻废液再生工艺。

发明内容