CN102618873B - Pcb蚀刻线氨洗水循环系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCB蚀刻线氨洗水循环系统及方法，该方法通过向氨洗水废液中加入萃取剂，将废液中的铜离子萃取出，获取再生氨洗水进行回收利用，同时对萃取后富铜萃取剂进行反萃，对反萃后的硫酸铜进行电解，获的阴极铜。与现有技术相比，本发明具有平衡速度快、分离效果好、处理量大、操作容易、安全方便、成本低等一系列突出优点；工艺流程实现过程物料闭路循环，使氨洗水废液得以回用的同时不产生新的污染源；电解采用活性涂层钛阳极，不仅电耗低，而且避免了采用铅合金阳极等对阴极铜的污染，阳极板使用寿命较长且可修复后重新使用；在线式系统，所有设备均密封，实现清洁生产。
Description
技术领域
本发明属于PCB板制作技术领域，具体涉及的是一种PCB蚀刻线氨洗水循环系统及方法，主要用于对PCB蚀刻线蚀刻槽后一次洗涤所产生的氨洗废水进行循环利用。
背景技术
印制板是基础电子元件产品之一，已成为电子设备必不可少的电子元器件类产品。随着电子信息产业发展，印制电路产业也随之不断发展。PCB工业和造纸工业、纺织工业、装饰电镀等一样，既是用水大户，又是污染环境大户。PCB产量的增加，既意味着用水量的增加，又意味着对环境污染量的增加。
蚀刻线是PCB生产中耗药水量较大的工序，也是产生废液和废水最大的工序。以每月生产三万平方米生产板而言，每班使用氨洗水约600～800升，目前的做法是定时地从氨洗水槽更换排出全部铜含量很高的废氨洗水，同时向其中配制新的氨洗水液。由于氨洗水的最佳清洗板效果是铜浓度控制在越低越好，一般企业采用换槽的方法生产以尽可能提高氨洗水利用效率，降低溶液总使用量，从而使氨洗水的含铜量越来越高达到30-40克/升，给生产带来品质隐患。因此，实际生产中氨洗水液并未处于其最佳技术状态。从经济成本上说，目前的做法对PCB企业不利，一方面需花可观的钱购买氨水，另一方面外排废氨洗水液需交由有处理能力的企业有偿处理，增加了PCB企业的运菅成本和环保压力。
对于PCB蚀刻线氨洗水废液的处理，使其循环再生、清洁、经济利用，一直是众多企业所面临的问题。目前对于PCB蚀刻线氨洗水废液的处理主要有以下几种方式：一、氢氧化铜沉淀法：向废液中加入氢氧化钠，产生氢氧化铜沉淀，上清液进一步用离子交换法除铜后排放，氢氧化铜沉淀被回收利用。该法 具有操作简单，设备投资少等优点，但氨洗水液组份遭到破坏无法回用有含氨氮废水排放，经济效益和社会效益不高；二、与废酸水混合生产硫酸铜的方法：中和沉淀铜生产工业硫酸铜，中和废液经进一步除铜后再生回用。该工艺简单可行，操作方便，成本较低，但经中和后，氨洗水液不能全部回用有含氨氮废水排放；三、电解法：首先加硫酸进行结晶，然后用电解的方法进一步除铜，最后可以用离子交换法使其达标排放。该工艺后处理工序短，铜离子去除率高，但大量氨氮等外排；四、采用离子膜电解法：利用离子膜的选择透过性，对氨洗水废液直接电解产出铜粉后，电解后液调整后回用。该工艺可在线安装于线上，理论上较经济环保，但实际运行时，由于膜选择透过的相对性和直接在碱性状态下电解，电耗高(每公斤铜在8元以上)，员工每天需出铜一次，劳动强度大，铜品质差平均含量在70％，设备腐蚀严重，氨氮流失，排放剧毒物质-氯气，再生液因膜选择透过的相对性品质不稳定，无法满足电路板厂的品质要求。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种PCB蚀刻线氨洗水循环系统及方法，以解决目前PCB蚀刻线氨洗水废液处理过程中所存在的稳定性差、无法工业化应用的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种PCB蚀刻线氨洗水循环系统，包括再生氨洗水存储缸、蚀刻线氨洗水工作槽、萃取反应及澄清槽、再生氨洗水中转槽、富铜萃取剂中转槽、反萃反应及澄清缸和贫铜萃取剂中转槽，所述蚀刻线氨洗水工作槽与萃取反应及澄清槽连接，所述萃取反应及澄清槽分别与再生氨洗水中转槽、富铜萃取剂中转槽连接，所述富铜萃取剂中转槽与反萃反应及澄清缸连接，所述反萃反应及澄清缸通过贫铜萃取剂中转槽与萃取反应及澄清槽连接。
优选地，所述萃取反应及澄清槽通过再生氨洗水中转槽与再生氨洗水存储缸连接，所述再生氨洗水存储缸与蚀刻线氨洗水工作槽连接。
优选地，所述反萃反应及澄清缸还连接有一电解槽，该电解槽连接有电解液循环槽，所述电解液循环槽与反萃反应及澄清缸连接。
另外，本发明还提供了一种采用上述系统的PCB蚀刻线氨洗水循环方法，其具体包括步骤：
A、向萃取反应及澄清槽中加入体积为1份且铜离子浓度为30g/L的氨洗水废液和体积为2份且浓度为30％的萃取剂，保持温度25-40℃，反应时间25-45s，使二者充分反应；
B、对上述萃取反应及澄清槽中的溶液进行静置30-50s，澄清获得比重为0.9的富铜萃取剂和比重为1.05的再生氨洗水，将再生氨洗水通过再生氨洗水中转槽对应送入到再生氨洗水存储缸中，将富铜萃取剂通过富铜萃取剂中转槽对应送入反萃反应及澄清缸中；
C、向反萃反应及澄清缸中加入浓度为190～220g/L的硫酸溶液，且使富铜萃取剂与硫酸溶液的体积比为1∶2，待充分反应后静置澄清30-50s，澄清获得比重为0.88的贫铜萃取剂和比重为1.3的硫酸铜溶液，并将贫铜萃取剂通过贫铜萃取剂中转槽对应送入到萃取反应及澄清槽中进行回收利用，将硫酸铜溶液送入电解槽中进行电解反应；
D、对上述硫酸铜溶液进行电解反应，获得固体金属铜和低铜电解液。
优选地，所述萃取剂为酮肟与醛肟复配型萃取剂，与磺化煤油配比按照体积比3∶7配比而成。
优选地，步骤B中：将比重为1.05的再生氨洗水通过再生氨洗水中转槽对应送入到再生氨洗水存储缸中后，再对应向再生氨洗水存储缸中加入氨水，调整再生氨洗水存储缸中氨洗水PH值到9～10。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的PCB蚀刻线氨洗水循环系统及方法采用溶剂萃取选择性分离处理体系，使生产过程具有平衡速度快、分离效果好、处理量大、操作容易、安全方便、成本低等一系列突出优点；工艺流程实现过程物料闭路循环，使氨洗水废液得以回用的同时不产生新的污 染源；电解采用活性涂层钛阳极，不仅电耗低，而且避免了采用铅合金阳极等对阴极铜的污染，阳极板使用寿命较长且可修复后重新使用；在线式系统，所有设备均密封，实现清洁生产。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图。
图2为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，图1为本发明的系统原理框图。本发明提供了一种PCB蚀刻线氨洗水循环系统，包括再生氨洗水存储缸、蚀刻线氨洗水工作槽、萃取反应及澄清槽、再生氨洗水中转槽、富铜萃取剂中转槽、反萃反应及澄清缸、贫铜萃取剂中转槽、电解槽和电解液循环槽。
其中蚀刻线氨洗水工作槽与萃取反应及澄清槽连接，所述萃取反应及澄清槽分别与再生氨洗水中转槽、富铜萃取剂中转槽连接，所述富铜萃取剂中转槽与反萃反应及澄清缸连接，所述反萃反应及澄清缸通过贫铜萃取剂中转槽与萃取反应及澄清槽连接，所述萃取反应及澄清槽通过再生氨洗水中转槽与再生氨洗水存储缸连接，所述再生氨洗水存储缸与蚀刻线氨洗水工作槽连接，电解槽连接有电解液循环槽，所述电解液循环槽与反萃反应及澄清缸连接。
蚀刻线氨洗水工作槽用于对经过蚀刻处理后PCB板进行一次氨洗，其对应需要使用到氨洗水，相应的也会产生氨洗水废液，因此对应与再生氨洗水存储缸连接，通过来自再生氨洗水存储缸的再生氨水进行氨洗，而经过氨洗后的氨洗水废液则对应排入与之连接的萃取反应及澄清槽中。
萃取反应及澄清槽主要用于对氨洗水废液进行萃取分离，由于氨洗水废液中含有大量的铜离子，因此需要将废液中的铜离子对应转入到萃取剂中，才能 获得再生氨洗水，因此对于氨洗水废液的萃取是在萃取反应及澄清槽中进行，其中铜络离子的离解反应为：CuLm＝Cu2++ML(L为NH3)；萃取的主要反应为：2RH+Cu2+＝CuR2+2H+(RH表示萃取剂)。
萃取过后，需要将获得的可以再利用的氨洗水与包含有铜离子的萃取剂进行分离，这里主要根据二者比重不同且不相溶进行分离，分离后的再生氨洗水中转槽对应被排入到再生氨洗水存储缸中，富铜萃取剂则通过富铜萃取剂中转槽对应被送入反萃反应及澄清缸中。
反萃反应及澄清缸主要用于对上述的富铜萃取剂进行反萃，使其所含的铜离子能够进入到水溶液中，形成硫酸铜，反萃主要反应为：CuR2+2H2SO4＝CuSO4+2RH(RH表示萃取剂)。
贫铜萃取剂中转槽用于将经过反萃后产生的贫铜萃取剂进行中转，并对应进行回收；电解槽用于对上述反萃后的硫酸铜溶液进行电解处理，其电解时阳极采用钛活性涂层板，阴极采用紫铜片，阳极反应：4OH-＝O2+2H2O+4e；阴极反应：Cu2++2e＝Cu，同名极距为110mm；电解液：Cu2+15～30g/L，H2SO4190～220g/L，常温电流密度：100～300A/m2。
本发明通过将排出含铜量高的氨洗水中铜部分萃取进入萃取剂成为富铜油相，油水分离后，水相即萃取铜后的氨洗水只需补充少量氨水，调整恢复到一定的PH值后，可作为再生氨洗水使用于氨洗水段，形成氨洗水的闭路循环；富铜油相的萃取剂使用硫酸铜电积后的液反萃，油水分离后，富铜油相的萃取剂中的铜进入电积后液中，使之成为电积新液进入电积槽，电积后产出标准阴极铜和电积后液，电积后液又回过头来用于反萃，如此形成硫酸铜电解液的闭路循环。反萃油水分离后，富铜油相的萃取剂中的铜进入电积后液后成为贫铜萃取剂，恢复萃取功能，又回过头来进入萃取，如此形成萃取剂的闭路循环。硫酸铜电积时阳极产生氧气，可能携带部分硫酸雾，则通过水沫除去酸雾后排气，含极低硫酸的废水汇入线路板厂的废水处理池当酸水用来酸化油墨废渣，以废治废。总的来说，通过氨水洗循环使用再生机，实现了氨洗水再生回用， 同时除产出标准阴极铜，物料实现闭路循环，工艺非常环保。
以上是对本发明PCB蚀刻线氨洗水循环系统的说明，下面将结合图2对本发明PCB蚀刻线氨洗水循环方法做进一步的描述。
请参见图2所示，图2为本发明的工艺流程图。本发明还提供了一种采用上述系统的PCB蚀刻线氨洗水循环方法，其具体包括步骤：
A、向萃取反应及澄清槽中加入体积为1份且铜离子浓度为30g/L的氨洗水废液和体积为2份且浓度为30％的萃取剂，保持温度25-40℃，反应时间25-45s，使二者充分反应；
氨洗水废液来自PCB蚀刻生产线中的氨洗水，其含有大量的铜离子，按照上述体积比向其中加入萃取剂，这里的萃取剂为酮肟与醛肟复配型萃取剂，与磺化煤油配比按照体积比3∶7配比而成。
而选用上述萃取剂主要原因是因为该萃取剂不共萃氨、氯，对铜的萃取选择性好、萃取和反萃速度、萃取和反萃分相快。
B、对上述萃取反应及澄清槽中的溶液进行静置澄清30-50s，澄清获得比重为0.9的富铜萃取剂和比重为1.05的再生氨洗水，将再生氨洗水通过再生氨洗水中转槽对应送入到再生氨洗水存储缸中，将富铜萃取剂通过富铜萃取剂中转槽对应送入反萃反应及澄清缸中；
将比重为1.05的再生氨洗水通过再生氨洗水中转槽对应送入到再生氨洗水存储缸中后，再对应向再生氨洗水存储缸中加入氨水，调整再生氨洗水存储缸中氨洗水PH值到9～10。
C、向反萃反应及澄清缸中加入浓度为190～220g/L的硫酸溶液，且使富铜萃取剂与硫酸溶液的体积比为1∶1.5，待充分反应后静置澄清30-50s，澄清获得比重为0.88的贫铜萃取剂和比重为1.3的硫酸铜溶液，并将贫铜萃取剂通过贫铜萃取剂中转槽对应送入到萃取反应及澄清槽中进行回收利用，将硫酸铜溶液送入电解槽中进行电解反应；
D、对上述硫酸铜溶液进行电解反应，获得固体金属铜和低铜电解液。
优选地，所述萃取剂为酮肟与醛肟复配型萃取剂，与磺化煤油配比按照体积比3∶7配比而成。
本发明通过向氨洗水废液中加入萃取剂，将废液中的铜离子萃取出，获取再生氨洗水进行回收利用，同时对萃取厚富铜萃取剂进行反萃，对反萃后的硫酸铜进行电解，获的阴极铜。与现有技术相比，本发明具有平衡速度快、分离效果好、处理量大、操作易连续自动化且安全方便、成本低等一系列突出优点；工艺流程实现过程物料闭路循环，使氨洗水废液得以回用的同时不产生新的污染源；电解采用活性涂层钛阳极，不仅电耗低，而且避免了采用铅合金阳极等对阴极铜的污染，阳极板使用寿命较长且可修复后重新使用；在线式系统，所有设备均密封，实现清洁生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种PCB蚀刻线氨洗水循环方法，其特征在于，包括：再生氨洗水存储缸、蚀刻线氨洗水工作槽、萃取反应及澄清槽、再生氨洗水中转槽、富铜萃取剂中转槽、反萃反应及澄清缸和贫铜萃取剂中转槽，所述蚀刻线氨洗水工作槽与萃取反应及澄清槽连接，所述萃取反应及澄清槽分别与再生氨洗水中转槽、富铜萃取剂中转槽连接，所述富铜萃取剂中转槽与反萃反应及澄清缸连接，所述反萃反应及澄清缸通过贫铜萃取剂中转槽与萃取反应及澄清槽连接；其中首先向萃取反应及澄清槽中加入体积为1份且铜离子浓度为30g/L的氨洗水废液和体积为2份且浓度为30％的萃取剂，保持温度25-40℃，反应时间25-45s，使二者先进行如下离解反应：CuLm＝Cu2++mL，其中L为NH3；之后再进行如下萃取反应：2RH+Cu2+＝CuR2+2H+，其中RH为酮肟与醛肟复配型萃取剂与磺化煤油按照体积比3∶7配比而成；接着对上述萃取反应及澄清槽中的溶液进行静置30-50s，澄清获得比重为0.9的富铜萃取剂和比重为1.05的再生氨洗水，之后将比重为1.05的再生氨洗水通过再生氨洗水中转槽对应送入到再生氨洗水存储缸中，再对应向再生氨洗水存储缸中加入氨水，调整再生氨洗水存储缸中氨洗水pH值到9～10；接着将富铜萃取剂通过富铜萃取剂中转槽对应送入反萃反应及澄清缸中，然后向反萃反应及澄清缸中加入浓度为190～220g/L的硫酸溶液，且使富铜萃取剂与硫酸溶液的体积比为1∶1.5，进行如下反应：CuR2+2H2SO4＝Cu SO4+2RH，之后静置30-50s，澄清获得比重为0.88的贫铜萃取剂和比重为1.3的硫酸铜溶液，并将贫铜萃取剂通过贫铜萃取剂中转槽对应送入到萃取反应及澄清槽中进行回收利用，将硫酸铜溶液送入电解槽中进行电解反应；其中电解时阳极采用钛活性涂层板，阴极采用紫铜片，阳极反应：4OH-＝O2+2H2O+4e-；阴极反应：Cu2++2e-＝Cu，同名极距为110mm；电解液：Cu2+15～30g/L，H2SO4190～220g/L，常温电流密度：100～300A/m2，获得固体金属铜和低铜电解液。
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