一种从酸性蚀刻废液中回收铜的方法技术

本发明专利技术公开了一种从酸性蚀刻废液中回收铜的方法，以PCB蚀刻工序排放的酸性蚀刻废液为阴极液和阳极液，向阴极液中依次加入促进剂、晶粒细化剂和整平剂，搅拌条件下，阴极电流密度为100-1000A/m2进行直流电解，电解10-30h后，在阴极室即得到金属铜；所述促进剂为氨的衍生物，所述晶粒细化剂为带有磺酸基的有机硫化物，所述整平剂为聚乙烯醇。该方法直接获得铜块，且沉积的铜块纯度高、易剥离、无节枝，不会刺穿隔膜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，以PCB蚀刻工序排放的酸性蚀刻废液为阴极液和阳极液，向阴极液中依次加入促进剂、晶粒细化剂和整平剂，搅拌条件下，阴极电流密度为100-1000A/m2进行直流电解，电解10-30h后，在阴极室即得到金属铜；所述促进剂为氨的衍生物，所述晶粒细化剂为带有磺酸基的有机硫化物，所述整平剂为聚乙烯醇。该方法直接获得铜块，且沉积的铜块纯度高、易剥离、无节枝，不会刺穿隔膜。【专利说明】
本专利技术涉及环境工程
，特别是涉及。
技术介绍
酸性蚀刻液是印制电路板(特别是精细线路制作及多层板内层制作)生产过程中用于蚀刻工序的一种蚀刻液，主要有HCl/NaCl/CuCl2体系、HC1/NH4C1/ CuCl2体系、HCl/CuCl2体系。随着蚀刻工序的进行，蚀刻液中Cu2+浓度不断减少，Cu+及总铜浓度不断上升，蚀刻速度下降，此时需要排放蚀刻废液或进行再生。蚀刻废液中铜浓度很高，在100 g/L-160g/L之间，直接排放会严重污染环境，若能回收其中高附加值的铜，将会产生显著的经济效益和环境效益。电解法可以在阴极电沉积回收金属铜的同时，在阳极再生蚀刻液，具有广阔的应用前景。现有的从酸性蚀刻废液中直接电解回收铜的方法为膜电解法，由于酸性蚀刻液中含有大量的Cr (浓度在200g/L-330g/L之间)，其具有很强的去极化作用，使得蚀刻废液在电解过程中易得到的铜为粉状或产生严重节枝现象，节枝状的铜易堵塞或刺穿隔膜，造成电解设备瘫痪，影响生产。而铜粉容易剥落到阴极槽底，还需专门配备铜粉取出的辅助系统，且铜粉极易氧化变色，影响纯度，卖相不好，其价值也会大打折扣。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供，该方法直接获得铜块，且沉积的铜块纯度高、易剥离、无节枝，不会刺穿隔膜。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下: ，以PCB蚀刻工序排放的酸性蚀刻废液为阴极液和阳极液，向阴极液中依次加入促进剂、晶粒细化剂和整平剂，搅拌条件下，阴极电流密度为100-1000A/m2进行直流电解，电解10-30 h后，在阴极室即得到金属铜；所述促进剂为氨的衍生物，所述晶粒细化剂为带有磺酸基的有机硫化物，所述整平剂为聚乙烯醇。优选的，所述促进剂加入量为阴极液体积的0.1-5.0%，所述晶粒细化剂和整平剂加入量分别为5-100 mg/L。优选的,所述搅拌速度为50r/min-500 r/min。优选的，所述直流电解采用梯度电流密度进行。优选的，所述促进剂为水合联氨、羟胺中一种或两种。优选的，所述的晶粒细化剂为聚二硫丙烷磺酸钠、二甲基甲酰胺基磺酸钠和3-巯基-1-丙烷磺酸钠中任一种或两种以上。本专利技术中，将少量的促进剂如水合联氨(H2N-NH2)或羟胺(NH2-OH)加入到酸性蚀刻废液当中作为阴极液，因其具有强的还原性，可以将部分Cu2+还原为Cu+，大大降低蚀刻废液的蚀刻速度，抑制铜的返溶，提高电流效率。另一方面，可以避免由于铜在阴极沉积过程中产生位错而形成节枝。而促进剂中的N元素会随反应产物N2而带走，不会给蚀刻液引入其他杂质成分。阴极液中加入极少量(5-100mg/L)的带有磺酸基的有机硫化物，如聚二硫丙烷磺酸钠(SPS)、二甲基甲酰胺基磺酸钠(TPS)、3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)等，为表面活性物质，与酸性蚀刻废液中的cr在电解过程中起到协调作用，达到细化晶粒的目的。由于酸性蚀刻液中含有大量的Cl_，其强烈的去极化作用，使电解过程中的沉积铜易产生节枝。阴极液中加入极少量(5-100mg/L)的聚乙烯醇，可以起到润湿、整平作用，提高阴极极化，抑制节枝的生长。酸性蚀刻废液中的Cr、磺酸基的有机硫化物、聚乙烯醇在电解过程中起到协同作用，使沉积的铜块致密、无节枝，且微量的添加剂不会影响酸性蚀刻液的性能。所述阴极电流密度为100-1000A/m2，电流密度小，避免由于阴极析出氢气导致铜块的剥落。同时在阳极室内，通过阳极反应将亚铜离子(Cu+)氧化为铜离子(Cu2+)，达到再生蚀刻液的目的。电解结束后可直接取出阴极，由于沉积的铜层比较致密，同时具有一定的厚度，经简单冲洗后即可由阴极剥离开来。铜块易清洗，且抗氧化能力优于铜粉，因此纯度>99.5%。 相比现有技术，本专利技术的有益效果在于: 1、采用本专利技术的方 法可直接电解沉积较为致密的铜块，无节枝，不会刺穿隔膜且易剥离成型； 2、采用本专利技术的方法，阴极沉积铜电流效率>90%，平均沉积铜速度> 1.07g/(A.h)，铜块纯度≥99.5% ； 3、采用本专利技术的方法，还可以通过阳极再生酸性蚀刻液，经简单调整即可达到循环回用的目的。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明。实施例1 酸性蚀刻废液取自于广东省某电子厂的酸性蚀刻生产线，溶液呈墨绿色。经分析，其总铜含量为152.2 g/L，HCl含量为73.5 g/L，Cl—含量为305.6 g/L。以此作为为阳极液和阴极液，电解前先加入1.0%的50%水合联氨到阴极液，使其充分反应，然后再加入20 mg/L的聚二硫丙烷磺酸钠(SPS)和20mg/L的聚乙烯醇。通过直流电解,在搅拌条件(100 r/min)下，按阴极电流密度分别为1000 A/m2,600 A/m2,300 A/m2的条件下依次电解8h即可得到较为致密的铜块。阴极沉积的铜块无节枝，不会刺穿隔膜且易剥离成型，阴极沉积铜电流效率为91.6%，平均沉积铜速度为1.086 g/(A -h)。经检测铜块纯度为99.8%。调整再生后的酸性蚀刻液，经过该厂八层板蚀刻工序测试，蚀刻因子为3.8，达到该厂酸性蚀刻生产要求标准。实施例2 酸性蚀刻废液取自于广东省某电子厂的酸性蚀刻生产线，溶液呈墨绿色。经分析，其总铜含量为127.5 g/L，HCl含量为64.6 g/L，Cl_含量为273.5 g/L。以此作为为阳极液和阴极液，电解前先加入0.8%的50%羟胺到阴极液，使其充分反应，然后再加入15 mg/L 二甲基甲酰胺基磺酸钠(TPS)和聚二硫丙烷磺酸钠(SPS)组合物，15mg/L的聚乙烯醇。通过直流电解，在搅拌条件(200 r/min)下，按阴极电流密度分别为800 A/m2,500 A/m2,300 A/m2的条件下依次电解7h即可得到较为致密的铜块。阴极沉积的铜块无节枝，不会刺穿隔膜且易剥离成型，阴极沉积铜电流效率为93.2%，平均沉积铜速度为1.105 g/(A -h)。经检测铜块纯度为99.6%。调整后再生后的酸性蚀刻液,经过该厂十层板蚀刻工序测试,蚀刻因子为3.6，达到该厂酸性蚀刻生产要求标准。实施例3 酸性蚀刻废液取自于广东省某电子厂的酸性蚀刻生产线，溶液呈墨绿色。经分析，其总铜含量为108.2 g/L, HCl含量为57.2 g/L, Cl_含量为266.8 g/L。以此作为为阳极液和阴极液，电解前先加入0.5%的50%水合联氨到阴极液，使其充分反应，然后再加入15 mg/L的3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)和10mg/L的聚乙烯醇。通过直流电解，在搅拌条件(150r/min)下，按阴极电流密度分别为700 A/m2,500 A/m2,200 A/m2的条件下依次电解7h即可得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从酸性蚀刻废液中回收铜的方法，其特征在于，以PCB蚀刻工序排放的酸性蚀刻废液为阴极液和阳极液，向阴极液中依次加入促进剂、晶粒细化剂和整平剂，搅拌条件下，阴极电流密度为100‑1000 A/m2进行直流电解，电解10‑30 h后，在阴极室即得到金属铜；所述促进剂为氨的衍生物，所述晶粒细化剂为带有磺酸基的有机硫化物，所述整平剂为聚乙烯醇。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国鹏，徐海清，钟洪胜，胡耀红，袁国伟，陈力格，罗慧梅，徐金来，
申请(专利权)人：广州鸿葳科技股份有限公司，广州市二轻工业科学技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44