本發明涉及酸性蝕刻廢液的處理再生利用領域，特別涉及一種能將氯氣高效吸收利用的酸性蝕刻廢液的回收利用方法及回收處理系統。

背景技術：

在電子工業中，印制電路板的制造不僅消耗大量的水和能量，而且產生對環境和人類健康有害的化學物質，而酸性蝕刻廢液是蝕刻銅箔過程中產生的一種銅含量較高、酸度較大的工業廢水。酸性蝕刻廢液的主要成分為氯化銅、氯化氫、氯化鈉等，嚴重污染環境，影響水中微生物的生存，破壞土壤團粒結構，影響農作物生存。科研人員一直在致力于經濟、高效的酸性蝕刻廢液回收利用技術的開發與推廣。

現有酸性蝕刻液再生循環利用工藝主要為膜電解法，該方法是基于電化學原理，即酸性蝕刻廢液中的銅氯絡離子在陰極得到電子還原為銅，陽極產生氯氣作為氧化劑氧化蝕刻生產中產生的亞銅離子。但因蝕刻工序生產要求限制，溶液中亞銅離子含量少，存在時間短，導致產生的氯氣利用率低，后續較多未經利用的氯氣進入廢氣處理系統，需消耗大量片堿或還原劑處理，物料浪費嚴重，運營成本高，使項目產業化應用存在限制。

技術實現要素：

本發明的主要目的是提供一種酸性蝕刻廢液的回收利用方法及回收處理系統，能將酸性蝕刻廢液的膜電解再生工藝中產生的氯氣進行高效吸收再利用，實現污染物轉化為資源回收。

本發明提出一種酸性蝕刻廢液的回收利用方法，包括以下步驟：

1)將待處理的酸性蝕刻廢液加入膜電解槽中，酸性蝕刻廢液在膜電解槽的陰極室和陽極室進行電解反應，在陰極室生成金屬銅，在陽極室生成氯氣；

2)將步驟1中電解產生的氯氣通過氯氣吸收裝置吸收并導入至濃熱堿液中，反應生成可替代原蝕刻生產中需添加的氧化劑使用的混合溶液；

3)將步驟2中生成的混合溶液收集在氧化劑收集桶中，作為原蝕刻生產中需添加的氧化劑來使用；

4)酸性蝕刻廢液在膜電解槽中電解完成后，得到酸性蝕刻再生液，將酸性蝕刻再生液和生成的金屬銅分離，酸性蝕刻再生液收集至儲存槽中。

優選地，在步驟2中，所述堿液為濃度為0.5～50％，溫度為30～80攝氏度的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，所述氫氧化鈉溶液與氯氣反應生成氯酸鈉、次氯酸鈉以及氯化鈉的混合溶液；所述氫氧化鉀溶液與氯氣反應生成氯酸鉀、次氯酸鉀以及氯化鉀的混合溶液。

優選地，在步驟2中，所述氯氣吸收裝置為噴射吸收或噴淋吸收裝置。

優選地，在步驟2中設置有用于加熱所述堿液的加熱裝置，所述加熱裝置為蒸汽加熱裝置或電加熱裝置。

優選地，在步驟2中設置有用于檢測氯氣的氯氣傳感器，在所述氯氣傳感器檢測到陽極室有氯氣析出時，所述氯氣吸收裝置開始啟動，吸收氯氣。

優選地，在步驟1中，膜電解槽的陰極室和陽極室分別與同一循環槽連通，通過水泵將酸性蝕刻廢液在離子膜電解槽的陰極室和陽極室與循環槽之間循環流動。

本發明又提出一種酸性蝕刻廢液的回收處理系統，包括用于收集蝕刻生產線的酸性蝕刻廢液的廢液收集槽、用于對酸性蝕刻廢液進行電解的膜電解槽，所述廢液收集槽與所述膜電解槽之間通過輸液管連通，并安裝水泵將所述廢液收集槽中的酸性蝕刻廢液輸入所述膜電解槽中；所述膜電解槽由膜將電解槽分為陰極室和陽極室，所述膜電解槽將酸性蝕刻廢液電解析出金屬銅和氯氣，得到酸性蝕刻再生液；

所述回收處理系統還包括用于儲存酸性蝕刻再生液的儲存槽、用于吸收氯氣的氯氣吸收裝置、儲存有濃度為0.5～50％的堿液的堿液反應槽和與所述堿液反應槽連通的氧化劑收集桶，在所述堿液反應槽上安裝有用于對堿液進行加熱的加熱裝置，使所述堿液保持在30～80攝氏度，所述氯氣吸收裝置將析出的氯氣進行吸收并導入至所述堿液反應槽的堿液中，氯氣與堿液反應生成能作為原蝕刻生產中需添加的氧化劑來使用的混合溶液，反應完成后形成的混合溶液輸入所述氧化劑收集桶中。

優選地，還包括安裝在所述膜電解槽上方的氯氣傳感器和用于控制所述氯氣吸收裝置的控制模塊，所述控制模塊與所述氯氣傳感器、所述氯氣吸收裝置電氣連接，在所述氯氣傳感器檢測到氯氣時，所述控制模塊控制所述氯氣吸收裝置開啟。

優選地，還包括與所述膜電解槽連通的循環槽，所述陰極室和陽極室分別通過輸液管與所述循環槽循環連通，并分別安裝水泵使酸性蝕刻廢液在所述陽極室與所述循環槽之間及所述陰極室與所述循環槽之間循環流動；所述氯氣吸收裝置為噴射吸收或噴淋吸收裝置。

優選地，所述堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，所述氫氧化鈉溶液與氯氣反應生成氯酸鈉、次氯酸鈉以及氯化鈉的混合溶液；所述氫氧化鉀溶液與氯氣反應生成氯酸鉀、次氯酸鉀以及氯化鉀的混合溶液。

本發明的有益效果為：

本發明對酸性蝕刻廢液進行膜電解再生工藝處理，將酸性蝕刻廢液在膜電解再生工藝中產生的氯氣經氯氣吸收裝置吸收并導入至濃熱堿液中，反應生成混合溶液，生成的混合溶液可作為原蝕刻液生產中需添加的氧化劑來使用，實現污染物轉化為資源回收再利用，更加環保，且具有較好經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的酸性蝕刻廢液的回收處理系統的結構框圖；

圖2為本發明的酸性蝕刻廢液的回收利用方法的工藝流程圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

參照圖1，提出本發明的一種酸性蝕刻廢液的回收處理系統的實施例：

一種酸性蝕刻廢液的回收處理系統，包括用于收集蝕刻生產線的酸性蝕刻廢液的廢液收集槽、用于對酸性蝕刻廢液進行電解的膜電解槽、與膜電解槽連通的循環槽。廢液收集槽與膜電解槽之間通過輸液管連通，并安裝水泵將廢液收集槽中的酸性蝕刻廢液輸入膜電解槽中。膜電解槽由膜將電解槽分為陰極室和陽極室，陰極室和陽極室分別通過輸液管與循環槽循環連通，并分別安裝水泵使酸性蝕刻廢液在陽極室與循環槽之間及陰極室與循環槽之間循環流動。膜電解槽將酸性蝕刻廢液電解析出金屬銅和氯氣，得到酸性蝕刻再生液。化學反應式如下：

陽極室反應：

2(CuCl₃)^2-+2Cl^-→2(CuCl₄)^2-+2e

2Cl^-→Cl₂↑+2e

陰極室反應：

(CuCl₄)^2-+Cu+2Cl^-→2(CuCl₃)^2-

2(CuCl₃)^2-→2(CuCl₂)^-+2Cl^-

2(CuCl₂)^-+2e→2Cu↓+4Cl^-

2H⁺+2e→H₂↑

回收處理系統還包括用于儲存酸性蝕刻再生液的儲存槽、用于吸收氯氣的氯氣吸收裝置、儲存有濃度為0.5～50％堿液的堿液反應槽和與堿液反應槽連通的氧化劑收集桶。將分離出的酸性蝕刻再生液收集至儲存槽中。

回收處理系統還包括安裝在膜電解槽上方的氯氣傳感器和用于控制氯氣吸收裝置的控制模塊。控制模塊與氯氣傳感器、氯氣吸收裝置電氣連接，在氯氣傳感器檢測到陽極室有氯氣析出時，控制模塊控制氯氣吸收裝置開始啟動，吸收氯氣。

在堿液反應槽上安裝有用于對堿液進行加熱的加熱裝置，使堿液保持在30～80攝氏度。加熱裝置為蒸汽加熱裝置或電加熱裝置。

氯氣吸收裝置將析出的氯氣進行吸收并導入至堿液反應槽的堿液中。堿液為濃度為0.5～50％，溫度為30～80攝氏度的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液：采用氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與氯氣反應生成氯酸鈉、次氯酸鈉以及氯化鈉的混合溶液；采用氫氧化鉀溶液，氫氧化鉀溶液與氯氣反應生成氯酸鉀、次氯酸鉀以及氯化鉀的混合溶液。

氫氧化鈉溶液與氯氣反應方程式：

2NaOH+CI2＝NaCI+NaCIO+H2O

6NaOH+3CI2＝5NaCI+NaCIO3+3H2O

氯氣與堿液反應生成的混合溶液能作為原蝕刻液生產中需添加的氧化劑來使用，反應完成后形成的混合溶液輸入氧化劑收集桶中。

其中，氯氣吸收裝置為噴射吸收或噴淋吸收裝置。氯氣吸收裝置可以為單級或多級串聯。

圖2為本發明的酸性蝕刻廢液的回收利用方法的工藝流程圖，酸性蝕刻廢液的回收利用方法包括以下步驟：

1)將蝕刻生產線的酸性蝕刻廢液收集至廢液收集槽中，將廢液收集槽中的待處理的酸性蝕刻廢液加入膜電解槽中；膜電解槽由膜將電解槽分為陰極室和陽極室，膜電解槽的陰極室和陽極室分別與同一循環槽連通，通過水泵將酸性蝕刻廢液在膜電解槽的陰極室和陽極室與循環槽之間循環流動；酸性蝕刻廢液在膜電解槽的陰極室和陽極室進行電解反應：

陽極室反應：

2(CuCl₃)^2-+2Cl^-→2(CuCl₄)^2-+2e

2Cl^-→Cl₂↑+2e

陰極室反應：

(CuCl₄)^2-+Cu+2Cl^-→2(CuCl₃)^2-

2(CuCl₃)^2-→2(CuCl₂)^-+2Cl^-

2(CuCl₂)^-+2e→2Cu↓+4Cl^-

2H⁺+2e→H₂→

在陰極室生成金屬銅，在陽極室生成氯氣。

2)將步驟1中電解產生的氯氣通過氯氣吸收裝置吸收并導入至濃熱堿液中，反應生成混合溶液，形成的混合溶液能作為原蝕刻液生產中需添加的氧化劑使用。

其中，堿液為濃度為0.5～50％，溫度為30～80攝氏度的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液：采用氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與氯氣反應生成氯酸鈉、次氯酸鈉以及氯化鈉的混合溶液；采用氫氧化鉀溶液，氫氧化鉀溶液與氯氣反應生成氯酸鉀、次氯酸鉀以及氯化鉀的混合溶液。

氫氧化鈉溶液與氯氣反應：

2NaOH+CI2＝NaCI+NaCIO+H2O

6NaOH+3CI2＝5NaCI+NaCIO3+3H2O

3)將步驟2中生成的混合溶液收集在氧化劑收集桶中，作為原蝕刻液生產中需添加的氧化劑來使用。

4)酸性蝕刻廢液在膜電解槽中電解完成后，得到酸性蝕刻再生液，將酸性蝕刻再生液和生成的金屬銅分離，酸性蝕刻再生液收集至儲存槽中。

在步驟2中設置有用于檢測氯氣的氯氣傳感器，在所述氯氣傳感器檢測到陽極室有氯氣析出時，所述氯氣吸收裝置開始啟動，吸收氯氣。

在步驟2中，氯氣吸收裝置為噴射吸收缸或噴淋吸收裝置，氯氣吸收裝置可以為單級或多級串聯。

在步驟2中設置有用于加熱堿液的加熱裝置。加熱裝置為蒸汽加熱裝置或電加熱裝置。

本發明對酸性蝕刻廢液進行離子膜電解再生工藝處理，將酸性蝕刻廢液在膜電解再生工藝中產生的氯氣經氯氣吸收裝置吸收并導入至濃熱堿液中，反應生成混合溶液，生成的混合溶液可作為原蝕刻液生產中需添加的氧化劑來使用，實現污染物轉化為資源回收再利用，更加環保，且具有較好經濟效益。

以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。