本發(fā)明涉及蝕刻液處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，本發(fā)明涉及一種由印制電路板行業(yè)所產(chǎn)生的蝕刻液循環(huán)再生工藝。
背景技術(shù)：
近20年來，中國的PCB行業(yè)一直保持10-00%的年增長速度，目前有多種規(guī)模的PCB企業(yè)3500多家，月產(chǎn)量達(dá)到1.2億平方米。蝕刻是PCB生產(chǎn)中耗藥水量較大的工序，也是產(chǎn)生廢液和廢水最大的工序，一般而言，每生產(chǎn)一平方米正常厚度（18μm）的雙面板消耗蝕刻液約為2～3升，并產(chǎn)出廢蝕刻液2～3升。我國PCB行業(yè)每月消耗精銅6萬噸/月以上，產(chǎn)出的銅蝕刻廢液中總銅量在5萬噸/月以上，對社會尤其是PCB廠周邊地區(qū)的水資源和土壤造成了嚴(yán)重污染。
探索銅蝕刻過程的清潔生產(chǎn)技術(shù)，使銅蝕刻廢液消除在生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)在線循環(huán)再生，以徹底杜絕污染源及其污染擴(kuò)散，實現(xiàn)真正意義上的源頭治理，既是環(huán)境保護(hù)部門強(qiáng)制執(zhí)法的第一選擇，也是PCB行業(yè)降低生產(chǎn)成本，走可持續(xù)發(fā)展之路的必然選擇。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于有效克服上述技術(shù)的不足，提供一種蝕刻液循環(huán)再生工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種堿性蝕刻液循環(huán)再生工藝，其改進(jìn)之處在于：所述工藝包括以下步驟：
A、蝕刻：通過蝕刻液實現(xiàn)蝕刻工藝，同時產(chǎn)生蝕刻廢液；
B、萃?。簩ξg刻廢液進(jìn)行萃取處理，生成第一負(fù)載銅油相和第一水相，其中，第一負(fù)載銅油相的處理步驟跳步至步驟C，第一水相處理步驟跳步至步驟G；
C、一道水洗：對第一負(fù)載銅油相進(jìn)行一道水洗，形成第二水相和第二油相，其中第二水相處理步驟跳步至步驟E，第二油相處理步驟跳步至步驟D；
D、反萃：對第二油相進(jìn)行反萃處理，生成第三水相和第三油相，第三油相的下一步處理步驟跳步至E，第三水相的處理步驟跳步至步驟F；
E、二道水洗：第二水相和第三油相進(jìn)行二道水洗，形成第四油相和第四水相，第四水相經(jīng)RO膜處理、PH調(diào)節(jié)，返回至步驟C中的一道水洗；所述第四油相返回至步驟B中進(jìn)行萃??；
F、電積：第三水相經(jīng)電積后，形成O2排空、陰極銅以及電積后液，所述電積后液傳送至步驟C中的第二油相中；
G、所述第一水相經(jīng)膜處理和組分調(diào)節(jié)形成再生蝕刻液，所述再生蝕刻液傳送至步驟A中的蝕刻液中。
所述步驟F中，返回至步驟C的第二油相中的電積后液為含H2SO4的硫酸銅電積后液，所述步驟D中，含H2SO4的硫酸銅電積后液與第二油相接觸，使銅從第二油相中轉(zhuǎn)入第三水相中。
所述步驟D中，反萃處理包括步驟：油水混合、澄清分層和油水分離。所述反萃處理的反應(yīng)式為：CuR2＋H2SO4＝CuSO4＋2RH，其中RH表示萃取劑。
所述步驟F中，在電積過程中，分別采用鈦活性涂層板和紫銅片作陽極和陰極，對反萃得到的硫酸銅溶液進(jìn)行電解，得到陰極銅；所述電積反應(yīng)包括陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，陽極反應(yīng)式為：4OH－＝O2＋2 H2O＋4e，陰極反應(yīng)式為：Cu2＋＋2e＝Cu。
所述步驟B中，萃取處理包括步驟：油水混合、澄清分層和油水分離。所述萃取的反應(yīng)式為：2RH＋Cu2＋＝CuR2＋2H＋，其中RH表示萃取劑。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的堿性蝕刻液循環(huán)再生工藝具有以下優(yōu)點：1、采用無損分離工藝回收銅，不破壞蝕刻液原有的組成成份，使蝕刻液得以完全回用，使蝕刻生產(chǎn)線成為廢物零排放的清潔生產(chǎn)線；2、選用適于氨性蝕刻液的高效萃取劑，萃取過程平衡速度快、分離效果好、處理量大、成本低、操作易連續(xù)自動化且安全方便；3、工藝流程實現(xiàn)過程物料閉路循環(huán)，使蝕刻液得以回用的同時不產(chǎn)生新的污染源。
【具體實施方式】
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明揭示的一種堿性蝕刻液循環(huán)再生工藝，堿性蝕刻液在線循環(huán)技術(shù)采用溶劑萃取膜處理—電解還原法，從失效蝕銅液中分離回收銅，同時通過補(bǔ)加藥劑，使失效蝕銅液得到有效回收并循環(huán)使用，廢液回收率利用率100%，銅回收率100%。整個堿性蝕刻液循環(huán)再生工藝具有操作新穎、可連續(xù)自動化、成本低。應(yīng)用堿性蝕刻液進(jìn)行蝕刻的典型工藝流程如下：鍍覆金屬抗蝕層的印制板→去膜→水洗→吹干→檢查修版→堿性蝕刻→水洗→吹干→檢查。
在本實施例中，所述堿性蝕刻液循環(huán)再生工藝包括以下步驟：
A、蝕刻：通過蝕刻液實現(xiàn)蝕刻工藝，同時產(chǎn)生蝕刻廢液；
B、萃?。簩ξg刻廢液進(jìn)行萃取處理，生成第一負(fù)載銅油相和第一水相，其中，第一負(fù)載銅油相的處理步驟跳步至步驟C，第一水相處理步驟跳步至步驟G；
所述步驟B中，利用銅離子在萃取劑與蝕刻廢液中的分配比不同，通過萃取劑與蝕刻廢液混合，使蝕刻廢液中的銅轉(zhuǎn)入萃取劑，以達(dá)到分離銅的目的。所選萃取劑具有如下特點：1、適于從氨性堿性氯化銅液中萃取銅，氨和氯不被萃??；2、對銅的萃取選擇性好，即銅鐵分離系數(shù)大；3、凈銅交換容量大；4、萃取和反萃速度、萃取和反萃分相快。根據(jù)實驗研究，確定萃取劑的含量為ＳＯ%V/O，油水比為Ｒ/Ａ，工藝過程包括下面三個步驟：油水混合、澄清分層和油水分離。
所述萃取的主要反應(yīng)式為：2RH＋Cu2＋＝CuR2＋2H＋，其中RH表示萃取劑。
銅氨絡(luò)離子的離解反應(yīng)：CuLm2+＝Cu2＋＋mL（L為NH3或cl－）
C、一道水洗：對第一負(fù)載銅油相進(jìn)行一道水洗，形成第二水相和第二油相，其中第二水相處理步驟跳步至步驟E，第二油相處理步驟跳步至步驟D；
D、反萃：對第二油相進(jìn)行反萃處理，生成第三水相和第三油相，第三油相的下一步處理步驟跳步至E，第三水相的處理步驟跳步至步驟F；
所述步驟D中，含H2SO4的硫酸銅電積后液與第二油相充分接觸，使銅從第二油相中轉(zhuǎn)入第三水相中，同時卸載后的萃取劑恢復(fù)萃取功能。反萃處理包括步驟：油水混合、澄清分層和油水分離，所述反萃處理的反應(yīng)式為：CuR2＋H2SO4＝CuSO4＋2RH，其中RH表示萃取劑。
E、二道水洗：第二水相和第三油相進(jìn)行二道水洗，形成第四油相和第四水相，第四水相經(jīng)RO膜處理、PH調(diào)節(jié)，返回至步驟C中的一道水洗；所述第四油相返回至步驟B中進(jìn)行萃??；
F、電積：第三水相經(jīng)電積后，形成O2排空、陰極銅以及電積后液，所述電積后液傳送至步驟C中的第二油相中，并且，在本實施例返回至步驟C的第二油相中的電積后液為含H2SO4的硫酸銅電積后液；
具體的，在電積過程中，分別采用鈦活性涂層板和紫銅片作陽極和陰極，電積工藝的操作條件如下：
所述電積反應(yīng)包括陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，陽極反應(yīng)式為：4OH－＝O2＋2 H2O＋4e，陰極反應(yīng)式為：Cu2＋＋2e＝Cu；對反萃得到的硫酸銅溶液進(jìn)行電解，得到陰極銅。
G、所述第一水相經(jīng)膜處理和組分調(diào)節(jié)形成再生蝕刻液，所述再生蝕刻液傳送至步驟A中的蝕刻液中。
在步驟A中，通過蝕刻液實現(xiàn)蝕刻工藝，其蝕刻原理如下：
在氯化銅溶液中加入氨水，發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)：
CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)4Cl2；
蝕刻過程中，板面上的銅被[Cu(NH3)4]2＋絡(luò)離子氧化，反應(yīng)如下：
Cu(NH3)4Cl2＋Cu→2Cu(NH3)2Cl；
所生成的[Cu(NH3)2]＋為Cu＋的絡(luò)離子，不具有蝕刻能力。在有過量NH3和Cl-的條件下，能很快地被空氣中的O2所氧化，生成具有蝕刻能力的[Cu(NH3)4]2＋絡(luò)離子，其再生反應(yīng)如下：
2Cu(NH3)2Cl ＋2NH4Cl＋2NH3＋0.5O2→2Cu(NH3)4Cl2+H2O
從上述反應(yīng)可以看出，每蝕刻1mol銅需要消耗2mol氨和2mol氯化銨，因此在蝕刻過程中，隨著銅的溶解，應(yīng)不斷補(bǔ)加氨水和氯化銨。但是蝕刻過程中所消耗的氨水和氯化銨卻能在蝕刻液的再生循環(huán)過程中，通過Cu(NH3)4Cl2與萃取劑的反應(yīng)得以還原，萃取反應(yīng)如下：
Cu(NH3)4Cl2＋2RH→CuR2＋2NH4Cl＋2NH3
每萃取1mol銅就生成2mol氨和2mol氯化銨，因此從化學(xué)反應(yīng)的角度看，蝕刻工序和蝕刻液循環(huán)再生工序正好實現(xiàn)了物料的平衡。
本發(fā)明的堿性蝕刻液循環(huán)再生工藝具有以下優(yōu)點：1、采用無損分離工藝回收銅，不破壞蝕刻液原有的組成成份，使蝕刻液得以完全回用，使蝕刻生產(chǎn)線成為廢物零排放的清潔生產(chǎn)線；2、選用適于氨性蝕刻液的高效萃取劑，萃取過程平衡速度快、分離效果好、處理量大、成本低、操作易連續(xù)自動化且安全方便；3、工藝流程實現(xiàn)過程物料閉路循環(huán)，使蝕刻液得以回用的同時不產(chǎn)生新的污染源。
以上所描述的僅為本發(fā)明的較佳實施例，上述具體實施例不是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的技術(shù)思想范疇內(nèi)，可以出現(xiàn)各種變形及修改，凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的潤飾、修改或等同替換，均屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。