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1、(10)申请公布号 CN 102942278 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 2 2 7 8 A *CN102942278A* (21)申请号 201210477021.3 (22)申请日 2012.11.22 C02F 9/08(2006.01) C23F 1/46(2006.01) (71)申请人长沙铂鲨环保设备有限公司 地址 410019 湖南省长沙市劳动东路208号 新城地标2611 (72)发明人李德良 张闯 李乐 张云亮 (74)专利代理机构长沙正奇专利事务所有限责 任公司 43113 代理人卢宏 (54) 发明名称 一种酸性含铜废液的处理。
2、方法 (57) 摘要 本发明涉及酸性含铜废液处理领域,提供了 一种酸性含铜废液的处理方法,具体步骤为:在 酸性含铜废液中加入氧化剂使得铜离子转变为二 价,得到亚铜离子浓度0.5克/升的母液;然后 使上述溶液中的部份铜以二价铜化合物的结晶物 形式实现与母液的分离,得到释放出了其溶铜容 量的分离液;接着对该分离液进行组份调节和净 化处理,使之恢复到铜酸性蚀刻液配制后、使用前 的状况,得到该酸性蚀刻再生液,返回使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1页 2 1.一种酸性含铜废液的。
3、处理方法,其特征是,具体步骤为: 1)在酸性含铜废液中加入氧化剂使得铜离子转变为二价,得到亚铜离子浓度0.5克 /升的母液; 2)通过一次或多次物理处理过程使得母液中部分铜离子以二价铜结晶物的形式与母 液分离,得到含铜结晶物和分离液;所述物理处理过程是先浓缩,后冷却、结晶,最后再固液 分离; 3)对上述分离液进行净化除杂,然后进行组份浓度调节,使得比重在1.2801.295之 间、二价铜含量在120155g/L之间、氧化还原电位在520-560MV、酸当量在46N之间, 得到酸性蚀刻再生液,该酸性蚀刻再生液循环利用。 2.根据权利要求1所述一种酸性含铜废液的处理方法,其特征是,步骤(1)中所述。
4、氧化 剂选自含氧氧化剂、含氯氧化剂或者含氮氧化剂。 3.根据权利要求2所述一种酸性含铜废液的处理方法,其特征是,步骤(1)中所述含氧 氧化剂选自氧气、过氧化物或臭氧;所述含氯氧化剂选自高氯酸及其盐类、氯酸及其盐类、 亚氯酸及其盐类、二氧化氯、氯或次氯酸及其盐类;所述含氮氧化剂选自硝酸及其盐类或亚 硝酸及其盐类。 4.根据权利要求1或2所述一种酸性含铜废液的处理方法,其特征是,步骤(2)中所述 含铜结晶物为二水氯化铜。 5.根据权利要求1或2所述一种酸性含铜废液的处理方法,其特征是,步骤(3)中所述 组分浓度调节是,在净化后的分离液中添加氧化剂使得氧化还原电位在520-560MV,并使得 二价铜。
5、含量在120155g/L;加入酸使得酸当量在46N之间;加入含氯离子的盐使得比 重在1.2801.295之间。 6.根据权利要求5所述一种酸性含铜废液的处理方法,其特征是,所述氧化剂为氯酸 钠或亚氯酸钠;所述酸为盐酸;所述含氯离子的盐为氯化钠和氯化铵。 7.一种酸性蚀刻再生液,由权利要求1-6之一所述方法制备而成。 8.权利要求7所述酸性蚀刻再生液在印刷线路板制造、金属清洗、标牌制作及表面处 理行业中的应用。 权 利 要 求 书CN 102942278 A 1/4页 3 一种酸性含铜废液的处理方法 技术领域 0001 本发明属于酸性含铜废液的处理领域,具体涉及对含铜量较高的印刷线路板生产 中产。
6、生的铜蚀刻废液的处理方法。 背景技术 0002 印刷线路板(PCB)制造、金属清洗及表面处理、无机盐生产、电镀、标牌制作、铜湿 法冶金等行业中会使用含铜的溶液和(或)产生含铜的废液,废液的具体含铜量在0.2200 克/升之间,可分为碱性体系和酸性体系两种,如USP3999564和USP4130454所示,前者如 含氨、铵盐和氯离子的铜溶液即俗称的铜氨液,也称碱性蚀刻液;后者如含氯离子、盐酸的 铜溶液,俗称酸性蚀刻液等。印刷线路板(PCB)行业是产出铜蚀刻废液量最大的行业,铜 蚀刻废液中的铜含量在100克/升以上,使得它成为该行业最大的重金属污染源,如何使 其循环再生而实现清洁生产一直是众多科技。
7、人员的工作目标。CN201110231641.4则介绍 了一种以酸性蚀刻液为原料制备氧化铜的方法,CN201210023805.9和CN200510080937.5, USP4436601、USP4545877、USP 4597842、USP5085730USP5207867、USP5298117、USP6322955、 USP4784785、USP4915776、USP5127991、USP5524780和USP5556553均介绍了采用化学还原 (如铝还原)和电化学还原(包括用膜电解)的方法而使铜蚀刻液的铜回收为铜、蚀刻废液达 到再生和循环使用的方法,USP5487842则报道了采用溶剂萃。
8、取使铜蚀刻液的铜回收为铜而 进行铜蚀刻液循环再生的方法。但是,熟悉PCB行业的技术人员都知道,铜蚀刻液工作时其 技术要求高,以回收铜和氧化铜为出发点的蚀刻液循环再生技术其蚀刻工序的品质指标无 法保证,因为在电解过程中会使再生蚀刻液中产生新的对蚀刻品质(如侧蚀因子)有负面影 响的物质并不断累积,抗蚀层(如干膜、湿膜经干燥后形成的膜等)的碎解物和溶解物也会 污染铜蚀刻液,所以,上述这样的蚀刻液循环再生技术其循环再生次数是十分有限的,其循 环再生使用的品质效果也是不确定的;另外,以电化学方法回收铜为其基础的蚀刻液循环 再生技术还有一个致命的弱点即:它在生产过程中产生氯气(逸出),对于酸性铜蚀刻液回 。
9、收铜中产生的氯气的现象尤其严重,使得生产作业工序安全隐患十分严重、设备腐蚀厉害、 对相关作业地点及其周边环境和工作人员的健康有严重危害。 发明内容 0003 针对现有技术的不足,本发明提供一种酸性含铜废液的处理方法,从含铜废液中 分离铜的化合物并得到酸性蚀刻再生液,该再生液可循环利用。该方法简单易行,不释放氯 气,安全环保,不产生新物质污染再生液。 0004 为实现上述目的本发明的技术方案是: 一种酸性含铜废液的处理方法,具体步骤为: 1)在酸性含铜废液中加入氧化剂使得铜离子转变为二价,得到亚铜离子浓度0.5克 /升的母液; 2)通过一次或多次物理处理过程使得母液中部分铜离子以二价铜结晶物的形。
10、式与母 说 明 书CN 102942278 A 2/4页 4 液分离,得到含铜结晶物和分离液;所述物理处理过程是先浓缩,后冷却、结晶,最后再固液 分离; 3)对上述分离液进行净化除杂,然后进行组份浓度调节,使得比重在1.2801.295之 间、二价铜含量在120155g/L之间、氧化还原电位在520-560MV、酸当量在46N之间, 得到酸性蚀刻再生液,该酸性蚀刻再生液循环利用。 0005 步骤(1)中所述氧化剂优选选自含氧氧化剂、含氯氧化剂或者含氮氧化剂。 0006 所述含氧氧化剂优选选自氧气、过氧化物或臭氧;所述含氯氧化剂优选选自高氯 酸及其盐类、氯酸及其盐类、亚氯酸及其盐类、二氧化氯、氯。
11、或次氯酸及其盐类;所述含氮氧 化剂优选选自硝酸及其盐类或亚硝酸及其盐类。 0007 步骤(2)中所述含铜结晶物优选为二水氯化铜。 0008 步骤(3)中所述组分浓度调节是:在净化后的分离液中添加氧化剂使得氧化还原 电位在520-560MV,并使得二价铜含量在120155g/L;加入酸使得酸当量在46N之间; 加入含氯离子的盐使得比重在1.2801.295之间。 0009 步骤(3)中所述氧化剂同步骤(1)中的氧化剂,更优选为氯酸钠或亚氯酸钠; 所述酸优选为盐酸;所述含氯离子的盐优选为氯化钠和氯化铵。 0010 本发明的还提供了一种酸性蚀刻再生液,由上述方法制备而成。 0011 本发明还提供了上。
12、述酸性蚀刻再生液在印刷线路板制造、金属清洗、标牌制作及 表面处理行业中的应用。 0012 下面对本发明做进一步的解释和说明: 本发明所述酸性含铜废液主要是指印刷线路板(PCB)行业中其蚀刻工序使用后的酸性 铜蚀刻废液,由于其中的铜含量较高而使蚀刻性能(蚀刻速度、侧蚀等)变差而无法使用,还 包括其它行业如五金电镀、标牌制作、表面清洗等行业产生的酸性含铜废液。 0013 本发明使酸性含铜废液中的铜变为二价的方法是不会污染蚀刻液也不会对周边 环境产生废气等污染物的化学氧化法,即使用与酸性蚀刻液中主成份元素相同的高氧化价 态化合物作为氧化剂、或使用反应后可变为水的氧化剂,将酸性蚀刻废液中的一价铜变为 。
13、二价铜。 0014 本发明使酸性蚀刻废液中的部分二价铜以含铜化合物(包括含结晶水的含铜化合 物)结晶物的形式从溶液中析出和分离的方法是一种不会污染蚀刻液的物理方法,包括:浓 缩、结晶、冷却、固液分离;其结果是得到酸性蚀刻再生液和可被工业界接受的含铜化合物 (俗称铜盐)。 0015 本发明在分离回收得到铜化合物产品的同时,可以得到一种低铜阳离子、低酸根 离子或低配体离子(如氯离子)浓度的分离液,在此分离液中补加含酸根离子的酸或含配体 离子的配体物质、以及补加有关氧化剂(如二氧化氯、液氯等)等必要成份,当将再生液的酸 当量、组分浓度和氧化还原电位调节至正常酸性铜蚀刻液所要求的范围内,形成酸性蚀刻 。
14、再生液,它可按蚀刻工序的要求继续溶解铜,循环利用。 0016 与现有技术相比,本发明的优势如下: 1)本发明的酸性含铜废液的处理方法从含铜废液中分离铜的化合物并得到酸性蚀刻 再生液,该再生液可循环利用。 0017 2)该方法简单易行,全过程无氯产生,也不会散发挥发性有机溶剂等有害物,安全 说 明 书CN 102942278 A 3/4页 5 环保。 0018 3)不引入也不产生对蚀刻有害的新物质,蚀刻液循环使用的工艺和品质质量高、 循环寿命长。 具体实施方式 0019 下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释和说明: 实施例1: 湖南某线路板厂酸性蚀刻废液,经测定含铜130克/升,其中亚铜30。
15、克/升,氯离子182 克/升。取该废液1升,加入双氧水100毫升后测得亚铜低于0.3克/升,对其进行浓缩、 冷却和静置操作后析出一种结晶物,分离出该晶体后称出其重为76克,经测定该晶体的含 铜量为37.54%,含氯量为41.65%,为二水氯化铜。上述分离出二水氯化铜结晶物后的分离 液经补加浓盐酸、氯化铵和氯酸钠后成为一种比重在1.2801.295之间、二价铜含量在 120150g/L之间、氧化还原电位(ORP)在520-550MV(毫伏)、酸当量在46N之间的酸 性蚀刻再生液,将该酸性蚀刻再生液在4055范围内进行蚀刻操作,发现其蚀刻速度、 溶铜量和侧蚀因子等工艺品质指标均与新开缸的酸性蚀刻液。
16、相当,完全可满足酸性蚀刻工 艺的技术要求。说明按本发明可从印刷线路板行业的酸性铜蚀刻废液中分离出合格的氯化 铜产品、并且使铜蚀刻液实现循环再生使用。 0020 实施例2: 广东某线路板厂酸性蚀刻废液,经测定含铜145克/升,其中亚铜32克/升,氯离子 195克/升。取该废液1升,加入氯酸钠40克后测得亚铜低于0.1克/升,对其进行浓缩、 冷却和静置操作后析出一种结晶物,分离出该结晶物后称出其重为71克,经测定该结晶物 的含铜量为37.51%,含氯量为41.59%,为二水氯化铜,再对该母液进行浓缩、冷却和静置操 作后又析出一种结晶物30克,经测定该结晶物的含铜量为17.83%,含氯量为55.03。
17、%,为含 两个结晶水的Na 2 CuCl 4 .2H 2 O。上述分离出铜化合物结晶物后的分离液经测补加浓盐酸、氯 化铵和氯酸钠后成为一种比重在1.2811.290之间、二价铜含量在126154g/L之间、 氧化还原电位(ORP)在525-545MV(毫伏)、酸当量在4.25.8N之间的酸性蚀刻再生液, 将该酸性蚀刻再生液在4055范围内进行蚀刻操作,发现其蚀刻速度、溶铜量和侧蚀因 子等指标均与新开缸的酸性蚀刻液相当,完全可满足酸性蚀刻工艺的技术和品质要求。说 明按本发明可从印刷线路板行业的酸性铜蚀刻废液中分离出合格的氯化合物产品、并且使 铜蚀刻液实现循环再生使用。 0021 实施例3: 浙江。
18、某线路板厂酸性蚀刻废液,经测定含铜151克/升,其中亚铜43克/升,氯离子198 克/升。取该废液1升,加入亚氯酸钠59克后测得亚铜低于0.1克/升,对其进行浓缩、冷 却和静置操作后析出一种结晶物,分离出该结晶物后称出其重为71克,经测定该晶体的含 铜量为37.54%,含氯量为41.53%,为二水氯化铜。上述分离出二水氯化铜结晶物后的分离 液经测补加浓盐酸、氯化铵和亚氯酸钠后成为一种比重在1.2801.295之间、二价铜含量 在120150g/L之间、氧化还原电位(ORP)在525-555MV(毫伏)、酸当量在4.55.8N之 间的酸性蚀刻再生液,将该酸性蚀刻再生液在4055范围内进行蚀刻操作。
19、,发现其蚀刻 速度、溶铜量和侧蚀因子等工艺品质指标均与新开缸的酸性蚀刻液相当,完全可满足酸性 说 明 书CN 102942278 A 4/4页 6 蚀刻工艺的相关要求。 0022 实施例4: 江苏某线路板厂酸性蚀刻废液,经测定含二价铜113克/升、亚铜23克/升、氯离子 189克/升。取该废液1升,加入二氧化氯(36%)20克后测得亚铜低于0.1克/升,对其进 行浓缩、冷却和静置操作后析出一种结晶物,分离出该结晶物后称出其重为69克,经测定 该结晶物的含铜量为37.35%,含氯量为41.54%,为二水氯化铜。上述分离出二水氯化铜晶 体后的分离液经测补加三氮唑类抗侧蚀剂(来自:中南电子化学材料研。
20、究所)、浓盐酸、氯化 铵和二氧化氯后成为一种比重在1.2801.295之间、二价铜含量在120150g/L之间、 氧化还原电位(ORP)在530-558MV(毫伏)、酸当量在4.35.1N之间的酸性蚀刻再生液, 将该酸性蚀刻再生液在4055范围内进行蚀刻操作,发现其蚀刻速度、溶铜量和侧蚀因 子等工艺品质指标均与新开缸的酸性蚀刻液相当,完全可满足酸性蚀刻工艺的相关要求。 0023 本发明的有利的技术效果是显而易见的,首先是含铜化合物的分离、回收可靠,不 污染相关工序的工作液,回收出的铜化合物副产品经济效益显著;其次是回收铜后的再生 液可循环再使用、相关工序的生产成本低,全过程无污染物外排,对环保有利。 说 明 书CN 102942278 A 。