堿性含銅蝕刻廢液如何處理
摘要：實驗對堿性含銅蝕刻廢液膜電解工藝處理的可行性開展相關研究,考察了槽電壓、電解時間和陽極液pH值等因素對膜電解電流效率的影響,并確定了最佳工藝條件:槽電壓3.10 V、電解時間2 h、陽極液初始pH值9.20。在上述最優工藝條件下,膜電解電流效率達91.5%。實驗結果表明,該工藝操作方便、簡單可行,是處理蝕刻廢液、回收銅的有效方法,具有一定的應用價值。
印刷線路板（PCB），又被稱為印制電路板。近幾年，我國PCB及相關產業發展迅速，其產值、產量分別占世界第二位和第一位，全國已有PCB企業3500多家。印刷線路板在制造過程中，當蝕刻液的蝕刻能力減弱時必須及時更換。因此蝕刻過程會產生大量的含銅堿性蝕刻廢液，其中含有Cu、Cl-、NH3和NH4+等有用物質。研究表明，每噸廢蝕刻液中含Cl-在250kg、Cu120kg以上、NH3- NH4+80kg左右及其他各種有價離子，平均每生產1m2的PCB板會產生2.5L左右的廢蝕刻液。
因此，如若處置不當，容易造成嚴重的資源浪費和環境污染。有研究表明，1L未經處理的堿性蝕刻廢液可以污染100t以上的水。
印制電路板蝕刻目前所采用的蝕
液主要有堿性氯化銅溶液和酸性氯化銅溶液，其中酸性Cu Cl2蝕刻液的蝕刻速率慢，反應溫度較高；而堿性Cu Cl2蝕刻液則具有蝕刻速率較快且溶液穩定、安全性好等優點而成為蝕刻雙面板及多面板的主流目前。
堿性含銅蝕刻廢液處理的主要方法包括：酸化法、堿化法和萃取法。采用酸化法時直接加硫酸，制得膽礬后再應用電解法回收金屬銅；堿化法一般將NaOH溶液與廢液反應生成CuO沉淀，隨后將CuO沉淀與稀硫酸反應制備硫酸銅；萃取法采用強鰲合劑萃取蝕刻廢液中的Cu2+，再經過反萃等工序回收銅同時再生蝕刻液。然而這些傳統工藝方法均存在諸如再生工藝流程較長、投入成本較高、副產品質量較低和容易產生二次污染等缺點，造成實際應用的局限性。
膜電解工藝中利用的離子交換膜又稱為離子選擇性透過膜，該膜上含有離子基團因而在電場的作用下可以讓溶液中的離子選擇性透過，即陽離子交換膜只允許溶液中的陽離子選擇性透過，陰離子交換膜只允許溶液中的陰離子透過。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
因此利用離子交換膜的選擇透過性同時結合電極表面的氧化還原反應可以很好地將含銅堿性蝕刻廢液中不同價態的銅離子進行有效分離。經膜電解后陽極蝕刻液根據蝕刻工藝要求，通過必要的組分調整，可再次返回蝕刻工序從而做到蝕刻液的循環使用；另一方面，膜電解后含二價銅離子的陰極液可通過添加亞硫酸鈉的方式進行還原處理，還原處理后的溶液可參考文獻中的方法用于制備氯化亞銅產品。這對于環境保護、資源循環利用和蝕刻企業生產成本的降低都具有重要意義。
本實驗采用自制膜電解分離設備，對膜電解工藝處理堿性含銅蝕刻廢液的可行性開展了相關的研究工作。實驗過程中對影響不同價態銅離子分離的工藝條件（如槽電壓、電解時間、陽極液初始PH值等）進行了探究。研究結果將為蝕刻液的循環利用及制備氯化亞銅工藝的產業化實施提供必要的技術指導。
1材料與方法
1.1實驗原理
本研究是在直流電場的作用下，在陽離子膜電解槽中電解再生堿性蝕刻液，堿性蝕刻液中包含氯化銨、氯化亞銅和氯化銅，電解裝置如圖1所示。電解槽用陽離子交換膜將陽極室和陰極室隔開；將陰極液貯液槽借助水泵)和陰極室連通；將陽極液貯液槽借助水泵、和陽極室連通；進行電解反應時，陽極室蝕刻液中的氯化亞銅在陽極表面氧化生成氯化銅，同時其中的銨離子穿越陽離子交換膜進入陰極室；陰極室蝕刻液中的二價銅離子優先在陰極表面還原成一價銅，同時一價銅離子返回至陰極液貯液槽中。
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