CN205821457U - 一种线路板碱性废液处理装置 - Google Patents

Abstract

一种线路板碱性废液处理装置，该装置包括一体化反应槽、循环泵、调节槽、补液槽，所述一体化反应槽通过管线与补液槽连接，一体化反应槽通过管线与调节槽连接；所述一体化反应槽由第一阳极室、第二阳极室、阴极室和电源构成；其中，第一阳极室位于阴极室的左侧，第二阳极室位于阴极室的右侧，第一阳极室、第二阳极室与阴极室之间利用阳离子交换膜隔板隔开，在第一阳极室、第二阳极室内分别设置有一组阳极阵列板。该装置采用一种循环阳极氧化辅助阴极电沉积方法处理线路板的碱性刻蚀废液，实现高纯度回收铜，碱性刻蚀液除杂后高品质循环利用。

Description

一种线路板碱性废液处理装置

技术领域

本实用新型属于线路板生产废水处理技术领域，具体的说涉及一种线路板碱性刻蚀废液处理装置，该装置采用循环阳极氧化辅助阴极电沉积方法对含铜离子和氨氮的碱性废液进行除杂回用刻蚀液和回收铜的处理。

背景技术

近年来，电子工业发展迅猛，已成为我国最重要的支柱性产业之一，而作为电子部件和电子元器件支撑体的线路板制造企业也发展迅速，产量逐年增加。但是，随之产生的环境污染问题也日益严重。国内此类企业主要分布在华南地区，其中，具有一定规模的大型企业，珠江三角洲占近50％，是主要聚集地，同时也是线路板行业污染最为严重的地区之一。而线路板行业产生的污染主要是排放的废水，不同的生产工序排放的废水性质差别较大。其中，碱性刻蚀工序排放的碱性废液，含有高浓度的氨氮和铜离子等，对周边环境及其人类健康都造成了严重的危害，这不仅仅是一种环境的污染，更是一种资源的浪费。

目前，国内外对碱性废液的处理常用方法一下几种：(1)沉淀法：向废液中加入氢氧化钠或者铜捕获剂，产生氢氧化铜沉淀或者螯合沉淀物，上清液进一步用离子交换法除铜后排放，铜沉淀被回收利用。该法具有操作简单，设备投资少等优点，但该方法铜回收利用价值不大，对于氨的去除效果不好，上清液还需要进一步的脱氨处理，经济效益和社会效益不高。(2)电解法：先用破络剂破坏络合铜释放铜离子，然后加硫酸进行结晶，再用电解的方法进一步电沉积回收铜，最后可以用离子交换法使其达标排放。该工艺铜离子去除率高，但无法去除氨氮，需要离子交换等后处理工序，操作控制比较繁琐。(3)膜电 解法是几年发展起来的一种改进电解法，有学者将其用于酸性刻蚀液的处理研究，采用纯钛板为阴极从酸性刻蚀液中回收铜粉。但得到的铜粉纯度不高，不适用于高浓度的含铜废液处理，而且，回收铜后的废液作为刻蚀液回用也存在诸多不确定因素，例如变化的有机试剂浓度及种类等杂质，影响刻蚀产品质量，同时，在该工艺前端还需要增加破络工艺等工序，所以该处理方法在企业推广困难。另外，碱性刻蚀液的膜电解处理还是空白。因此，急需开发一种适合企业使用的碱性刻蚀液膜处理方法，能够减少处置费用和环境排放，实现回收铜和回用刻蚀液的目标。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种线路板碱性刻蚀废液处理装置，该装置采用一种循环阳极氧化辅助阴极电沉积方法处理线路板的碱性刻蚀废液，实现高纯度回收铜，碱性刻蚀液除杂后高品质循环利用。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：该装置包括一体化反应槽、循环泵、调节槽、补液槽，所述一体化反应槽通过管线与补液槽连接，一体化反应槽通过管线与调节槽连接；所述一体化反应槽由第一阳极室、第二阳极室、阴极室和电源构成；其中，所述第一阳极室位于阴极室的左侧，第二阳极室位于阴极室的右侧，所述第一阳极室、第二阳极室与阴极室之间利用阳离子交换膜隔板隔开，在第一阳极室、第二阳极室内分别设置有一组阳极阵列板；所述第一阳极室的箱体侧面上部带有第一进水口、正面下部带有第一出水口；所述第二阳极室的箱体正面下部带有第二进水口、后面上部有第二出水口；所述阴极室中设置两块阴极铜板、第三进水口位于阴极室的中上部、第三出水口位于阴极室的正面下部；所述第一阳极室、第二阳极室和阴极室的箱体顶部均安装 密封盖板，在每个密封盖板上均带有气压平衡口；所述第一阳极室的第一出水口通过管线与第二阳极室的第二进水口连接，处理后的废液从第二阳极室的第二出水口排出，第二出水口通过管线连接到调节槽，进入调解槽的处理后刻蚀液在进行调配后回用；所述第三进水口通过管线与循环泵连接，所述循环泵通过管线分别与第三出水口和第二电磁阀连接，所述第二电磁阀通过管线与补液槽的排液口连接，第三出水口通过管线分别与第一电磁阀和循环泵连接，所述第一电磁阀通过管线与补液槽上的排液口连接。

本实用新型提供的技术方案有以下优点：

1、本实用新型采用循环阳极氧化辅助阴极电沉积方法处理线路板的碱性刻蚀废液，阴阳极槽体间设置阳离子交换膜，利用阳极室的阵列电极发生的电催化氧化反应降解有机物，达到除杂和破络目标，释放铜离子、铵离子并且氧化有机物，利用离子交换膜的选择透过性，铜离子、铵离子运动进入阴极室，以铜板为阴极直接电解沉积铜，得到高品质电解铜，阴极室溶液内循环吸收氨后排入调节槽，阳极室溶液直接排入调节槽，调配后作为碱性刻蚀液循环使用，实现碱性刻蚀液零排放。

2、本实用新型通过阳极氧化有效的降低了碱性刻蚀液废液中有机杂质含量，通过阴极电沉积有效去除了铜离子，使得线路板碱性刻蚀液可以回收再利用，不再排放，解决了线路板碱性刻蚀液废液环境污染问题，推动了线路板企业的清洁生产。

3、本实用新型通过离子交换膜隔开阴极室和阳极室，能够有效提高回收铜的品质，提升铜的回收利用价值，给企业带来更好的经济收益，实现变废为宝。

4、本实用新型采用内循环模式提高铜离子回收率，达到最大限度的回收铜离子，并有效降低铜离子在刻蚀液中的残留，提升了回用刻蚀液的品质，有效 推动了线路板厂废碱性刻蚀液的回收再利用。

5、本实用新型结构紧凑，占地面积小，适合安装到车间，有效地减少输送设备，便于管理和维护。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型一体化反应槽和补液槽的结构示意图。

图3是本实用新型阳离子交换膜隔板的结构示意图。

图4是本实用新型阳极阵列板的结构示意图。

图5是本实用新型图4中单块阳极板的结构示意图。

附图标记：

一体化反应槽1、循环泵2、调节槽3、补液槽4、第一管线5、第二管线6、第三管线7、第二电磁阀8、第一电磁阀9、第二继电器10、第一继电器11、液位器12、阳极连接线13；

第一阳极室101、第二阳极室102、阴极室103、电源104、阳离子交换膜隔板105、阳极阵列板106、第一进水口107、第一出水口108、第二进水口109、第二出水口110、阴极铜板111、第三进水口112、第三出水口113、密封盖板114、气压平衡口115；

第一工程塑料板1051、第二工程塑料板1052、阳离子交换膜1053、穿孔1054、螺栓1055、螺孔1056；

阳极板1061、螺栓孔1062、固定位置孔1063；

调节槽进水口301、排液口401。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本 实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示：该装置包括一体化反应槽1、循环泵2、调节槽3、补液槽4，所述一体化反应槽1通过第一管线5与补液槽4连接，一体化反应槽1通过第二管线6与调节槽3连接。

所述的循环泵2选用市售的任何一种耐腐蚀增压循环泵。

所述的调节槽4主要用于接收阴极和阳极的排出液，该液体经过调解满足碱性刻蚀液的品质要求后进行回用。

所述一体化反应槽1由第一阳极室101、第二阳极室102、阴极室103和电源104构成；其中，所述第一阳极室101位于阴极室103的左侧，第二阳极室102位于阴极室103的右侧，所述第一阳极室101、第二阳极室102与阴极室103之间利用阳离子交换膜隔板105隔开，在第一阳极室101、第二阳极室102内分别设置有一组阳极阵列板106；所述第一阳极室101的箱体侧面上部带有第一进水口107、正面下部带有第一出水口108；所述第二阳极室102的箱体正面下部带有第二进水口109、后面上部有第二出水口110；所述阴极室103中设置两块阴极铜板111、第三进水口112位于阴极室103的中上部、第三出水口113位于阴极室103的正面下部。

所述第一阳极室101、第二阳极室102和阴极室103的箱体顶部均安装密封盖板114，在每个密封盖板114上均带有气压平衡口115。

所述第一阳极室101的第一出水口108通过第三管线7与第二阳极室102的第二进水口109连接，处理后的废液从第二阳极室102的第二出水口110排出，第二出水口110通过管线连接到调节槽3，进入调解槽的处理后刻蚀液在进行调配后回用。所述第三进水口112通过管线与增压循环泵2连接，所述增压循环泵2通过管线分别与第三出水口113和第二电磁阀8连接，所述第二电磁 阀8通过管线与补液槽4的排液口401连接，第三出水口113通过管线分别与第一电磁阀9和增压循环泵2连接，所述第一电磁阀9通过管线与补液槽4上的排液口401连接。

所述循环泵2通过第二继电器10控制开关，第二继电器10通过第一继电器11控制开关，第一继电器11通过液位器12控制关闭，第一继电器11定时自动开启。当第一继电器11开启时，打开第一电磁阀9和关闭第二继电器10，循环泵2停止工作，此时，阴极室103中的溶液从第三出水口113排出，经由管线6、调节槽进水口301流进调节槽3。当阴极室103的液位降低到设置的位置后触发液位控制器12，关闭第一继电器11令第一电磁阀9关闭，阴极室103溶液停止排出，同时触发第二继电器10开启第二电磁阀8和增压泵2，对阴极槽进行补液，当阴极槽溶液达到设置液位后触发液位控制器12和第一继电器11关闭第二电磁阀8，停止阴极室补液。调节槽3主要用于接收阴极和阳极的排出液，该液体经过调解满足碱性刻蚀液的品质要求后进行回用。

所述一体化反应槽1的外壳是用高电阻的硬质工程塑料板、通过焊接制成的需要尺寸大小的反应槽体，并加装不锈钢固定架。

阳离子交换膜隔板105的结构如图3所示：所述阳离子交换膜隔板105由第一工程塑料板1051、第二工程塑料板1052、通过螺栓1055设置在第一工程塑料板1051和第二工程塑料板1052之间的阳离子交换膜1053构成，所述第一工程塑料板1051和第二工程塑料板1052上带有穿孔1054。其中，所述阳离子交换膜1053用螺栓1055固定在具有穿孔1054的第一工程塑料板1051上，另一张具有穿孔1054的第二工程塑料板1052通过螺孔1056组装在阳离子交换膜1053上，使得阳离子交换膜1053夹在第二工程塑料板1052和第一工程塑料板1051之间，通过八个螺孔1056用螺母夹紧，将多孔阳离子交换膜隔板105焊接 在一体化反应槽1内侧箱体上，令第一阳极室101、第二阳极室102和阴极室103之间分隔开，在电场的作用下仅允许阳离子通过阳离子交换膜隔板105从阳极室101、102进入阴极室103。

第一阳极室101和第二阳极室102中安装的阳极阵列板106的结构如图4所示：所述阳极阵列板106是申请人公司自行制造的涂装钛钌涂层的高纯钛板，可以根据阳极室的大小组合成不同板数的阵列电极，图4中仅展示的是板数为四的结构示意图，如果需要可以根据下述描述进行增加板数或者减少板数。

如图4,5所示：所述阳极阵列板106是由多个阳极板1061犬牙交错平行组装叠加构成，所述相邻的两个阳极板1061之间的间距是20mm。其中每个阳极板1061上分布有四个螺栓孔1062，相邻两个螺栓孔1062的连线与阳极板1061的侧边均平行，其中一侧两个螺栓孔1062之间的连线距同一侧边缘线的距离L大于另一侧两个螺栓孔1062之间的连线距同一侧边缘线的距离Lˊ(L＞Lˊ)，阳极板1061的中间开一个固定位置孔1063，每个螺栓孔1062距离固定位置孔1063的直线距离相等。

组装时，由上至下偶数位置的阳极板1061平行旋转180度设置，这样组装成的阳极阵列板106左右两侧可以形成长短不一犬牙交错的结构形式，使得碱性刻蚀液废液在极板间进行折返流动，增加停留时间，提高设备阳极氧化效率。

固定位置螺杆1064***每个阳极板的固定位置孔1063，采用两个固定螺母1065分别从每个阳极板1061的上下两面拧紧固定，取四根螺杆1066分别穿过每个阳极板上的螺孔1062，分别用螺母1067从每个阳极板的上下两面拧紧固定，固定时保证上下相邻的阳极板之间保持平行，同时保证相邻的阳极板之间的距离为20mm。

所述阳极阵列电极106通过阳极连接线连接到电源104的正极；阴极铜板 111通过阴极连接线14连接到电源104的负极。阴极铜板111的厚度为1mm-2mm，两块阴极铜板111分别插装到阴极室103内侧边的插槽中，所述阴极铜板111为市售的高纯铜板、与邻近的阳离子交换膜隔板105间距在20mm，当阴极铜板111厚度增加到10mm后更换。

本实用新型所述及的阳离子交换膜为市售的任何一种高分子阳离子交换膜，该阳离子交换膜是固定在一个多孔的工程塑料板上，固定阳离子交换膜的工程塑料板焊接在阴极室和阳极室之间，其将阴极室和阳极室分隔开。

工作过程：线路板碱性刻蚀废液通过第一进水口107排入一体化反应槽的第一阳极室101，然后通过第三管线7自行流入第二阳极室102，碱性刻蚀废液经过两个阳极室的氧化破络、脱氨后，释放出的正二价铜离子在电场作用下通过阳离子交换膜隔板105进入阴极室103，在阴极铜板111上发生电沉积反应，铜离子被回收去除，当阴极铜板111上的沉积铜达到一定厚度后更换。当第一阳极室101排入碱性刻蚀废液时，阴极室103由补液***进液，通过液位控制第二电磁阀8自动控制进液量，当达到要求液位高度后停止进液，为了提高铜离子去除率本新型采用阴极循环电沉积法，使阴极室溶液经过多次循环后再排入调节槽3，排出的阴极室溶液从补液槽自动补充。废碱性刻蚀液经过脱氨和回收铜离子后，由第二阳极室102的第二出水口110排入调节槽3，与阴极室103排出液混合后，按照刻蚀液成分要求进行调配、回用。

本实用新型提供的线路板碱性刻蚀液废液处理用的循环阳极氧化辅助阴极电沉积设备，占地面积小，可以安装到线路板生产车间，处理的碱性刻蚀液COD值降低90％，铜回收率大于99％，经过添加氨水后可以进行回用，不外排废液，实现零排放。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：该装置包括一体化反应槽(1)、循环泵(2)、调节槽(3)、补液槽(4)，所述一体化反应槽(1)通过管线(5)与补液槽(4)连接，一体化反应槽(1)通过管线(6)与调节槽(3)连接；所述一体化反应槽(1)由第一阳极室(101)、第二阳极室(102)、阴极室(103)和电源(104)构成；其中，所述第一阳极室(101)位于阴极室(103)的左侧，第二阳极室(102)位于阴极室(103)的右侧，所述第一阳极室(101)、第二阳极室(102)与阴极室(103)之间利用阳离子交换膜隔板(105)隔开，在第一阳极室(101)、第二阳极室(102)内分别设置有一组阳极阵列板(106)；所述第一阳极室(101)的箱体侧面上部带有第一进水口(107)、正面下部带有第一出水口(108)；所述第二阳极室(102)的箱体正面下部带有第二进水口(109)、后面上部有第二出水口(110)；所述阴极室(103)中设置两块阴极铜板(111)、第三进水口(112)位于阴极室(103)的中上部、第三出水口(113)位于阴极室(103)的正面下部；所述第一阳极室(101)、第二阳极室(102)和阴极室(103)的箱体顶部均安装密封盖板(114)，在每个密封盖板(114)上均带有气压平衡口(115)；所述第一阳极室(101)的第一出水口(108)通过管线(7)与第二阳极室(102)的第二进水口(109)连接，处理后的废液从第二阳极室(102)的第二出水口(110)排出，第二出水口(110)通过管线连接到调节槽(3)，进入调解槽的处理后刻蚀液在进行调配后回用；所述第三进水口(112) 通过管线与循环泵(2)连接，所述循环泵(2)通过管线分别与第三出水口(113)和第二电磁阀(8)连接，所述第二电磁阀(8)通过管线与补液槽(4)的排液口(401)连接，第三出水口(113)通过管线分别与第一电磁阀(9)和循环泵(2)连接，所述第一电磁阀(9)通过管线与补液槽(4)上的排液口(401)连接。

2.根据权利要求1所述的一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：所述一体化反应槽(1)的外壳是用高电阻的硬质工程塑料板通过焊接制成的反应槽体、并加装不锈钢固定架。

3.根据权利要求1所述的一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：所述阳离子交换膜隔板(105)由第一工程塑料板(1051)、第二工程塑料板(1052)、通过螺栓(1055)设置在第一工程塑料板(1051)和第二工程塑料板(1052)之间的阳离子交换膜(1053)构成，所述第一工程塑料板(1051)和第二工程塑料板(1052)上带有穿孔(1054)。

4.根据权利要求1所述的一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：所述阳极阵列板(106)是由多个阳极板(1061)犬牙交错平行叠加组装构成，所述相邻的两个阳极板(1061)之间的间距是20mm。

5.根据权利要求4所述的一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：所述阳极板(1061)上设置有四个螺栓孔(1062)，相邻两个螺栓孔(1062)的连线与阳极板(1061)的侧边均平行，所述阳极板(1061)的中间开一个固定位置孔(1063)，每个螺栓孔(1062) 距离固定位置孔(1063)的直线距离相等。

6.根据权利要求1所述的一种线路板碱性废液处理装置，其特征在于：所述阳极阵列板(106)通过阳极连接线(13)连接到电源(104)的正极，阴极铜板(111)通过阴极连接线连接到电源(104)的负极，所述阴极铜板(111)与邻近的阳离子交换膜隔板(105)之间的间距是20mm。