電化學(xué)法再生酸性氯化銅蝕刻液與銅回收的研究.pdf

1、印刷電路板(PCB)是所有電子產(chǎn)品中重要的組成部分。2006年中國(guó)PCB產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)美國(guó),歐洲及日本,成為世界第一生產(chǎn)大國(guó),到2012年我國(guó)總產(chǎn)能已達(dá)2億平方米。在PCB板的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高含銅蝕刻廢液(主要成分為氯化銅)數(shù)量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)的PCB生產(chǎn)廠(chǎng)家日平均產(chǎn)生廢蝕刻液的總量在6000噸以上。如能妥善回收,每年可回收銅約20萬(wàn)噸,除減輕環(huán)境壓力外可產(chǎn)生100億人民幣以上的效益。為了實(shí)現(xiàn)銅回收與蝕刻液循環(huán)再生利用,降低新鮮蝕刻

2、液和其它化學(xué)添加劑的需求量,從而避免大量的高危險(xiǎn)廢棄物運(yùn)輸和異地回收,科研人員開(kāi)發(fā)出多種電化學(xué)原位再生方法。但現(xiàn)有的電化學(xué)法由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因,未得到廣泛應(yīng)用。
　　為實(shí)現(xiàn)安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的PCB生產(chǎn),本文提出并研究了一種新的蝕刻液再生與銅回收的電化學(xué)方法。采用碳?xì)肿鳛槎嗫兹S電極用于氧化Cu(I),從而避免了氯氣和氧氣的析出。碳?xì)忠蚓哂懈蟮谋砻娣e而表現(xiàn)出更大的極限電流密度,并且與鉑電極相比,碳?xì)蛛姌O對(duì)析O2反應(yīng)有一定的抑制作用

3、(析氧電位高于鉑電極)。使用碳?xì)蛛姌O電解再生蝕刻液,陽(yáng)極過(guò)電位較低,可有效的避免氣體析出,從而不需要添加有害氣體處理裝置。
　　依照上述提及的結(jié)構(gòu)將電解池容積和電極面積同時(shí)放大11倍,并通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)模擬結(jié)果改進(jìn)了電解池流場(chǎng)分布器。電解實(shí)驗(yàn)結(jié)果與小型電解池相比,除槽電壓由于集流體電阻的增加略有升高外,其它性能參數(shù)基本吻合。
　　為了控制陽(yáng)極性能的衰減,對(duì)老化電極進(jìn)行了再生實(shí)驗(yàn)。將累積老化100小時(shí)碳?xì)肿鳛殛帢O,在電位為-3

4、.2V時(shí)電解NaOH溶液,除去其表面的含氧、含氯基團(tuán)(電解過(guò)程中生成)。結(jié)果顯示該再生方法可恢復(fù)老化過(guò)程所降低電流密度的一半。
　　采用熱處理和浸漬載銥法修飾電極。經(jīng)400℃熱處理后碳?xì)中阅懿⑽刺岣?但銥修飾法顯著提高了碳?xì)蛛姌O對(duì)期望電化學(xué)反應(yīng)(一價(jià)銅離子氧化)的活性。電解實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用銥修飾碳?xì)蛛姌O可使槽電壓和陽(yáng)極電位均降低約0.1V。
　　使用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)和X射線(xiàn)衍射儀(XRD