专利名称：碱性蚀刻废液循环利用的方法
技术领域：
本发明涉及一种碱性蚀刻废液循环利用的方法，特别涉及一种将电路板制备过程中的碱性蚀刻废液进行酸碱中和后再处理利用的碱性蚀刻废液循环利用的方法。
背景技术：
在印刷电路板(printed circuit board, PCB)制备过程中，产生的废液通常有 高浓度的蚀刻废液、微蚀刻废液(含硫酸/双氧水、过硫酸钠或过硫酸铵)、显像剥膜废液 (含碳酸钠、氢氧化钠)、化学铜废液(含硫酸铜、甲醛螯合剂)、剥锡铅废液(含氟化铵、硝酸、双氧水)、剥挂架废液(含硝酸)，以及低浓度的酸洗废液(含硫酸)，水洗废液(含脱脂剂)等。而印刷电路板使用的蚀刻液主要分为碱性蚀刻液(NH3-NH4Cl)及酸性蚀刻液 (HCI-CuCI2)。其中碱性蚀刻液因具有蚀刻速率快、侧蚀性低、溶铜能力高、蚀刻速率容易控制维护方便及成本低等特点，故碱性蚀刻液在印制电路板的生产中得到了非常广泛的应用，特别是用于具有精细线路的印制电路板。碱性蚀刻液分为母液及子液，母液在进行溶铜时，母液的含铜浓度因会不断升高， 故须将部分母液自槽液移除，并补充不含铜的子液，以控制槽液的母液含铜浓度在适当范围，在一现有技术中，母液的含铜浓度大约是控制在150g/L左右。在另一现有技术中，做为子液包括250至^Og/L的氯化铵(NH4Cl)、40至50g/L的碳酸氢铵(NH4HCO3)、7至10g/L的硫酸氢铵、氨水及其它添加剂、护岸剂、加速剂等。在又一现有技术中，碱性蚀刻废液的处理方式为加入酸性蚀刻废液进行中和，接着进行压滤可得到铜泥，铜泥经处理可得到铜盐。在再一现有技术中，碱性蚀刻废液与酸性蚀刻废液进行中和后的较佳PH值为4. 5左右，在此pH的条件下，可得到最大量的铜泥。然而，酸性蚀刻液包括氯化铜、盐酸、氯化钠及氧化剂，压滤后剩下的废液因含上述成份，破坏了碱性蚀刻液的组成，较难再回收使用，故废液经处理后，直接排放于海河中， 但碱性蚀刻废液含有大量的氨氮元素，将对环境造成氨氮污染。举例而言，氨氮会消耗水中的溶氧；废液氨氮与氯反应后生成氯胺或氮气，增加氯的用量；氮化合物对各生物有毒害作用；及氨氮造成海河的营养化，会造成藻类大量繁殖使水质恶化。因此，有必要提供一种碱性蚀刻废液循环利用的方法，以改善上述所存在的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种碱性蚀刻废液循环利用的方法。为达到上述目的，本发明提供一种碱性蚀刻废液循环利用的方法，包括下列步骤取得一碱性蚀刻废液；以一酸性液体中和该碱性蚀刻废液并形成一混合液，其中该混合液包括一上清液及一沉淀物，且该混合液的PH值介于5至6. 5之间；
分离该上清液及该沉淀物；以及调整该上清液的成份及pH值，使该上清液形成可再利用的一碱性蚀刻液。根据本发明的构思，该酸性液体为盐酸(HCl)。根据本发明的构思，该混合液的PH值介于5. 5至6之间。根据本发明的构思，在将该上清液及该沉淀物进行分离的步骤后，还包括下列步骤对该上清液进行减压蒸馏，使该上清液形成一水蒸气；以及移除该水蒸气。根据本发明的构思，该水蒸气通过一过滤膜进行移除，该过滤膜具有让液体分子通过而不让气体分子通过的功能。根据本发明的构思，该过滤膜的材质包括聚二氟乙烯(PVDF)。根据本发明的构思，在移除该水蒸气的步骤后，还包括下列步骤收集该水蒸气，并将该水蒸气升压以使该水蒸气转为一液态水，并释放出一热量； 以及收集该热量，作为对该上清液进行减压蒸馏时所须的能量；收集该液态水，作为一水洗水。根据本发明的构思，在移除该水蒸气的步骤前，还包括下列步骤去除上清液中的有机物质。根据本发明的构思，在分离该上清液及该沉淀物的步骤后，还包括下列步骤纯化该沉淀物；移除该沉淀物的液态水；以及研磨该沉淀物以获得碱式氯化铜。由此可见，本发明提供的碱性蚀刻废液循环利用的方法包括下列步骤取得碱性蚀刻废液；以酸性液体中和碱性蚀刻废液并形成混合液，其中混合液包括上清液及沉淀物， 且混合液的PH值介于5至6. 5之间；分离上清液及沉淀物；以及调整上清液的成份及pH 值，使上清液形成可再利用的碱性蚀刻液。在本发明的一实施例中，酸性液体为盐酸(HCl)。在本发明的另一实施例中，其中在将上清液及沉淀物进行分离的步骤后，还包括下列步骤对上清液进行减压蒸馏，使上清液形成包含水蒸气；以及移除水蒸气。
图1为本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法的一实施例的步骤流程图。图2为应用本发明的碱性蚀刻废液循环利用方法的系统的一实施例示意图。主要部件符号说明第一处理槽11第二处理槽12减压蒸馏装置13板框压滤机14过滤膜15
活性碳过滤装置16树脂塔17第三处理槽18蚀刻机19暂存槽20输送装置21球磨机2具体实施例方式为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。请一并参考图1及图2，其为关于本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法的一实施例。如图1所示，本发明首先进行步骤S701 取得碱性蚀刻废液。如图2所示，在本发明的一实施例中，取得的碱性蚀刻废液先收集至第一处理槽 11，碱性蚀刻废液为来自于蚀刻制备过程中的碱性蚀刻母液及补充母液用的子液的废液， 但本发明不以此为限。接着进行步骤S702 以酸性液体中和碱性蚀刻废液并形成混合液。在本发明的一实施例中，碱性蚀刻废液被传输至第二处理槽12，并加入酸性液体至第二处理槽12进行酸碱中和。在本发明的一实施例中，酸性液体为盐酸(HCl)，但本发明不以此为限。在本发明的一实施例中，本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法将酸性液体和碱性蚀刻废液中和后形成的混合液的PH值实质上介于5至6. 5之间，但本发明不以此为限；在本发明的另一较佳实施例中，混合液的PH值实质上介于5. 5至6之间，在上述的pH 值范围内有利于碱式氯化铜的形成，稍后将有进一步地说明。在本发明的一实施例中，形成的混合液包括上清液及沉淀物，其中上清液主要包括氨水及其他原碱性蚀刻液的成份，沉淀物包括氯化氨及氯化铜铵盐，但本发明不以此为限。接着进行步骤S703 分离上清液及沉淀物。在本发明的一实施例中，将分离上清液及沉淀物分离后，上清液传输至减压蒸馏装置13，沉淀物传输至板框压滤机14。接着进行步骤S704 对上清液进行减压蒸馏，使上清液形成水蒸气。在本发明的一实施例中，因为盐酸中，水的体积约占68 %，本发明利用减压蒸馏装置13，先将上清液减压使其沸点降低，再进行加热将液态水蒸发成水蒸气，由于液态水蒸发成水蒸气时需要大量的汽化热，故沸点降低，可使加热所须的能量大幅降低，有利于节省能源。在本发明的一较佳实施例中，为使上清液的沸点尽量降低，本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法也可用多效减压蒸馏的方式对上清液进行减压。须注意的是，由于减压蒸馏装置13已经在相关技术领域中被广泛使用，且并非本发明所要改进的重点所在，故在此不再赘述其详细的运作方式。接着进行步骤S705 移除水蒸气。在本发明的一实施例中，移除上清液的水蒸气的方式是使用过滤膜15，过滤膜15具有让液体分子通过而不让气体分子通过的功效。在本发明的一实施例中，过滤膜15的主要材质包括聚二氟乙烯(poly(Vinylidene difluoride)，PVDF)，但本发明不以此为限。接着进行步骤S706 去除上清液中的有机物质。接着本发明使上清液通过活性碳过滤装置16，以将上清液中的有机物质(譬如加速剂或护岸剂)去除。在本发明的一实施例中，活性碳过滤装置16为活性碳塔，但本发明不以此为限。接着进行步骤S707 去除上清液中的铜离子。在本发明的一实施例中，使上清液通过树脂塔17，树脂塔17对铜离子具有选择性，用以去除上清液内的铜离子。最后进行步骤S708 调整上清液的成份及pH值，使上清液形成可利用的碱性蚀刻液。在本发明的一实施例中，将上清液传输至第三处理槽18，并使用自动分析添加系统(图未示)调整上清液中各化合物的含量及PH值，再加入各种添加剂、加速剂或护岸剂等，经化验合格后即成为可再使用的碱性蚀刻液。在本发明的一实施例中，在步骤S705之后，本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法可进行步骤S709 收集水蒸气，并将水蒸气升压以使水蒸气实质上转为液态水。接着进行步骤S710 收集热量。在本发明的一实施例中，对未通过过滤膜15而留下的水蒸气进行升压，使水蒸气恢复为液态水，且水蒸气相变化为液态水会释放液化热，本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法可将液化热收集，并用于在步骤S704中，对上清液进行减压蒸馏时所须的能量。在本发明的一实施例中，水蒸气恢复为液态水后，可将此水用于其他制备过程中的水洗水。在本发明的一实施例中，在步骤S703中，分离上清液及沉淀物后，本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法可进行步骤S711 移除沉淀物的水份。在本发明的一实施例中，沉淀物是以板框压滤机14进行压滤，以去除水份，但本发明不以板框压滤机14为限。接着进行步骤S712 纯化沉淀物。在本发明的一实施例中，对沉淀物进行水洗，所使用的水可为在步骤S709中，经过处理后(譬如逆渗透系统)的液态水，但本发明不以此为限。经过纯化的沉淀物可暂时传输到暂存槽20等候进一步处理。接着进行步骤S713 研磨沉淀物以获得碱式氯化铜。在本发明的一实施例中，将暂存槽20中的沉淀物通过输送装置21以加热的方式传输至球磨机22配合瓷球(譬如钛球)进行研磨，最后用滤网分离瓷球粉末，可得到干燥的碱式氯化铜。须注意的是，在步骤S702中进行碱性蚀刻废液与酸性液体的酸碱中和，当产生的混合液的PH值实质上介于5至6. 5之间时，沉淀物为具有较多含量的碱式氯化铜。须再强调的是，碱式氯化铜可使用于饲料等用途。因铜是牲畜必需的微量元素之一，不但可促进牲畜生长也可加强牲畜对其他药物的吸引，铜的来源通常为饲料级的硫酸铜(CuSO4)，举例来说，硫酸铜在饲料的含量约为300 350ppm。然而，若铜的来源改为碱式氯化铜，则硫酸铜在饲料的含量只要约150 170ppm即可达到一样的效果，也不会氧化破坏饲料中的脂肪及维生素等，不但成本可减半，且因含量较低，人若食入这些牲畜后，对人体的影响也较小。须注意的是，本发明所属技术领域中具有通常知识者当能了解本发明上述步骤为可调换次序或同时执行，如此仍能达成本发明的功效。通过本发明的碱性蚀刻废液循环利用的方法，除可克服现有技术的缺失，还具有以下优点1.不会造成氨氮污染及增加废水；2.可直接在原蚀刻的工厂进行处理，不用如现有技术中，碱性蚀刻废液须运至处理工厂，再加入酸性蚀刻废液进行中和，可免除大量运费成本；及3.生产的碱式氯化铜具有商业价值(可用于饲料的添加剂或木材防腐剂中)， 可降低废液的处理成本。
权利要求
1.一种碱性蚀刻废液循环利用的方法，包括下列步骤 取得一碱性蚀刻废液；以一酸性液体中和该碱性蚀刻废液并形成一混合液，其中该混合液包括一上清液及一沉淀物，且该混合液的PH值介于5至6. 5之间； 分离该上清液及该沉淀物；以及调整该上清液的成份及PH值，使该上清液形成可再利用的一碱性蚀刻液。
2.如权利要求1所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于该酸性液体为盐酸 (HCl)。
3.如权利要求1所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于该混合液的PH值介于5. 5至6之间。
4.如权利要求1或2所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于在将该上清液及该沉淀物进行分离的步骤后，还包括下列步骤对该上清液进行减压蒸馏，使该上清液形成一水蒸气；以及移除该水蒸气。
5.如权利要求4所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于该水蒸气通过一过滤膜进行移除，该过滤膜具有让液体分子通过而不让气体分子通过的功能。
6.如权利要求4所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于该过滤膜的材质包括聚二氟乙烯(PVDF)。
7.如权利要求4所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于在移除该水蒸气的步骤后，还包括下列步骤收集该水蒸气，并将该水蒸气升压以使该水蒸气转为一液态水，并释放出一热量；以及收集该热量，作为对该上清液进行减压蒸馏时所须的能量； 收集该液态水，作为一水洗水。
8.如权利要求4所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于在移除该水蒸气的步骤前，还包括下列步骤去除上清液中的有机物质。
9.如权利要求1所述的碱性蚀刻废液循环利用的方法，其特征在于在分离该上清液及该沉淀物的步骤后，还包括下列步骤纯化该沉淀物； 移除该沉淀物的液态水；以及研磨该沉淀物以获得碱式氯化铜。
全文摘要
一种碱性蚀刻废液循环利用的方法，包括下列步骤取得碱性蚀刻废液；以酸性液体中和碱性蚀刻废液并形成混合液，其中混合液包括上清液及沉淀物，且混合液的pH值实质上介于5至6.5之间；分离上清液及沉淀物；以及调整上清液的成份及pH值，使上清液形成可再利用的碱性蚀刻液。
文档编号C23F1/46GK102443805SQ20101050522
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者江德馨 申请人:江德馨