一种离子膜电解循环装置论文和设计-苗润昌

全文摘要

本实用新型公开了一种离子膜电解循环装置，包括若干电解槽、及设置于电解槽尾端的一洗铜缸，电解槽包括一循环缸、设置于循环缸内的一电解室、形成于循环缸内且围设于电解室外围的一氯气腔、及设置于循环缸外部且与氯气腔相连通的一抽气机构；该电解室包括一阳极室、一阴极室、及用于间隔阳极室与阴极室的一复合隔膜，在该电解室外壁上部开设有与氯气腔相连通的若干开口；抽气机构包括设置于循环缸外围的若干抽气支管，抽气支管上端连接于循环缸外壁上且与氯气腔相连通，下端向下弯折。本实用新型提供的离子膜电解循环装置，通过电解可恢复蚀刻液的蚀刻能力，蚀刻液百分百回收再利用，达到零排放的目的，同时，提取出高纯度铜板，获得经济效益。

主设计要求

1.一种离子膜电解循环装置，其特征在于，包括若干电解槽、及设置于电解槽尾端的一洗铜缸，其中，该电解槽包括一循环缸、设置于循环缸内的一电解室、形成于循环缸内且围设于电解室外围的一氯气腔、及设置于循环缸外部且与氯气腔相连通的一抽气机构；该电解室包括一阳极室、一阴极室、及用于间隔阳极室与阴极室的一复合隔膜，在该电解室外壁上部开设有与氯气腔相连通的若干开口；该抽气机构包括设置于循环缸外围的若干抽气支管，该抽气支管上端连接于循环缸外壁上且与氯气腔相连通，下端向下弯折。

设计方案

2.根据权利要求1所述的离子膜电解循环装置，其特征在于，所述抽气机构还包括设置于循环缸外部的一抽气主管道、及连接于抽气主管道上的一抽风机，其中，该抽气支管下端连接于抽气主管道上，且在该抽气支管上端设置有一通气阀门。

3.根据权利要求2所述的离子膜电解循环装置，其特征在于，所述抽气支管包括一上横向支管、一下横向支管、及一体连通于上横向支管与下横向支管之间的一纵向支管，且整体呈U形，该上横向支管端部连接于循环缸外壁且与氯气腔相连通，该下横向支管连接于抽气主管道上。

4.根据权利要求1所述的离子膜电解循环装置，其特征在于，在所述阳极室内设置有一阳极钛板，在所述阴极室内设置有一阴极钛板。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电解技术领域，尤其涉及一种离子膜电解循环装置。

背景技术

近20年来，中国的PCB行业一直保持10-00％的年增长速度，目前有多种规模的PCB企业3500多家，月产量达到1.2亿平方米。蚀刻是PCB生产中耗药水量较大的工序，也是产生废液和废水最大的工序，一般而言，每生产一平方米正常厚度(18μm)的双面板消耗蚀刻液约2-3升，并产生废蚀刻液2-3升。我国PCB行业每月消耗精铜6万吨\/月以上，产出的铜蚀刻废液中总铜量在5万吨\/月以上，对社会尤其是PCB厂周边地区的水资源和土壤造成了严重污染。

铜是一种存在于土壤及人畜体内的重金属元素，土壤中含量一般在0.2ppm左右，过量的铜会与人畜体内的酶发生沉淀\/络合反应，发生酶中毒而丧失生理功能。自然界中的铜通过水体、植物等转移至人畜体内，使人畜体内的微量元素平衡遭到破坏，导致重金属在体内的不正常积累，产生致病变性、致癌性等结果。

因此，市面上已出现了对蚀刻废液进行电解的相关装置，然而由于结构设计的不合理，对蚀刻废液无法做到完全回收再利用，依然有废液排放的现象，而且电解获得的铜纯度低。

同时，现有电解装置中采用的抽气管道均为由出气端向上弯折的结构设计，即出气端高于进气端，而由于在电解槽内电解会产生高温，抽气管道的上端会出现冷凝水，采用这样的结构设计，冷凝水会向下滴到阀门内，导致出现阀门堵塞的现象，使抽气受阻，影响整个电解过程的进行。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种离子膜电解循环装置，通过电解可恢复蚀刻液的蚀刻能力，完全返回生产，实现酸性蚀刻液的闭路循环，蚀刻液百分百回收再利用，达到零排放的目的，同时，提取出高纯度铜板，获得经济效益。

本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种离子膜电解循环装置，其特征在于，包括若干电解槽、及设置于电解槽尾端的一洗铜缸，其中，该电解槽包括一循环缸、设置于循环缸内的一电解室、形成于循环缸内且围设于电解室外围的一氯气腔、及设置于循环缸外部且与氯气腔相连通的一抽气机构；该电解室包括一阳极室、一阴极室、及用于间隔阳极室与阴极室的一复合隔膜，在该电解室外壁上部开设有与氯气腔相连通的若干开口；该抽气机构包括设置于循环缸外围的若干抽气支管，该抽气支管上端连接于循环缸外壁上且与氯气腔相连通，下端向下弯折。

作为本实用新型的进一步改进，所述抽气机构还包括设置于循环缸外部的一抽气主管道、及连接于抽气主管道上的一抽风机，其中，该抽气支管下端连接于抽气主管道上，且在该抽气支管上端设置有一通气阀门。

作为本实用新型的进一步改进，所述抽气支管包括一上横向支管、一下横向支管、及一体连通于上横向支管与下横向支管之间的一纵向支管，且整体呈U形，该上横向支管端部连接于循环缸外壁且与氯气腔相连通，该下横向支管连接于抽气主管道上。

作为本实用新型的进一步改进，在所述阳极室内设置有一阳极钛板，在所述阴极室内设置有一阴极钛板。

本实用新型的有益效果为：

(1)采用复合隔膜电解法，使一价铜离子变成二价铜离子，恢复蚀刻液的蚀刻能力，完全返回生产，实现酸性蚀刻液的闭路循环，蚀刻液百分百回收再利用，达到零排放的目的，极大减少污染物的排放，实现清洁生产；提取铜纯度达99.5％以上，并能产生铜板，员工劳动强度小，铜卖价高，带来经济效益；

(2)采用向下弯折的抽气支管，即进气端高于出气端，有效防止了出现通气阀门堵塞的现象，保证抽气的正常进行。

上述是实用新型技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电解槽的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式详细说明。

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种离子膜电解循环装置，包括若干电解槽1、及设置于电解槽尾端的一洗铜缸，其中，该电解槽1包括一循环缸11、设置于循环缸11内的一电解室12、形成于循环缸11内且围设于电解室12外围的一氯气腔13、及设置于循环缸11外部且与氯气腔13相连通的一抽气机构14，该电解室12包括一阳极室121、一阴极室122、及用于间隔阳极室121与阴极室122的一复合隔膜123，在该阳极室121内设置有一阳极钛板124，在该阴极室122内设置有一阴极钛板125。电解后，产生的铜单质沉积在阴极钛板125上，形成整块铜板，将铜板从铜阴极钛板125上剥离后，放到洗铜缸内清洗。

同时，在该电解室12外壁上部开设有与氯气腔13相连通的若干开口126，使在阴极室中的盐酸挥发性气体和在突发情况下产生的氯气，在抽气机构14的作用下，从开口126进入氯气腔13内。具体的，该抽气机构14包括设置于循环缸11外部的一抽气主管道141、连接于抽气主管道141上的一抽风机142、及设置于循环缸11外围的若干抽气支管143，该抽气支管143上端连接于循环缸11外壁上且与氯气腔13相连通，下端向下弯折并连接于抽气主管道141上，在该抽气支管143上端设置有一通气阀门1431。

具体的，所述抽气支管143包括一上横向支管1432、一下横向支管1433、及一体连通于上横向支管1432与下横向支管1433之间的一纵向支管1434，且整体呈U形，该上横向支管1432端部连接于循环缸11外壁且与氯气腔13相连通，该下横向支管1433连接于抽气主管道141上。

本实施例在电解槽1内因电解产生高温时，抽气支管143内会出现冷凝水，传统的抽气支管143采用由出气端向上弯折的结构设计，即出气端高于进气端，导致冷凝水滴到通气阀门1431内出现通气阀门1431堵塞的现象。本实施例抽气支管143采用向下弯折的方式，即进气端高于出气端，有效防止了出现通气阀门1431堵塞的现象，保证抽气的正常进行。

本实施例提供的离子膜电解循环装置，可用于对酸性蚀刻废液进行电解，获得低铜离子蚀刻再生液与单质铜，低铜离子蚀刻再生液重新回到蚀刻生产线上，单质铜沉积于阴极钛板125上，形成铜板，获取经济效益。

本实施例具体电解原理为：

酸性蚀刻废液进入离子膜电解循环装置为连续处理，蚀刻生产线内低ORP的酸性蚀刻废液，从离子膜电解槽阳极低位进入，蚀刻废液在电解作用下，酸性蚀刻废液中的一价铜离子在阳极失去电子氧化成二价铜离子，二价铜离子增加，一价铜离子减少或消除，提高了蚀刻液的氧化能力，ORP升高，高ORP的酸性蚀刻液再经阳极区高位流出回到蚀刻生产线进行蚀刻工序，保证蚀刻工序正常生产的需要。

电解反应机理为：

阳极：2Cl^{-<\/sup>→Cl_{2<\/sub>+2e 2CuCl+Cl _{2<\/sub>→2CuCl_2<\/sub>}}}

高含铜量的蚀刻废液从离子膜电解槽阴极区低位进入，蚀刻废液在电解作用下，其中的铜离子在阴极被还原为铜单质从而使铜离子浓度降低，降低铜离子含量之后的蚀刻废液从阴极高位流出，经调配后返回蚀刻生产线进行蚀刻工序，形成溶液循环回路。

电沉积反应机理：

阴极：Cu^{2+<\/sup>+2e＝Cu}

电沉积控制主要为依蚀刻液比重控制，电沉积后Cu浓度大致在30至60g\/L。

本实用新型实施例提供的离子膜电解循环装置，采用复合隔膜电解法，使一价铜离子变成二价铜离子，恢复蚀刻液的蚀刻能力，完全返回生产，实现酸性蚀刻液的闭路循环，蚀刻液百分百回收再利用，达到零排放的目的，极大减少污染物的排放，实现清洁生产；提取铜纯度达99.5％以上，并能产生铜板，员工劳动强度小，铜卖价高，带来经济效益。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故采用与本实用新型上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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