含铜蚀刻废液处理技术探讨

缪 虹

南京源恒环境研究所有限公司 江苏 南京210000

0 引言

铜属于重金属,在现代社会中的应用变非常广泛,因此直接排放含铜蚀刻废液会导致重金属污染,同时社会对铜的需求很大,如果直接排放会带来经济负担,说明有必要通过含铜蚀刻废液处理技术去回收废液中的铜。而含铜蚀刻废液处理技术形式有很多,其中还包含了相关技术工艺,且不同技术形式与工艺能起到的效果存在差异,因此在处理废液时要慎重选择,对此就有必要展开研究,以便了解各项含铜蚀刻废液处理技术形式及工艺。

1 常见含铜蚀刻废液处理技术形式

1.1 金属置换法 金属置换法是常见含铜蚀刻废液处理技术形式之一,其主要是通过在废液中加入氧化剂,使得电位为负的金属还原,能够沉淀出电位为正的金属。在含铜蚀刻废液处理当中,因为金属活性存在差异,利用这一点首先将废液配置为酸性氯化含铜蚀刻废液,其次在废液中加入铁粉、铁片或铝粉、铝片等,这能让废液内铜氯络离子开始还原,还原过程为离子解离,生成正二价铜离子(Cu2+),而该离子就会被逐渐还原为海绵铜,海绵铜会在处理中逐渐沉淀,最后直接进行回收即可[1]。

1.2 中和法 中和法比较依赖中和剂,应用中也需要将废液先配置为酸性氯化废液,随后废液内的盐酸会开始中和,使得废液内开始产生铜离子,待铜离子产生一段时间之后,借助中和作用会让该离子沉淀,最终与废液分离,进行回收即可。另外值得注意的是,在中和法中所使用到的中和剂比较少,根据现有研究最常用的中和剂为碱性氯化铜蚀刻废液、氢氧化钠、碳酸钠三种,这三种中和剂的实际作用与适用条件存在差异,在中和法应用中要慎重选择,即一般情况下碱性氯化铜蚀刻废液的中和效果最优,次之为碳酸钠,最差为氢氧化钠,但三者不能随意使用,需要根据现实条件选择最使用的中和剂,这是中和法应用中必须注意的事项。

1.3 溶剂萃取法 溶剂萃取法主要是通过特殊萃取剂来实现废液处理的,借助此类萃取剂,利用不同金属离子在溶剂中溶解程度不同的特性,最终可实现铜离子分离、回收。应用中,需要在含铜蚀刻废液内置入互不相容的萃取剂,这样当废液与萃取剂接触,内部不同金属离子就会开始溶解,但铜离子不会分解,反而会相互融合,这样经过一段时间铜离子就会沉淀,实现回收。目前,容积萃取法中比较常见的萃取剂分别为β-二酮、羟基肟、Lix54、Lix64N、Lix84等,这些萃取剂的回收效果类似,但适用条件存在差异,因此也要慎重选择。

1.4 电化学法 电化学法也被称为电解法,是一种针对酸性氯化铜蚀刻废液进行处理的废液处理技术。在应用中首先需要将废液配置为酸性氯化铜蚀刻废液,并对该废液进行分离处理,其次通电流,让废液两级表面阐述氧化反应,最终在氧化作用下开始还原,可析出含铜,直接回收即可。电化学法的应用流程比较简单,但成本相对较高,选择是要根据实际经济条件来作出决策。

1.5 蚀刻废液再生处理法 含铜蚀刻废液再生处理法是一种比较特殊的处理技术,其目的并不是回收废液中的含铜,而是让废液重新具备蚀刻能力,使得废液能循环利用。该项基础的主要流程为:(1)在废液中注入适量氧化剂,如:氯酸钠、氧气等,也可以通过电解的方式来实现,这样能够让废液内的一价铜离子成为二价铜离子;(2)依照蚀刻液体配方,在处理后的废液中定量添加相关添加剂,由此即可恢复废液蚀刻能力,实现废液再生。含铜蚀刻废液再生处理法的经济性更强,但作用与以上技术均存在差异,因此要根据处理目的来选择。

2 含铜蚀刻废液处理技术工艺分析

在含铜蚀刻废液处理技术工艺方面,不同工艺能回收得到的铜产品是不同的,因此要根据需求来选择工艺。常见工艺见下文。

2.1 金属铜技术工艺 工艺流程:(1)配置酸性氯化铜蚀刻废液;(2)预处理;(3)加入萃取剂进行萃取;(4)油相反萃取;(5)水相电沉积。由此可得阴极铜,即金属铜。该工艺相较于同类技术工艺具有明显优势,首先其得到的金属铜纯度可达99.9 5%以上,其次产生的副产品氯化铵属于可回收产品,这时其他同类技术工艺不具备的功能。但值得注意的是,该工艺也有自身的缺陷,即虽然工艺副产品可回收

,但如何回收还有待研究[2]。

2.2 氯化亚铜技术工艺 工艺流程:(1)配置酸性氯化铜蚀刻废液;(2)预处理;(3)加入还原剂进行还原反应;(4)分离与洗涤;(5)干燥处理。由此可得氯化亚铜,这是一种应用范围比较广泛的金属物质,常用于催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂制作中,有良好的经济效益。该技术工艺具有操作简单、易于控制的优点,但缺点也非常明显,首先所得氯化亚铜的纯度比较低,最高不过96.2 %,不满足(GB/T 27562-2011)标准。其次回收率只有96%～97%左右,而其他同类型技术的回收率均保持在99%左右。第三副产品为硫酸钠,不具备太高回收价值。最后洗涤滤液处理方法还有待研究。

2.3 氢氧化铜技术工艺 工艺流程:(1)配置酸性氯化铜蚀刻废液;(2)废液加温到30℃左右,一般不能超过34℃,随后加入碱液进行沉淀反应;(3)分离与洗涤;(4)干燥处理。由此可得氢氧化铜,这是一种常用于医药领域的金属物质,应用面同样广泛,因此该工艺值得推广。氢氧化铜技术工艺具有操作简单、氢氧化铜纯度高达98.9 %的优势,但存在回收率不稳定的缺陷。

3 结语

综上,本文对含铜蚀刻废液处理技术进行了分析,阐述了常见技术形式与主要技术工艺。通过分析可知,通过含铜蚀刻废液处理技术能够回收废液中的铜,或者让废液重新恢复蚀刻功能,使得废液利用价值被大幅开发,同时借助相关技术工艺,还能从废液中得到不同铜金属产品,因此相关技术与工艺具有良好的应用价值,能起到废液循环利用作用。