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摘要：蚀刻废液是印刷线路板蚀刻过程中产生的含有大量铜离子和铵盐的具较高经济价值的危险废物，列入国家《危险废物名录》中HW22类。由于蚀刻废液中铜离子浓度高达100g/L左右。若排入环境中，不仅造成资源浪费，而且会对生态环境造成严重危害。因此，研究线路板蚀刻废液处理相当重要，本文针对相关问题进行分析，以供参考。
关键词：线路板；蚀刻废液；处理
引言
近年来，废蚀刻液用途广泛，铜制品工业的飞速发展使得大量的含铜废液产生。与此同时，国家对环保要求也与日俱进，因此，含铜废液的处理及排放已成为企业的一大难题。废蚀刻液可用于生产硫酸铜、碱式氯化铜、碱式碳酸铜、氧化铜、氨基酸铜等，含氨废水经过机械压缩，蒸发结晶产生氯化铵。目前，废蚀刻液的处理主要采用2种技术，即加工硫酸铜技术和循环再生技术，其他新技术均是以这2种技术为基础而发展起来的。因此，废蚀刻液处理技术的选择和处理效果不仅关系到资源的回收利用，还关系到工厂周边地区的环境安全、经济和社会的可持续发展。
1PCB蚀刻液特点分析
近年来，随着电子工业的迅猛发展，PCB制造行业的发展也极为迅速。在PCB制造的众多工序中，蚀刻铜是最为重要的工序之一。该工序主要是用蚀刻液将覆铜箔基板上不需要的部分铜箔除去，将需要的部分铜箔保留下来，使之形成所需要的电路图形。蚀刻工序在PCB制造过程中非常重要，控制好蚀刻过程质量是确保整个PCB质量和性能的关键。蚀刻铜过程所用的蚀刻液应具备如下特点：溶液性质稳定、蚀刻快速稳定、溶铜量大、基本无侧蚀、不产生有毒气体、无沉淀、气味小等。全部或部分满足此要求的蚀刻液种类有很多。据不完全统计，自上世纪50年代以来，蚀刻液经历了约六种类型，主要包括：氯化铁蚀刻液、过硫酸铵蚀刻液、铬酸蚀刻液、亚氯酸钠蚀刻液、碱性氯化铜蚀刻液、酸性氯化铜蚀刻液等。这六种蚀刻液中，前四种随着PCB行业的发展，暴露出多种弊端，已逐渐得到废弃；后两种性质优良，被PCB行业广泛使用。目前，在这后两种蚀刻液中，酸性氯化铜蚀刻液的用量约在50%以上。
2线路板蚀刻废液处理工艺优势
当前，印制线路板行业的蚀刻废液中主要有CuCl2酸性蚀刻废液和铜氨碱性蚀刻废液。两种废液的处理都需要耗费大量水源，且处理成本极高，回收利用率较低，对环境造成了严重的污染。蚀刻废液资源化处理零排放工艺可以对蚀刻废液进行大规模的集中处理，任何比例、任何浓度的蚀刻废液都能取得良好的处理效果。此项工艺技术的实施，可以有效避免中小企业将蚀刻废液偷卖偷排的行为。
该项工艺的技术优势主要体现在三个方面：①利用中和重力分选处理法对CuO进行分离，与传统固液分离法相比较而言，无需大量清水漂洗固体沉淀物，废水总量大大减少，也减少了废水蒸发的能耗；②在对含NH4Cl滤液进行浓缩时，采用的蒸汽消除技术，可以让蒸汽当中的铵离子、氯离子等有效吸收，让蒸汽冷凝水当中的氨氮含量低于10×10-6，符合排放标准；③整个工艺流程中所用到的原料主要是廉价的生石灰，且蚀刻废液通过滤渣、滤液和蒸发后，转变为氨水、氧化铜和CaCl2等有价值的产品，处理成本偏低，回收率高，采用了该工艺的企业绝对是不愿意排放任何东西的。由此可见，蚀刻废液资源化处理零排放工艺的运用降低了蚀刻废液回收处理的总成本，增加了企业的经济效益，完全是取得了零排放、全回收、高收益、低成本的的良好效果，也产生了良好的环境效益。其独有的氨氮处理工艺，成为国内首创废液资源化处理工艺。但是，该项工艺的实施面临着设备投资高的困境，并且对操作程序规范化要求较高，蚀刻废液处理人员必须具备非常高的专业素养。
3线路板蚀刻废液处理方法
3.1工艺原理。本方案采用酸、碱废液中和法作为蚀刻废液回收利用的主体工艺，生产的产品为硫酸铜。工艺原理如下：酸性蚀刻废液中铜主要以CuCl42-的形式存在。碱性蚀刻废液中铜主要以Cu(NH3)42+形式存在。酸、碱蚀刻废液混合后，发生如下反应：
3.2工艺流程说明。
首先将酸性及碱性废液泵入中和反应釜中进行中和反应，生成碱式氯化铜（Cu(OH)Cl）沉淀，反应终点PH值控制在5.5左右。反应完全后，将物料打入板框过滤机中过滤，过滤后的滤饼（碱式氯化铜）送入化浆罐，加入适量的水化浆，然后用泵送入硫酸铜反应釜加入浓硫酸至固体物溶解，变为墨绿色硫酸铜溶液，溶液在反应釜中冷却后生成硫酸铜结晶，结晶体用离心机去除水分即得硫酸铜产品，结晶母液返回中和反应釜中利用。板框过滤机分离沉淀物后的滤液，含有大量的氯化铵及少量的铜离子和碱式氯化铜固体。滤液先进入沉淀罐，去除滤液带出的碱式氯化铜固体，上清液送入氯化铵原液罐中储存，然后用泵送入除铜反应器，用加入水合肼还原去除溶液中的铜离子，反应后的溶液进入沉淀罐分离出金属铜等，上清液送入氯化铵中间储罐，中间储罐中溶液经泵送入超滤膜系统过滤，分离出溶液中的有机成分和大分子物质。膜后液为稀氯化铵溶液。浓端液主要为有机物和大分子物质，排入污水处理系统处理。膜后氯化铵溶液经加压后进入反渗透膜系统做进一步浓缩，膜后液为纯水，可排放或回用。浓端液为浓氯化铵溶液。该溶液可直接用于配制碱性蚀刻液重复使用，形成闭合循环工艺。
3.3工艺流程图。
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图1蚀刻废液处理工艺流程图
4经济效益、环境效益可行性分析
蚀刻废液当中含有大量的铜，每升蚀刻废液当中的铜含量至少在170g以上，而每吨铜的市价在5000美元左右。以四层18μｍ铜厚度的PCB板为例，经过蚀刻工序，PCB四层板上65％的铜会被蚀刻掉进入蚀刻液当中，将报废产品和边角料排除在外，生产1m2的PCB四层板，就可以从蚀刻液当中回收到414g以上的铜。以月产5万平方四层PCB板的中小型生产企业为例，从蚀刻废液当中回收的铜就可达到250t，价值在122万美元。目前，我国的PCB电路板产量（按平均为四层板计算）达到了两亿平方米，那么可至少回收到近千吨，价值达近五亿美元之多。这是一笔十分可观的财富，具有非常大的经济回收价值。从环境效益上来看，蚀刻废液资源化处理零排放技术的运用能克服传统工艺的缺陷，实现废物全部回收，无三废污染排出。以某省为例，每年蚀刻废液的的产生量超过100万吨，“零排放”工艺的采用，可以减少铜离子污染12万吨以上，减少氯离子污二十多万吨以上，减少氨氮污染十几吨以上，在如今环境日益恶化、水资源日趋短缺的今天，这无疑具备很大的环境保护效益。
结语
综上，PCB蚀刻技术及酸性氯化铜蚀刻废液处理技术已取得了显著的进展，利用酸性氯化铜蚀刻废液已可回收制取单质铜及多种铜化合物等。目前，现有技术中尚存在一些不足，如：考虑综合回收利用的工艺不多；较多的工艺对其分离洗涤过程所产生的滤液与洗液的处理方法未予以说明；有的工艺铜的回收率较低，这不仅浪费铜资源，而且对副产物的回收会产生影响等等。因此加大研发力度，加快开发出符合企业需求、生产成本低廉、产品附加值高的电路板蚀刻废液处理新技术势在必行。
参考文献
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