[发明专利]从水性电化处理溶液中回收催化性贵金属的系统及方法

说明书

技术领域

本发明一般关于一种从水性电化处理溶液中回收催化性贵金属的系统及方法。

背景技术

无电镀通常指无外部电源而将金属化学沉积在导电性、非导电性、或半导电性基板上。无电沉积用于许多目的，例如制造印刷电路板，其中将无电金属(通常为铜)以均匀表面涂层或按预定图样沉积在介电基板上。最初的无电铜沉积物薄且可借电镀累积，或者可直接沉积成完整厚度。通常无电镀在各业中用于功能性及装饰性涂层，例如汽车业、航天业、船舰工业、医疗装置、配件、电子工业等。

无电镀的庞大应用领域为镀覆非导电性基板，例如塑料基板。将金属无电沉积在非导电性基板上需要将基板进行前处理或敏化，使其对于接受金属沉积物是催化性的。催化性金属胶体经常被使用为敏化剂或种剂而制备用于接受金属的基板。这样的工艺也已知为直接金属化。

催化性金属胶体是通过混合催化性金属离子与超过催化性金属离子之量的非催化性金属离子而形成的分散液。此分散液经常在酸性溶液中形成，但是也可在碱性溶液中形成。合适的催化性金属离子在所属技术领域为已知的。尤其是贵金属离子常被使用为催化性金属离子。非常理想的催化性金属离子的实例为金、铂和钯的离子。用以形成金属胶体之合适的非催化性金属离子的实例为亚锡金属。胶体浴或溶液可含有锡，其量为催化性金属的量的约10至约50或更多倍。一般而言，例钯的催化性金属在胶体浴中的浓度可为约50ppm至约300ppm之范围。这样的催化剂为市售的，例如美国康涅狄格州West Haven的Enthone Inc.公司的商标名ENVISON。

在基板(例如塑料基板或印刷电路板)上进行无电金属沉积之前，将基板之欲镀覆部分浸泡在胶体浴或溶液中。然后将基板用水清洗，之后接触用于无电沉积意图在该基板上形成金属层之金属的的电解质。然而，基板在浸泡期间所消耗的催化剂的约70％或以上因清洗而从基板清除。因此，仅约30％或以下的催化剂残留在基板上。由于贵重的贵金属的含量，催化性金属胶体代表无电金属沉积工艺中的主要成本因素之一。因此，极希望回收催化性金属胶体(尤其是从清洗液)而再使用。

然而，难以从清洗液中回收催化性金属，因为催化性金属仅以低浓度包含在这些水溶液中。因此，清洗液经常被丢弃而失去贵重的催化性金属。

除了从清洗液失去催化性金属，催化性金属还从催化金属胶体溶液或浴失去，因为这些溶液在使用期间被污染而变得无效。通常当这些溶液因所述原因而无法再使用时，将所述浴作为废物而丢弃，同时也丢弃了其中所含有的贵金属。

回收金属会显著降低制造成本。此外，为了丢弃大量废液，该废液必须远距离运送至指定的正当处置地点。在镀覆车间位置回收此金属可免除运送，因此为整体镀覆工艺增加额外的经济及生态益处。因此，由于极希望从催化性金属胶体中回收催化性金属，现已进行一些尝试以提供从胶体金属催化剂中回收该催化性贵金属的方法。

通过引用而全文并入本文的美国专利4,435,258公开了一种使用电解池从用过的无电催化浴中回收钯的方法。该专利所公开的回收方法涉及(a)将锡/钯胶体溶于具有氧化剂(例如过氧化氢)之用过的催化浴中，以形成真溶液；(b)将该浴加热到一温度以及足以实质上移除过量过氧化氢的时间；(c)将该溶液置于具有(1)镍阳极(anode)与(2)由金属或金属表面(例如铜或镍)组成的阴极(cathode)之电解电池中用于沉积钯；以及(d)以据称趋于最小化且大幅减少锡沉积物的电压，从该溶液将钯电沉积在阴极。此方法有许多缺点。电解池可以是昂贵的。钯胶体消费者不得不投资购买此电解池，或者付出将用过的催化浴运送到电解池所在地点的成本。由于流体的重量，将该浴运送到回收地点的成本是昂贵的。

EP 1 314 788 B1公开了一种从含有催化性金属胶体的流体中回收催化性金属的方法，其通过将催化性金属胶体在多孔性金属过滤器上浓缩成沉淀物，继而以流体将过滤器反洗而将沉淀物从多孔性金属过滤器移除，将沉淀物溶解，然后收回催化性金属。

通过引用而全文并入本文的美国临时专利申请60/262,592公开了一种从含有催化金属胶体的溶液中回收催化金属的有效率方法。该方法涉及通过捕获过滤器上的作为沉淀物的胶体而从溶液中回收催化金属胶体，继而以氧化剂清洗沉淀物直到将催化金属从过滤器移除。催化金属被回收在单独的容器中，然后收集在吸附剂上。燃烧吸附剂且收回催化金属。用以收集催化金属胶体的过滤器被处置。虽然该方法提供回收催化金属的有效率手段，仍然需要改良的方法。

德国专利DE 100 24 239描述了使用由陶瓷或聚合材料制成的过滤器，从胶体溶液中回收催化性钯。