[发明专利]一种三氯化铁蚀刻液的再生与循环方法

说明书

一种三氯化铁蚀刻液的再生与循环使用方法，本发明提出了“隔膜‑一次通过流程”技术。电解槽用隔膜分为阴极室和阳极室，全部废液在阳极室将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，废液全部再生循环利用。阴极室溶液采用导电电解质，并利用隔膜，电解质中的阴离子可与阳极溶液交换，达到电荷平衡和物资平衡，不发生Fe³⁺还原为Fe²⁺的氧化逆过程，因此阴极液不需二次电解和后续处理，清洁低耗，极大提高了再生效率，同时结合化学除杂方法，进一步降低生产成本，可进行在线或离线再生，工艺流程采用自动化控制，达到三氯化铁蚀刻液循环利用的实际应用要求。

技术领域

本发明涉及一种可循环使用的三氯化铁刻蚀液的再生方法和循环使用，尤其适用于铁、钢、铜等蚀刻废液的再生和循环利用。

背景技术

钢铁等金属蚀刻在国民生活各领域的应用较为广泛，采用FeCl₃蚀刻液进行各种牌号钢、铁、铜等的蚀刻技术成熟，可用于制造印刷用的金属字板、花辊等，对机械加工较为困难的薄片零件进行蚀刻，如金属网版、小孔、光栅等，用于牌匾、仪器设备金属表面图文刻印等。蚀刻过程中FeCl₃蚀刻液中的Fe³⁺逐渐变成Fe²⁺而失去蚀刻能力，同时总铁含量增加，三氯化铁蚀刻废液产量大，除了富含大量的Fe外，金属材料中夹带Cr、Ni、Cu、Mo、Mn、Zn、Al等重金属也进入废液，排放不达标，而且大量的铁等作为废弃物对资源也造成浪费。目前国内针对FeCl₃蚀刻废液的再生循环利用方法较多，归纳起来可分为沉淀法、化学氧化再生法、萃取法和电解法等。沉淀法再生(专利CN1540036和CN1566401)主要应用浓缩或焙烧废液得到FeCl₃结晶回收，再复溶实现三氯化铁的回收再生，浓缩或焙烧过程能耗高，回收率有限。化学氧化再生法(中专利CN1309194、CN107162276A、CN101462803、CN106348509A和CN206872949U等)主要采用氯气、H₂O₂、NaClO₃等氧化剂和HCl等辅助试剂再生三氯化铁，存在氧化剂有毒、氧化效果有限或氧化剂本身增加额外杂离子等问题，再生过程中废液增量，再生循环次数有限，增加了废液的排放量，实际生产应用有限。萃取法(专利CN1470674和CN101497484)主要通过有机溶剂萃取获得铁、镍等的分离，再反萃得到FeCl₃回用，存在工艺复杂，成本高，萃取剂需进一步处理等问题，不适于大范围工业应用。近年来，电化学法(专利CN106958021A、CN107059011A、CN206872948U、CN206033893U、CN104131285A、CN104451688A、CN103710706A)应用于三氯化铁废液再生技术较多，目前多采用隔膜将电解槽阴阳极隔开，电解时阳极区废液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，实现部分废液的再生和循环利用，而阴极区废液由于发生Fe³⁺还原为Fe²⁺的氧化逆过程，阴极室的废液必需经过阳极二次氧化处理才能再利用，或者经过后续处理(如沉淀铁粉置换或萃取)后废弃掉，增加了再生成本和固体废弃物的排放，废液总体循环利用率低，很难达到生产应用要求。

发明内容

本发明主要针对目前电解法中的上述问题，提出了“隔膜—一次通过流程”技术。电解槽用隔膜分为阴极室和阳极室，全部废液在阳极室将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，废液全部再生循环利用。阴极室溶液采用导电电解质，并利用隔膜，电解质中的阴离子可与阳极溶液交换，达到电荷平衡和物资平衡，不发生Fe³⁺还原为Fe²⁺的氧化逆过程，因此阴极液不需二次电解和后续处理，清洁低耗，极大提高了再生效率，同时结合化学除杂方法，进一步降低生产成本，可进行在线或离线再生，工艺流程采用自动化控制，达到三氯化铁蚀刻废液循环利用的实际应用要求。