三氯化铁刻蚀废液的净化与再生方法技术

一种氯化铁蚀刻废液的净化再生方法，主要解决不锈钢等铁合金材料蚀刻产生的氯化铁废液中含有铬、锰、镍等有毒金属离子的问题。本发明专利技术首先检测三氯化铁蚀刻废液中的总铁含量和亚铁离子含量，加入盐酸和水稀释废液，调节pH至0.5-1；将蚀刻废液转移至电解槽中，将液体加热至40-60℃，选择耐酸耐腐蚀的阴极材料和惰性耐腐蚀的阳极材料，通入不同电流密度的电流进行电解反应；随着电解时间的进行，Cr3+、Mn2+、Ni2+等有毒杂质离子被还原成金属并沉积在钛板阴极表面。本发明专利技术实现了氯化铁蚀刻废液的净化再生，清洁低耗，满足废物无害化处理和资源化的环保要求。

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【技术实现步骤总结】

[专利摘要]一种主要解决不锈钢等铁合金材料蚀刻产生的三氯化铁废液中含有铬、锰、镍等有毒金属离子问题的方法。该专利技术首先检测三氯化铁蚀刻废液中的总铁含量和亚铁离子含量，加入盐酸和水稀释废液，调节pH至0.5-1；将稀释的三氯化铁蚀刻成腐蚀废液转移至电解槽，将液体加热至40-60℃，选择耐酸耐腐蚀的阴极材料和惰性耐腐蚀的阳极材料，通入电流电解反应的不同电流密度；随着电解时间的进行，Cr3+、Mn2+、Ni2+等有毒杂质被还原成金属并沉积在钛板的阴极表面。该专利技术实现了氯化铁蚀刻废液的净化再生，清洁低耗，满足废物无害化处理和资源化的环保要求。【专利说明】

该专利技术涉及一种氯化铁蚀刻液的回收利用方法，特别适用于不锈钢蚀刻废液中有害杂质的去除和再生。

技术介绍

与其他成型方法相比，金属蚀刻法具有操作简单、多品种、小批量、周期短的优点。其应用日益拓展到牌匾制作、仪器设备表面压印、制造印刷等各个领域。局部蚀刻是对金属字板、薄板或难加工的片状零件（电子线路板、金属网板小孔、光栅）进行局部蚀刻，获得一定深度的图形或文字，以达到功能或装饰效果。。在工业上，可以使用氯化铁法蚀刻钢铁。三氯化铁溶液作为蚀刻液具有成本低、蚀刻速度快、无毒、不挥发等特点。但随着三氯化铁溶液中铁的价格较高，随着浓度的降低，蚀刻效率下降，蚀刻能力逐渐丧失。蚀刻液变稠并变色。蚀刻废液中的总铁含量增加。三价铁转化为二价铁。同时，被蚀刻的金属或其合金如铬、锰、镍等有毒杂质离子进入蚀刻液。工厂常用的简单废液再生方法是加入氧化剂H2O2和适量HCl，将产生的Fe2+重新氧化成腐蚀性Fe3+，或通入Cl2气体进行氧化。但实际效果并不理想，蚀刻能力仅为原液的3%左右。三氯化铁蚀刻废液产量大。如果不经处理就排放，不仅会造成环境污染，还会将大量的铁作为废物浪费掉，同样会造成资源浪费。目前国外的三氯化铁蚀刻废液处理及再生方法主要针对蚀刻铜线路板等产生的废液。废液中含有大量铜离子，主要采用直流除铜再生技术。国内氯化铁蚀刻废液处理再生方法主要针对蚀刻殷钢金属材料生产荫罩的蚀刻工艺。废液主要含有镍。废液处理主要包括萃取分离方法和高温焙烧再溶解方法。方法。本发明的萃取分离方法通过萃取和反萃取过程以及辅助溶剂氧化得到三氯化铁溶液和氯化镍晶体。工艺复杂，成本高，萃取剂需进一步加工。高温焙烧再溶解法工艺简单，消耗高。对于含铜或镍的三氯化铁蚀刻废液的处理，还可以添加铁粉，以铁粉作为置换剂，形成铜或镍包覆的铁沉淀物。分离后，用试剂氧化并再生溶液。由于铁粉价格较高的原因，增加了再生液的成本和固体废物的排放量。

技术实现思路

本专利技术旨在解决上述问题。针对不锈钢等铁合金材料蚀刻产生的三氯化铁废液主要含有铬、锰、镍等有毒金属离子的问题，提出电化学阴极除杂-阳极氧化。该技术不需要后续的试剂氧化过程，实现了三氯化铁蚀刻废液的净化和再生。清洁低耗，满足废物无害化处理和资源化的环保要求。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：（1）采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪分析仪检测三氯化铁蚀刻原液和三氯化铁蚀刻废液中的总铁、总铬、锰、和镍离子含量，采用高锰酸钾法测定三氯化铁蚀刻废液中亚铁的浓度。按废液中二价铁总量(HCL)的摩尔比n(Fe2+):n=1:1加入盐酸稀释三氯化铁蚀刻废液。根据原三氯化铁蚀刻液和三氯化铁蚀刻废液中的总铁含量确定稀释倍数。补充水量应为扣除加入的盐酸量后，总铁含量为三价铁和二价铁含量之和； (2)将稀释后的三氯化铁蚀刻废液转移至电解槽中，将液体加热至40_60℃，以石墨、碳棒或铅为阳极，钛或其合金板为阴极，搅拌空气，通入不同电流密度的电流进行电解反应； (3)以15-25A/dm2的电流密度进行电解，使镍、锰、铬离子得到有效去除；较低的电流密度有利于镍离子的去除，较高的电流密度有利于锰离子的去除，可以交替进行；适当调节电流密度也适合铜离子的去除； (4)停止电解，取出钛阴极板，清洗铬、锰、镍金属，回收； (5)电解沉积过程中，三氯化铁蚀刻废液中的二价铁离子被阳极产生的氯气氧化。三价铁离子和三氯化铁蚀刻废液颜色逐渐由深绿色变回黄棕色，蚀刻废液得到再生循环利用。

该专利技术的工作原理是：用于蚀刻钢铁等的三氯化铁蚀刻废液，与原蚀刻液相比，废液中总铁含量增加，三价铁转化为二价铁，蚀刻液体变稠、变色，铬、锰、镍等有毒杂离子含量增加。三种离子的含量为Cr3+>Mn2+>Ni2+。蚀刻过程中主要反应为：+Fe=合金成分反应为：+M=+MClx（M=N1、Cr、Mn、Cu等）首先检测合金中的总铁含量和亚铁离子含量废液中加入盐酸，用水稀释废液，使盐酸加入量与测定的亚铁离子量为1：1或稍高。稀释倍数根据原液和废液中的总铁含量确定。加入的水量应从加入的盐酸量中扣除。，调节pH值至0.5-1左右。引入电解槽，将稀释后的废液加热至40-60℃，选择耐酸、耐腐蚀的阴极材料和惰性耐腐蚀的阳极材料。例如，阴极可以是钛或其合金，阳极可以是石墨、碳棒或铅。，通入不同电流密度的电流进行电解反应。随着电解时间的进行，有毒杂质如Cr3+、Mn2+、Ni2+被还原成金属并沉积在钛板的阴极表面。阴极反应为：Ni2++2e — NiCr3++3e — CrMn2++2e —Mn 副反应： Fe2++2e — FeFe3++e — Fe2+ 阳极电解时生成氯气，可直接氧化亚铁离子，转化为氯离子。它们转化为三价铁，从而恢复蚀刻液的蚀刻能力。

阳极区的反应为：Cl - 2θ - ++Cl2 - 2Fe3++2CF。该专利技术的有益效果是：有害杂质的去除主要发生在阴极区域，氯化铁蚀刻性能的恢复主要发生在阳极区域。。电化学阴极除杂-阳极氧化技术不需要过氧化氢、氯气等氧化剂。电解过程中，氯化铁蚀刻废液同时得到净化和再生。 [具体实施方式] 实施例一是通过以下具体步骤实现的： (1)用电感耦合等离子体原子发射光谱法测得原三氯化铁蚀刻液总铁含量为141.631g/L，锰含量为141.631g/L。 L。 0.416g/L，镍含量0.072g/L，铬含量0.076g/L；取不锈钢蚀刻后的三氯化铁蚀刻废液100L，采用上述方法测定三氯化铁蚀刻液的总铁含量为165.2g/L，锰含量为1.086g/L，镍含量为1.086g/L。含量0.296g/L，铬含量10.341g/L；采用高锰酸钾法测定三氯化铁蚀刻废液中二价铁浓度为67.5g/L。用pH计检测三氯化铁蚀刻废液的pH=1.07。添加10.0L盐酸和6.7L水。混合均匀后，即可得到溶液中的总铁离子。浓度基本达到原三氯化铁蚀刻液的浓度，pH在0.5-1之间； (2)将稀释后的三氯化铁蚀刻废液转移至电解槽中，加热至40℃。然后用石墨作为阳极，钛板作为阴极； (3)通入15A/dm2直流电，电解60分钟，用高锰酸钾法测定，80%的二价铁含量转化为三价铁；采用电感耦合等离子体体积原子发射光谱仪分析仪检测镍、铬、锰离子的含量。计算得出：真商子去除了93.5%，罗商子去除了82%，猛商子去除了72%； (4)停止电解，取出钛阴极板，清理金属杂质，回收； (5)氯化铁蚀刻废液颜色逐渐由深绿色变回黄棕色，蚀刻废液再生循环利用。

【技术保护点】

一种氯化铁蚀刻废液的净化再生方法。该方法的步骤如下：(1)用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对原三氯化铁蚀刻液和三氯化铁蚀刻液进行检测。测定蚀刻废液中总铁、铬、锰、镍离子的含量，采用高锰酸钾法测定三氯化铁蚀刻废液中亚铁离子浓度。按摩废液中的二价铁总量。 Er比n(Fe2+):n(HCL)=1:1 在三氯化铁蚀刻废液中加入盐酸稀释。根据原三氯化铁蚀刻液和三氯化铁蚀刻废液中总铁的含量确定稀释倍数。补充水量应从加入的盐酸量中扣除。总铁含量为三价铁和二价铁含量之和； (2)将稀释后的三氯化铁蚀刻废液转移至电解槽中，将液体加热至40-60℃，以石墨、碳棒或铅为阳极，钛或其合金板为阴极，在电解槽中搅拌。通入空气，通入不同电流密度的电流进行电解反应；（3）在15-25A/dm2电流密度下电解30~60分钟，有效去除镍、锰、铬离子； (4)停止电解，取出钛阴极板，清洗铬、锰、镍金属回收； (5)电解沉积过程中，三氯化铁蚀刻废液中的二价铁离子被阳极产生的氯气氧化为三价铁离子。氯化铁蚀刻废液颜色逐渐由深绿色变回黄棕色，蚀刻废液得到再生。，回收。

【技术特点总结】

【专利技术属性】

技术研发人员：康艳红、陈庆阳、张刚、孙秋军、

申请人（专利权）：沉阳师范大学、

类型：发明

国家省市：

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