电化学再生酸性氯化铜蚀刻液及其石墨毡阳极修饰探讨

刘军

摘要：本文主要针对酸性氯化铜的蚀刻液电化学方法再生与石墨毡的阳极修饰进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

关键词：电化学；再生；酸性；氯化铜；蚀刻液；石墨毡；阳极修饰；

前言：

酸性氯化铜的蚀刻液，以氯化铜及盐酸酸性的蚀刻液体为主要成分，被广泛应用在电路板印刷蚀刻当中。为更好地实现酸性氯化铜的蚀刻液当中阳极电化学的活性能够有效提升，本文结合国内外相关文献资料，详细描述了性氯化铜的蚀刻液电化学方法再生与石墨毡的阳极修饰，具体阐述如下：

1、蚀刻液电化学方法再生

1.1常用电解处理方法

常用电解处理方法，是以小阴极及大阳极的配置为基础，阳极等同于阴极液，均属于蚀刻废液，在实现再生期间防止阴极区域Cu+被迁移至阳极区域，重新被氧化成为Cu2+。酸性蚀刻液的再生与铜的回收装置，把阴/阳级若干块电解板，放置在阳极与阴极的电极板中间，促使若干个电解槽形成，电解效果得以增强。在有着阴阳两极电解板所在阳极面层包覆好一层粘附促进剂纺织布，经电化学的反应，在其电解槽的阴极部分沉积铜，经电解处理后余液导致搅拌装置当中，调整后获取再生子液，整个电解处理期间排放大量氢气及氯气，均导致专门废气的处理器内实施集中处理操作。常用电解处理方法，因阴阳极的面积不够均等，导致电流密度处于不一致分布状态，促使电位呈不均匀分布状态，难免防止阳极上Cl2被析出，电流实际效率极低。如果运用同等面积阴阳极的配置，在电解再生处理期间会有大量氢气、氯气产生，需使用专门废气处理的装置，设备负担增加，不利于操作，且安全性较低，不利于成本控制。

1.2离子膜的电解处理方法

离子膜的电解处理方法，它是以阳/阴离子的交换膜为基础，分离阳极液及阴极液，阳极液作为实际所需再生酸性的蚀刻废液，而阴极液则当成蚀刻废液，亦或者是经稀释了一定倍数蚀刻废液，用来沉淀回收在PCB蚀刻期间多余铜。电解再生处理装置，由电解池3个并排构成电解槽，两侧为阳极室，酸性的蚀刻废液即为阳极液，阴极室为中间部分，阴极室、阳极室相互间设封闭循环的通道，以空巢该阴极液实际所含铜的浓度，以25g/L为宜，避免沉积铜遭到蚀刻溶解，阴阳极室均采用Nafion阳离子的交换膜予以隔开处理。内设辅助槽2个，各为阳极液及阴极液的小循环，阴极室、阳极室的排放口、蚀刻机应连接好，以把控好铜的总含量。经电解处理后，阴极上所沉淀出的粉末状金属铜，因酸自阳极液当中逐渐扩散至阴极液内，仅需定时做出调整便可获取再生蚀刻液，其阳极实际再生率为95%，阴极提取铜的效率为75%。该离子膜的电解处理方法，不但可分隔好阴极液、阳极液，还能够高效化控制离子的迁移。

1.3隔膜电解处理方法

再生处理装置内设电解槽2个，阴极区域，首个电解槽把蚀刻废液当中多数Cu2+均转化成Cu+，第二个的电解槽把Cu+沉积在转换成可供出售片状的铜。两个槽殃及区域均实现了Cu+逐渐氧化成Cu2+该反应状况。此种处理操作方法具备较高效率，可实现间歇性地操作，因多数Cu+均会出现逐渐氧化成Cu2+该反应状况，导致沉积金属铜并不容易遭到蚀刻溶剂，处于停机状态下，并不需要将阴极去除，但需防止Cu+重新被氧化成为Cu2+，应通过氮气的密封处理，但设备总体控制难度系数会有所增加。通过电解处理方法应用于阴极所产生氮气再生处理蚀刻液这一方法，因此种方法再生期间会有大量氮气被析出，需在完全封闭的体系内部完成，对于设备安全方面有着较高性能标准，并不符合于先进环保方法需求。

2、石墨毡的阳极修饰

2.1石墨毡的电极金属修饰

石墨毡所在表面位置所沉积金属的氧化物及金属，对石墨毡相应电化学的活性可起到增强作用，常用沉积法包含着溶液侵蚀处理方法、离子蚀刻处理方法、离子交换处理方法等。离子交换处理方法具体使用期间，经氧化处理后，该石墨毡所在表面金属做好金属修饰处理，如负载好In、Pt、Pd、Au、Te、Mn等各种金属基团，测试经修饰处理之后，电极应用在全钒液流的电池电极过程中各项性能，其测试结果表明，Pt、In、Mn、Te等经修饰处理后石墨毡，可用作全钒液流的电池，具备良好应用效果，运用In做好修饰处理之后，电极所变现出最高电化学的活性反应。把经热处理过后石墨毡的电极浸泡于氯铱酸的溶液当中，经450℃空气环境中加热处理，获取铱单质性修饰碳毡电极。经修饰处理后碳毡电极，其针对于全钒液流的电池处于正极反应状态下，可表现出良好电化学的催化活性。借助铱修饰石墨毡，并组装成全钒液流的电池期间，电池电压效率得以显著提升，电池内阻有所降低。即便金属铱及铱氧化物经修饰处理后，碳毡电极自身针对于钒电池正极的反应有着一定催化的作用，但因其价格高，实际应用范围相对较小。

2.2石墨毡的电极含氧官性能团修饰

围绕着石墨毡的电极实施酸/热处理及电化学的处理过后，石墨毡自身电极的纤维表面实际所含氧的官能团明显增加，经含氧的官能团及溶液内金属离子产生耦合作用，石墨毡自身电极电化学的活性能够得以有效增强。经XPS测试操作后可发现，其羧基的官能团实际数量与羟基相比相对较多一些，经修饰处理过后，该石墨毡自身电极的亲水性、电化学的活性均显著提升。

2.3石墨毡的电极作为碳/碳复合性材料

以质子膜Nafion交换膜为粘结剂，把将羧基化碳纳米管的纤维经物理方法粘附至石墨毡的纤维表面上，配合使用全钒液流的电池阳极，经测试研究结果发现，该石墨毡的电极与表面积相比呈增加趋势，羧基化碳纳米管促使电极总含阳的官能团显著增长，促使该石墨毡自身电极对于钒离子电化学的活性得以增强。

2.4石墨毡的电极含氮官性能团修饰

把该石墨毡自身电极表面所含氮的官能团适当增加，能够促使碳纤维所在表面处电子的云空穴增加，金属离子可实现在碳纤维当中有效耦合，金属离子及电极之间可实现有效传递，电极自身电化学的活性得以有效提升。该石墨毡的电极处于180℃条件下实施水热氨化的处理操作，经处理过后该石墨毡自身电极电化学的活性及亲水性均显著提升，把经处理过后石墨毡的电极当成全钒液的流钒电池相应电极后，电流实际密度可维持20-60mA/㎡区间，电池充放电稳定。经电化学的测试发现，该石墨毡自身活性得以改善的基本原因是：石墨纤维的表面所含氮的官能团增加显著，碳纤维及其相邻的碳离子正电荷的密度增加，碳纤维及溶液之间钒离子可实现快速传递，钒离子实际扩散性能得以改善，电子传递的电阻得以减少。

3、结语

综上所述，通过以上分析论述后我们对于酸性氯化铜的蚀刻液电化学方法再生与石墨毡的阳极修饰方法及实现过程，均能够有了更加深入地认识及了解。从总体上来说，经酸性氯化铜的蚀刻液电化学方法再生与石墨毡的阳极修饰处理之后，不仅可有效提升酸性氯化铜的蚀刻液电化学的再生回收效果，且还能够对石墨毡的阳极修饰处理，可促进石墨毡自身电极的亲水性及电化学的活性有效提升，以上研究均可为后期此酸性氯化铜的蚀刻液电化学方法再生与石墨毡的阳极修饰处理方案优化研究提供参考。

参考文献：

[1]王春振.电化学法再生印刷电路板蚀刻液及石墨毡阳极改性研究[D].天津大学.2016，11（05）：329-332.

[2]徐海清，钟洪胜，袁国伟.电化学法再生酸性氯化铜蚀刻液评述[J].电镀与涂饰，2016，30（19）：304-307.

[3]王春振，张文，王宇新.KOH活化石墨毡阳极用于印刷电路板蚀刻液的电解再生[J].化学工业与工程，2018，21（15）：199-202.