本發(fā)明涉及一種電解裝置，尤其涉及一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置。

背景技術(shù)：

金屬刻蝕法與其它成型方法相比，具有操作簡單、多品種、小批量、周期短等優(yōu)點(diǎn)，在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用日益擴(kuò)大，如牌匾制作、儀器設(shè)備表面圖文刻印、制造印刷用的金屬字板、在機(jī)械加工較為困難的薄板或薄片零件(電子線路板、金屬網(wǎng)板的小孔以及光柵)等器件上進(jìn)行部分刻蝕，獲得一定深度的圖形或文字，從而達(dá)到功能或裝飾效果。

工業(yè)上鋼鐵等可以采用三氯化鐵方法進(jìn)行刻蝕，三氯化鐵溶液作為蝕刻液具有低成本、刻蝕速度快、無毒、無揮發(fā)等特點(diǎn)，但隨著三氯化鐵溶液高價鐵濃度的降低蝕刻效率下降，并逐漸失去刻蝕能力，刻蝕液變稠變色，刻蝕廢液中總鐵含量增加，三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵，同時被刻蝕的金屬或其合金如鉻、錳、鎳等毒害雜離子進(jìn)入刻蝕液。工廠常用簡單的廢液再生方法是加入氧化劑h2o2和適量的hcl，使產(chǎn)生的fe2+重新氧化變成起腐蝕作用的fe3+，或通入cl2氣氧化，但實際效果并不理想，刻蝕能力僅為原液的3％左右。三氯化鐵蝕刻廢液產(chǎn)量大，若不經(jīng)處理排放，不僅造成環(huán)境污染，而且大量的鐵等作為廢棄物對資源也造成浪費(fèi)。

目前，國內(nèi)外三氯化鐵刻蝕廢液的處理與再生方法主要針對刻蝕銅電路板等產(chǎn)生的包含二價鐵和三價鐵的廢液，三氯化鐵在使用中會產(chǎn)生二價鐵，導(dǎo)致蝕刻性能下降。為減少廢液的排放，節(jié)約處理廢液的成本，現(xiàn)有技術(shù)中所采用的方法是向刻蝕廢液中加入氯酸鈉和鹽酸，但廢液中的二價鐵只需要氯離子，而添加物中的鈉離子就會遺留在三氯化鐵液體中，且添加物越多，所產(chǎn)生的廢液就越多，使其蝕刻性能下降，降低了三氯化鐵的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種有效確保三氯化鐵在蝕刻過程中穩(wěn)定性的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個方面是提供一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置，具體包括：

一用于溶解食鹽的溶鹽槽1；

一用于提供電解食鹽水的鹽水高位槽3，所述鹽水高位槽3與所述溶鹽槽1連通；

一用于提供稀鹽酸的鹽酸槽；以及

一用于通入食鹽水和稀鹽酸在電流的作用下產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)、cl^-被氧化為cl2并輸出至三氯化鐵刻蝕液使用的電解槽7。

進(jìn)一步地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述電解槽7內(nèi)設(shè)置有至少一個用于氧化陽極液生產(chǎn)氯氣的陽極框組件、至少一個用于還原陰極液生產(chǎn)氫氣的陰極板16；所述陽極框組件包括陽極框8、設(shè)置于所述陽極框8框體內(nèi)的陽極板15、分別密封設(shè)置于所述陽極框8兩側(cè)框體上的離子交換膜，所述離子交換膜位于所述陰極板16和所述陽極板15之間、h2o、h⁺自由通過、而na⁺、cl^-、cl2不能通過；所述電解槽7被所述離子交換膜分割成陰極液室18和由所述陽極框組件組成的陽極液室17。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述陽極框組件和所述陰極板16并排、間隔設(shè)置，所述陽極框組件的陽極框8框體上設(shè)置有一氯氣管路11和一導(dǎo)氣管12。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述陰極板16與陰極導(dǎo)電板6連接；所述陽極板15的上下兩端分別設(shè)有陽極導(dǎo)電溢流管13和陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述陽極導(dǎo)電溢流管13穿過所述陽極框8的框體與陽極導(dǎo)電板5連接并與出鹽水管道10連通，所述陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14穿過所述陽極框8的框體與陽極導(dǎo)電板5連接并與進(jìn)鹽水管道9連通，所述陽極導(dǎo)電溢流管13通過出鹽水管道10連通所述溶鹽槽1，所述陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14通過進(jìn)鹽水管道9連通所述鹽水高位槽3。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述陰極液室18內(nèi)的陰極液呈內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，所述陰極液室內(nèi)設(shè)有ph傳感器、溫度傳感器。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述陽極液室17內(nèi)產(chǎn)生的cl2通過氯氣管路11通入三氯化鐵刻蝕液中，以將所述三氯化鐵刻蝕液中的fe²⁺氧化為fe³⁺，所述氯氣管路11上安裝有氣體流量計。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，還包括一用于接收所述陰極液室18產(chǎn)生的氫氣的氫氣收集裝置，所述氫氣收集裝置位于所述電解槽7上方。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，所述鹽酸槽通過鹽酸管路連通所述陰極液室18，并維持所述陰極液室18內(nèi)的陰極液呈酸性狀態(tài)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，還包括一用于將交流電變?yōu)橹绷麟姟⒉⑼ㄟ^所述陽極導(dǎo)電板5和所述陰極導(dǎo)電板6分別供給所述陰極板16和所述陽極板15的整流器2。

進(jìn)一步較為優(yōu)選地，在所述的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，還包括一用于對所述整流器2進(jìn)行降溫的整流器降溫槽4。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明所提供的用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置，減少了廢液的排放(環(huán)境的污染)節(jié)約了處理廢液的成本，而產(chǎn)生的氯氣使二價鐵離子氧化為三家鐵離子，降低液體的排放量；并且通過鹽酸槽向陰極液中加入鹽酸，維持陰極液為酸性狀態(tài)，使電解鹽水產(chǎn)生的氯氣的穩(wěn)定性相對要好，確保了刻蝕液中三氯化鐵在穩(wěn)定性，大大減少了廢液的排放，提高了三氯化鐵的使用壽命。

綜上，該用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置，與其他電解裝置相比，從經(jīng)濟(jì)(設(shè)備投資、生產(chǎn)成本)、環(huán)境(毒性)和安全性等方面考慮，優(yōu)越性非常明顯，不僅解決三氯化鐵蝕刻液使用壽命短、廢液排放等行業(yè)面臨的生產(chǎn)成本高、廢液難以消化處理的難題，同時還帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，對印刷電路板生產(chǎn)建設(shè)及產(chǎn)業(yè)鏈的延續(xù)具有重要的意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置的裝配示意圖；

圖3為本發(fā)明一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置中陽極框組件的裝配示意圖；

圖4為本發(fā)明一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置中極導(dǎo)電溢流管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置中陽極導(dǎo)電進(jìn)液管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置中陽極框的后視圖；

其中，1-溶鹽槽，2-整流器，3-鹽水高位槽，4-整理器降溫槽，5-陽極導(dǎo)電板，6-陰極導(dǎo)電板，7-電極槽，8-陽極框，9-出鹽水管道，10-進(jìn)鹽水管道，11-氯氣管路，12-陰極液室，13-陽極導(dǎo)電溢流管，14-陽極導(dǎo)電進(jìn)液管，15-陽極板，16-陰極板，17-陽極液室，18-導(dǎo)氣管，19-鹽水泵，20-陰極內(nèi)循環(huán)泵，21-溢流管，22-通孔，23-陽極板固定夾。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。

如圖1-2所示，本發(fā)明首先提供了一種用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置，具體包括：一用于溶解食鹽的溶鹽槽1；一用于提供電解食鹽水的鹽水高位槽3，鹽水高位槽2通過管路和鹽水泵19與溶鹽槽1連通；一用于提供稀鹽酸的鹽酸槽(圖中未示出)；以及一用于從鹽水高位槽2和鹽酸槽中通入食鹽水和稀鹽酸在電流的作用下產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)、cl^-被氧化為cl2并輸出至三氯化鐵刻蝕液使用的電解槽7。

如圖2-3、6所示，作為本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案，在該用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，電解槽7內(nèi)設(shè)置有至少一個用于氧化陽極液生產(chǎn)氯氣的陽極框組件、至少一個用于還原陰極液生產(chǎn)氫氣的陰極板16；陽極框組件包括陽極框8、設(shè)置于陽極框8框體內(nèi)的陽極板15、分別密封設(shè)置于陽極框8兩側(cè)框體上的離子交換膜，陽極板15通過陽極板固定夾23固定在陽極框8內(nèi)壁上，離子交換膜位于陰極板16和陽極板15之間、h2o、h⁺自由通過、而na⁺、cl^-、cl2不能通過；電解槽7被離子交換膜分割成陰極液室18和由陽極框組件組成的陽極液室17。

作為本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案，在該用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，如圖2-3所示，陽極框組件和陰極板16并排、間隔設(shè)置，陽極框組件的陽極框8框體上設(shè)置有一氯氣管路11和一導(dǎo)氣管12，陽極液室17內(nèi)氧化陽極液生產(chǎn)的氯氣通過氯氣管路11直接通入三氯化鐵刻蝕液中用于將三氯化鐵刻蝕液中的二價鐵氧化為三價鐵。導(dǎo)氣管12的作用是用于使外界空氣進(jìn)入陽極框8內(nèi)，便于生產(chǎn)的氯氣通過氯氣管路11排出。

在該用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，如圖2所示，陰極板16與陰極導(dǎo)電板6連接；如圖3所示，陽極板15的上下兩端分別設(shè)有陽極導(dǎo)電溢流管13和陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14。

作為本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案，如圖3-4所示，陽極導(dǎo)電溢流管13穿過陽極框8的框體與陽極導(dǎo)電板5連接并與出鹽水管道10連通，陽極導(dǎo)電溢流管13上還設(shè)有一開口向上的溢流管21，陽極導(dǎo)電溢流管13同時起到向溶鹽槽1傳輸陽極液和導(dǎo)電的作用。如圖3、5所示，陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14穿過陽極框8的框體與陽極導(dǎo)電板5連接并與進(jìn)鹽水管道9連通，并在陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14上開設(shè)有若干通孔22，陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14同時起到陽極液室17也即框體8內(nèi)傳輸陽極液和導(dǎo)電的作用。陽極導(dǎo)電溢流管13通過出鹽水管道10連通溶鹽槽1，陽極導(dǎo)電進(jìn)液管14通過進(jìn)鹽水管道9連通鹽水高位槽3。

在本實施例用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，通過陰極內(nèi)循環(huán)泵20，使陰極液室18內(nèi)的陰極液呈內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，為更加合理的理由空間，將陰極內(nèi)循環(huán)泵20安裝在溶鹽槽1底部位置。此外，在陰極液室18內(nèi)還設(shè)有ph傳感器、溫度傳感器、液位計，以便實時監(jiān)測電解情況，自動補(bǔ)充陰極液和鹽酸，實現(xiàn)自動化操作。

在本實施例用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，陽極液室17內(nèi)產(chǎn)生的cl2通過氯氣管路11通入三氯化鐵刻蝕液中，以將三氯化鐵刻蝕液中的fe²⁺氧化為fe³⁺，氯氣管路11上安裝有氣體流量計。

本實施例用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上還包括一用于接收陰極液室18產(chǎn)生的氫氣的氫氣收集裝置，氫氣收集裝置位于電解槽7上方，該氫氣收集裝置為負(fù)壓是收集罩，其上接有一負(fù)壓管道，用于將電解產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行集中收集處理、利用，消除安全隱患，提高資源利用率。

本實施例用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，鹽酸槽通過鹽酸管路連通陰極液室18，并維持陰極液室18內(nèi)的陰極液呈酸性狀態(tài)。只要向陰極液室18中補(bǔ)充鹽酸使其保持在酸性的狀態(tài)，就可以不斷地產(chǎn)生氯氣，實現(xiàn)三氯化鐵蝕刻液的凈化和循環(huán)再生，從而大大減少了廢液的排放，提高了三氯化鐵的使用壽命。

本實施例用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上，還包括一用于將交流電變?yōu)橹绷麟?、并通過陽極導(dǎo)電板5和陰極導(dǎo)電板6分別供給陰極板16和陽極板15的整流器2。進(jìn)一步的還包括一用于對整流器2進(jìn)行降溫的整流器降溫槽4。

作為本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案，該用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置上還裝設(shè)有plc控制器，該plc控制器分別與鹽水泵19、陰極內(nèi)循環(huán)泵20、整流器2、整流器降溫槽4、溫度傳感器、液位計、ph傳感器以及各管道上的電磁閥等電性連接，實現(xiàn)自動化控制。

本發(fā)明用于三氯化鐵刻蝕液再生的循環(huán)電解裝置，其主要工作原理為：首先，在溶鹽槽1內(nèi)制備飽和食鹽水，然后通過鹽水泵19輸送至鹽水高位槽3，再向電解槽7內(nèi)的陰極液室18和陽極液室17內(nèi)分別輸送電解液，并控制陰極液室和陽極液室內(nèi)的電解鹽水溫度為55-60℃，優(yōu)選為58-60℃；采用直流電直接電解食鹽水使食鹽水產(chǎn)生氯氣、氫氣和氫氧化鈉，電解的電流密度為5-10a/dm²，優(yōu)選為6-8a/dm²，并通過鹽酸槽向陰極液中補(bǔ)充鹽酸，控制陰極液室內(nèi)陰極電解液的ph值為5-7，優(yōu)選為5.5-6，以中和陰極液中電解產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液生產(chǎn)nacl，保持電解液中nacl的濃度，電解式為：2nacl+2h2o＝通電＝2naoh+h2↑+cl2↑；naoh+hcl＝＝＝nacl+h2o；；然后，將陽極液電解制得的cl2通過氯氣管路11直接通入到三氯化鐵蝕刻液中，使得刻蝕液中二價鐵fe2+直接轉(zhuǎn)化為三價鐵離子fe3+，再將制得的fecl3提高了蝕刻中的三價鐵離子fe3+含量和三氯化鐵的使用壽命；依此循環(huán)，繼續(xù)向蝕刻后含二價鐵離子的fecl2的蝕刻液中的通入制得的cl2，cl2+2fecl2＝＝2fecl3，制得三價鐵離子fe3+，三氯化鐵刻蝕廢液顏色由深綠色又逐漸變回黃棕色，刻蝕廢液得到再生。以上述過程作為一個周期，只要向陰極液室18中補(bǔ)充鹽酸使其保持在酸性的狀態(tài)，就可以不斷地產(chǎn)生氯氣，實現(xiàn)三氯化鐵蝕刻液的凈化和循環(huán)再生，從而大大減少了廢液的排放，提高了三氯化鐵的使用壽命。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。