[發明專利]一種由酸性刻蝕廢液制備高比容量負極材料的方法

有效

• 申請號: 201710432042.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107305945B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 楊軍;徐程浩;楊德建;白濤
• 申請（專利權）人: 成都程德化工科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 陳蔣玲

本發明公開了一種由酸性刻蝕廢液制備高比容量負極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、在酸性刻蝕廢液鼓入空氣或氧氣，同時添加OH^?溶液反應，得到FeOx前驅體懸浮液，反應時控制酸性刻蝕廢液的pH值為3～4；(2)、停止鼓氣，調整酸性刻蝕廢液的pH值為6.2～7，加入還原性導電含碳物和OH^?溶液，反應后固液分離得Cu@FeOx材料前驅體；(3)、將Cu@FeOx材料前驅體干燥后，于還原性氛圍中煅燒，冷卻后即得Cu@FeOx負極材料。本發明能夠實現酸性廢液中鐵、銅陽離子回收進而制備高比容量鐵負極Cu@FeOx材料，并廢液零排放的目標。

技術領域

本發明涉及工業廢水處理及其資源化和電極材料制備領域，具體涉及一種由酸性刻蝕廢液制備高比容量負極材料的方法。

背景技術

印刷電路板(PCB)是重要的電子元件，在我國其產量與產值首屈一指。印刷電路板工藝需要大量的酸性刻蝕液，其中FeCl₃酸性刻蝕液被廣泛應用。利用FeCl3酸性刻蝕液刻蝕敷銅基板工藝穩定，操作方便，價格便宜。但是，由于FeCl₃酸性刻蝕液的再生及其廢液的處理困難，近年來面前被淘汰的窘境。FeCl₃酸性刻蝕廢液大量的Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-等離子，若不經回收直接排放，不僅造成資源浪費，而且造成嚴重的環境污染，破壞生態平衡。對于FeCl₃刻蝕廢液的處理方法主要有：

(1)置換法：該方法一般是用酸性蝕刻廢液與少量堿液中和，使酸性蝕刻廢液的酸度降低，然后投入工業鐵片，利用鐵的活性將銅置換出來。該法在反應過程中放熱并產生大量的水蒸氣、氯氣和氯化氫氣體，并且置換出來的銅與殘留的鐵分離困難。同時，由于工業鐵片中引入了新的雜質，置換后的廢液后續處理流程較長，工藝復雜。

(2)電解法：此方法是采用具有耐活性Cl^-的陽極對酸性蝕刻廢液進行隔膜電解，但由于Cl^-較高，電解后產生的電解金屬銅為粉狀，電解容易產生大量的氯氣和氫氣，危險性高，陽極和離子膜消耗非常快，生產運行成本極高。

(3)萃取法：首先用堿液將酸性蝕刻廢液pH值調整到1～3，后用萃取劑萃取銅，反萃，生產電解銅。銅萃取一定量后，鐵銅質量比上升、萃余液pH值下降，萃取選擇性與效率降低，需加大量自來水稀釋調整pH值，反復進行萃取，萃余液十倍增量含有大量稀鹽酸排放造成資源浪費和新的環境污染，給企業增加了環保處理難度。

如公開號為101462803的專利申請公開了一種含氯化銅、三氯化鐵廢液的再生回收方法，該方法采用加入鐵粉的方式，使得銅離子和三價鐵離子分別還原成單質銅和二價鐵離子，過濾后在濾液中加入鹽酸和雙氧水得到三氯化鐵溶液。此即為置換法，而其最終目的是再生酸性三氯化鐵蝕刻液和回收銅。

針對上述三大類處理方法的不足，需要一種工藝相對簡單、不產生有毒有害危險性氣體、不帶入新環境污染物的處理方法。

發明內容

本發明目的在于提供一種由酸性刻蝕廢液制備高比容量鐵負極材料的方法，即一種酸性刻蝕廢液的處理方法，實現酸性廢液中鐵、銅陽離子回收進而制備高比容量鐵負極Cu@FeOx材料，并廢液零排放的目標，解決現有處理技術存在上述問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種由酸性刻蝕廢液制備高比容量負極材料的方法，包括以下步驟：

(1)、在酸性刻蝕廢液鼓入空氣或氧氣，同時添加OH^-溶液反應，得到FeOx前驅體懸浮液，反應時控制酸性刻蝕廢液的pH值為3～4；

(2)、停止鼓氣，調整酸性刻蝕廢液的pH值為6.2～7，加入還原性導電含碳物和OH^-溶液，反應后固液分離得Cu@FeOx材料前驅體；