연속식 전해조에서 on - off 제어방식에 의한 PCB 식각폐수의 재생에 관한 연구

Abstract

A continuous electrolytic cell was used to regenerate the etching solution and recover a copper in a waste solution from the etching process of printed circuit boards(PCB). Diffusion coefficients of copper ions in 4M HCI solution were measured with a rotating disc electrode and the values are 2.21× 10⁻⁵㎠/sec for Cu(I) and 1.147× 10⁻⁵ ㎠/sec for Cu(II).Cu(II) forms complexes with chloride ions and then hydrated, and it results in the increase of radius and diffuses slowly. Dendritic copper deposition was observed above 300 mA/ ㎠ current density and the dendritic form is favorable to recover because it can be readily cleaned and detached from Ti cathode. Cu(I) oxidation took place in the absense of Cl2 evolution by controlling the inlet flow rate with in-situ measurement of potential(vs. Ag/AgCl/sat.KCI) of anolyte. On-off control sysstem for a continuous electrolytic cell was self-designed and optimally applied to regenerate the etching solution and copper by controlling the variables such as specific gravity, flow rate, and Cu(II)/Cu(I) ratio. PCB에칭 폐액으로부터 에칭액을 재생하고 구리를 회수하기 위하여 연속식 전해조를 제작 및 운영하였다. RDE(rotating disc electrode)를 통한 4M HCI 용액내에서의 구리이온의 확산을 조사하였으며, Cu(Ⅱ)의 확산계수는 1.147× 10⁻⁵ ㎠/sec 이며, Cu(I)에 대하여는 2.21× 10⁻⁵㎠/sec으로 Cu(II)의 확산이 Cu(I)보다 느리게 일어난다. 이는 Cu(II)가 염소이온을 함유한 용액내에서 착물을 이룬 상태에서 수화되므로 이온의 크기가 증가하기 때문으로 추측된다. Ti전극 위에서 300 mA/ ㎠의 전류밀도 이상에서 dendrite형태로 구리의 석출이 일어나며, Ti전극과의 분리가 쉽고 세척이 용이한 점을 고려할 때 금속상태로 구리를 회수시에 porous 형태보다 유리하였다. 양극실에서의 Cu(I)의 산화시 최소유속 이상으로 에칭폐액을 공급하면서 전해도중 연속적으로 양극전해질의 전위를 측정하여 유속을 on-off방식으로 조절함으로써 염소 가스 발생을 억제할 수 있었다. 그리고 연속식 전해조의 on-off 방식의 제어장치를 직접 제작하여 전해도중에 비중, 유량 및 Cu(II)/Cu(I)비 등을 제어함으로써 PCB에칭 폐액을 연속적으로 안정하게 재생하고 용액내의 구리를 회수할 수 있었다.