Регенерация отработанных железо-медно-хлоридных травильных растворов

Теоретическая часть

Железо-медно-хлоридные растворы широко используются при изготовлении печатных плат и схем в радиоэлектронной промышленности. Процессы, протекающие при травлении медной фольги в этих растворах можно описать следующими химическими реакциями:

Cu + 2 FeCl₃ ------> CuCl₂ + 2 FeCl₂

Cu + CuCl₂ -------> 2 CuCl

CuCl + n KCl -------> KnCuCln₊₁ n=1;2

При увеличении содержания меди (I) в травильных растворах происходит уменьшение содержания железа (III)- основного травильного агента, окислительные свойства раствора уменьшаются и он перестает работать. Для восстановления окислительной способности раствора необходимо извлечь из него стравленную медь и восполнить недостаток ионов железа (III).

Цель работы: Провести электрохимическую регенерацию отработанного железо-медно-хлоридного травильного раствора. Определить количество и состав продуктов, получаемых в катодном и анодном пространстве, выхода по току и удельный расход электроэнергии.

Экспериментальная часть

Электрохимическая регенерация отработанного железо-медно-хлоридного раствора проводится в электролизере диафрагменного типа с разделенными катодным и анодным пространствами ( рис. 3).

В качестве анода используется графитовый электрод, а в качестве катода - медный или титановый. При прохождении электрического тока на катоде возможно одновременное протекание следующих электрохимических процессов:

на катоде:

Cu²⁺ + 2 e^- -----> Cu E^o = +0.34 В

2 H⁺ + 2 e^- -----> H₂ E^o = 0.0 В

Fe³⁺ + e^- -----> Fe²⁺ E^o = — 0.44 В

на аноде :

Fe²⁺ - e^- -------> Fe³⁺ E^o = — 0.44 B

2 Cl^- - 2 e^- -------> Cl₂ E^o = +1.32 B

10

Залить в электролизер отработанный травильный раствор, заполнить бюретку этим раствором и записать начальный объем электролита в ней, Собрать электрическую схему (рис.3) и по заданию преподавателя установить ток ( в пределах рабочих плотностей тока 0.5 - 2.0 А/дм²).

1 — анод ( графит ); 2 — катод ( медная фольга, титановая пластина ); 3 — бюретка с воронкой для сбора выделяющегося

водорода; V — вольтметр ; А — амперметр; СИПТ — стабилизированный источник постоянного тока.

Провести процесс электролиза в течение 30 минут, записывая

каждые 10 минут значения: напряжения на электролизере, объем электролита в бюретке и другие параметры (согласно задания). После окончания электролиза выключить источник питания. По полученным данным рассчитать среднее значение тока или напряжения, а по разнице объемов электролита в бюретке определить количество выделившегося водорода на катоде.

Снять крышку электролизера и счистить с катода порошок меди, промыть его, высушить и взвесить.

Взять пробы электролита из катодного и анодного пространств электролизера и определить количество ионов железа (II) титрованием железо-медно-хлоридного раствора 0.1 н раствором KMnO₄, согласно прилагаемой методике ,см. Прил .1 к работе).

Зная величину тока и время электролиза, определяем кличе-

ство протекшего через электролизер электричества. Определив массу

11

медного порошка его взвешиванием, объем выделившегося водорода (приведенного к нормальным условиям) , мл