蝕刻廢液對生態(tài)環(huán)境的影響

魏有定(宣城市大氣污染和水污染防治辦公室，安徽 宣城 242000)

歷史上先后提出了制造電子線路板的方法：噴涂法、化學(xué)沉積法、粉壓法、膜壓法和蝕刻法等，僅僅蝕刻法得到了推廣和應(yīng)用。雖然蝕刻法因其工藝的優(yōu)越性得到推廣和應(yīng)用，但缺點(diǎn)是蝕刻工序會產(chǎn)生大量蝕刻液，主要為含銅污染物。根據(jù)相關(guān)調(diào)查來說，每生產(chǎn)1m2線路板需消耗蝕刻液2L 左右，相應(yīng)也產(chǎn)出蝕刻廢液2L左右，對環(huán)境尤其周邊地區(qū)水體和土壤構(gòu)成嚴(yán)重的危害[1]。大量的蝕刻廢液處理造成資源浪費(fèi)，一旦處理不當(dāng)往外排放，勢必對水體生態(tài)系統(tǒng)造成大的沖擊[2]。本文主要通過簡易分析蝕刻液來源、成分，以及對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了影響，并提出解決途徑。

1 蝕刻液來源及主要成分

蝕刻液產(chǎn)生于蝕刻工段，原理是因覆銅板上多余的銅箔與蝕刻液中Cu2＋進(jìn)行絡(luò)合，造成Cu2＋大量減少，而Cu＋大量增加，逐漸達(dá)到飽和，效率逐漸下降，容易形成絮凝狀沉淀，最終失效。目前國內(nèi)線路板企業(yè)采用覆銅板蝕刻工藝主要為“鹽酸+氧化劑蝕刻”和“氨水+氯化銨”蝕刻兩種，前者始于70年末期，擁有安全、蝕刻速度快等特點(diǎn)，主要產(chǎn)生于雙面及多層線路板生產(chǎn)；后者始于80年，擁有蝕刻速率快，側(cè)蝕小，產(chǎn)生于高精度線路板。從工藝產(chǎn)生的廢液來看，前者為酸洗蝕刻廢液，主要含氯化銅和鹽酸；后者為堿性蝕刻廢液，主要為氯化銅氨絡(luò)合物和氯化銨，兩種廢液中銅含量均達(dá)5%以上，銅的質(zhì)量濃度最高可達(dá)100-150g/L。

2 蝕刻廢液對生態(tài)環(huán)境的影響

大量蝕刻廢液的處理消耗了大量的水資源,尤其酸洗和堿性蝕刻液中含有大量的銅離子，在處理不達(dá)標(biāo)或直接排放后，會導(dǎo)致該地區(qū)動(dòng)植物、微生物及土壤受到影響，以至影響整個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境。同時(shí)雖然銅離子對人的毒性較小，但并不意味著無害，因具有的累積作用，通過動(dòng)物或植物造成一旦人體中富集了過量的銅離子，會引起威爾遜氏癥，當(dāng)銅離子過多的累積到人的腦部，會導(dǎo)致帕金森癥。當(dāng)腎部積累了過量的銅，會引起氨基酸尿、糖尿、蛋白尿等腎器官病變[3]。同時(shí)酸洗氯化銅蝕刻液還能造成土壤和水資源造成巨大危害。

對農(nóng)作物來說，銅是所有重金屬中毒性最大，因?yàn)樗梢砸噪x子的形態(tài)固定在農(nóng)作物的根部，直接影響其養(yǎng)分的吸收功能，含銅廢水或含銅污泥進(jìn)入農(nóng)田后，會與土壤中所含腐殖酸、富里酸等包含的羥基、酚基等有機(jī)化合物形成螯合物，從而將銅固化在土壤中。富含銅的土壤容易硬化，不利用植物生長，尤其是對植物根系破壞嚴(yán)重。一般灌溉水的銅含量超過0.6 mg/L 時(shí)對水稻等農(nóng)作物將產(chǎn)生嚴(yán)重危害。酸洗氯化銅蝕刻液中所含高濃度氯化鈉，也是造成鹽堿化的因素之一。

一般來說水中含銅量達(dá)到1.5mg/L 時(shí)，即有明顯金屬味。在自然環(huán)境中，每升淡水中平均約含銅3ug，每升海水大約含銅0.25ug,在酸洗和堿性氯化銅蝕刻廢液中含銅量一般超過120g/L，而當(dāng)水中的銅離子含量達(dá)到0.01mg/L時(shí)，水體的自凈能力將遭到嚴(yán)重破壞。同時(shí)，銅離子對水生生物中有很強(qiáng)的毒性。當(dāng)銅離子的濃度達(dá)到0.002mg/L 時(shí)，就會對魚蝦等水生動(dòng)物產(chǎn)生毒性，當(dāng)銅離子濃度超過0.01mg/L 時(shí)，一般魚類將開始出現(xiàn)死亡。堿性蝕刻液中氯化氨可加速水體“富營養(yǎng)化”過程，讓水中的藻類植物過渡繁殖生長，消耗水體中大量溶解氧，使水體發(fā)臭，嚴(yán)重時(shí)造成其它水生生物死亡。

3 蝕刻液污染防治措施

為減少蝕刻液對環(huán)境污染，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展，因此減少蝕刻液排放量或?qū)ξg刻液的回收處理不僅能很大程度減少資源的浪費(fèi)，而且還能大幅度的降低其對環(huán)境造成的污染壓力。

3.1 減少排放量

減少污染環(huán)境的最直接方法就是不產(chǎn)生污染物或減少排放量，使排放滿足現(xiàn)有的環(huán)境環(huán)境容量要求。因此可采取提高印刷線路板生產(chǎn)工藝，改良蝕刻液配方，制定嚴(yán)格的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)化執(zhí)法，從源頭上減少污染產(chǎn)生。

3.2 循環(huán)利用

循環(huán)利用，做到零排放是減少排放量的最佳途徑，也是防止污染環(huán)境最好的方法之一。隨著近年來技術(shù)發(fā)展，科研人員做了大量實(shí)驗(yàn)，逐漸淘汰了以化學(xué)、物理處理蝕刻液為主的方法，因常規(guī)的物理化學(xué)法使金屬離子產(chǎn)生絮凝沉淀，上清液排放，但還是易造成二次污染。實(shí)踐證明再生回用技術(shù)是最好的方法，再生技術(shù)主要有2類，分別是萃取-電解法和隔膜電解法，其中萃取-電解法可處理酸洗堿性蝕刻液和堿性蝕刻液，隔膜電解法能處理堿性蝕刻，廢液和銅回收利用率達(dá)99%以上。

4 結(jié)語

綜上所述，本文通過分析蝕刻液產(chǎn)生原理，以及對生態(tài)環(huán)境影響，在現(xiàn)今環(huán)境污染日益嚴(yán)峻及法規(guī)越來越嚴(yán)格的情況下，為改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)是整個(gè)社會發(fā)展基本的要求。因此對企業(yè)發(fā)展來說，實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)利用，做到零排放，是當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)。

[1]陳鎮(zhèn).彭蕓，我國PCB 行業(yè)蝕刻工序的污染及處理現(xiàn)狀，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)（研究進(jìn)展）2006.3，44-45.

[2]蔣毅民、何最存、幕光杉，含銅印刷電路板廢水的處理及綜合利用[J].環(huán)境工程，1998.16(5):62-64）.