專利名稱：利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法
利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)于一種利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，特別是指利用含碳物質(zhì)與 液相臭氧進行反應(yīng)，藉以可作為光電半導體制程中產(chǎn)生的含液相臭氧廢水處理之用。
背景技術(shù)：
近年來由于03/DI制程具有制程溫度低且沒有二次污染問題，加上制程機臺基于 機臺精簡、結(jié)構(gòu)簡單、省水及占用面積少等優(yōu)點，因此光電半導體產(chǎn)業(yè)紛紛將03/DI制程應(yīng) 用至原本清洗制程中；在半導體產(chǎn)業(yè)中，于其晶圓濕式蝕刻、晶圓潔凈制程等制程中，均會 利用到液相臭氧作為氧化劑使用，但由于液相臭氧具有強氧化性，同時其亦具有高腐蝕性， 尤其含液相臭氧的廢水在輸送過程中容易侵蝕管路造成破裂，而釀成安全意外；因此必需 以鐵氟龍材質(zhì)管路進行含液相臭氧的廢水輸送，以抵抗腐蝕性，同時造成維護成本的提高； 又如以液相臭氧自解法處理〔PH= 3至5〕，其反應(yīng)器的體積大，而且其反應(yīng)速度慢，如藉由 氫氧化鈉將溶液P H值調(diào)高到9至11之間，進而加速液相臭氧自解速率，雖然能減緩其腐 蝕程度，但耗費的成本過高，不符合經(jīng)濟原則。
現(xiàn)今所常見的液相臭氧處理裝置，有如公元2007年6月21日所公告的臺灣發(fā)明 第U82747號「可同時處理臭氧廢氣與排水之制程設(shè)備及方法」專利案，如圖3所示，其包 括一制程裝置(A)；—臭氧產(chǎn)生器(B)，連接該制程裝置(A)，用以供給臭氧至該制程裝置 (A)；一排水儲槽(C)，至少包括一排水入口(Cl)與一排水出口(以)；一氣/液混合裝置 (D)，包括一氣體入口(Dl)、一液體入口(擬)與一出口(D3)，該液體入口(擬)連接該排水 儲槽(C)的該排水出口(C2)，該氣體入口(Dl)連接該臭氧產(chǎn)生器(B)，以使臭氧充分溶解 于排水中；一分解裝置(E)，連接該氣/液混合裝置(D)，以分解排水中的有機碳；以及一吸 附裝置(F)，連接該分解裝置(E)，以吸附排水中的離子，另該排水入口(Cl)則分別連接一 制程裝置(G)及一局部洗滌塔(H)。其處理方法主要是使充分溶解臭氧的排水流入分解裝 置(E)中，并利用分解裝置(E)〔紫外燈〕照射充分溶解臭氧的排水，可以增加排水中氫氧根 離子的發(fā)生率，進而可以充分的分解排水中的有機碳，使排水中的總有機碳值降低，之后， 經(jīng)過分解裝置(E)處理后的排水再藉由吸附裝置(F)〔活性碳或離子交換樹脂〕吸附排水 中的離子。于是，通過吸附裝置(F)的排水即可回收再利用。
該專利前案中所披露的現(xiàn)有技術(shù)，使用紫外燈進行照射的方式，由于其設(shè)備相當 昂貴，而且廢水中濁度相當高，因此UV光穿透性不佳，而且相當耗能；又僅利用活性碳作為 吸附的使用，并非作為還原劑以產(chǎn)生反應(yīng)作用，所以使用效果難以達到最佳化。發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前的液相臭氧處理方法具有上述種種的缺失，故本發(fā)明提供一種利用含碳 物質(zhì)處理液相臭氧的方法，以含碳物質(zhì)及液相臭氧作為反應(yīng)材料，其中該含碳物質(zhì)作為還 原劑，而液相臭氧則作為氧化劑，使二者進行反應(yīng)，其反應(yīng)式為c+03(a(1) — C02+0 . 502，該液 相臭氧經(jīng)反應(yīng)后則生成為二氧化碳、氧氣。
上述系預先以一臭氧產(chǎn)生器，使其產(chǎn)生一氣相臭氧，將該氣相臭氧輸入至一溶合 空間中，于該溶合空間中另外再輸入一去離子水，使該氣相臭氧被溶合于該去離子水中，以 形成一液相臭氧。
上述將溶合的液相臭氧輸入至一制程中進行處理，而處理過后的液相臭氧則形成 廢水。
上述制程包含光電半導體濕式蝕刻、潔凈制程。
上述已形成廢水的液相臭氧，被匯集輸送至一密閉的反應(yīng)空間中，而該含碳物質(zhì) 已預先置入于該反應(yīng)空間中。
上述含碳物質(zhì)包含活性碳、竹炭或石墨。
上述含碳物質(zhì)及液相臭氧反應(yīng)時的PH值為1至6之間。
上述液相臭氧與含碳物質(zhì)以連續(xù)式或批次式進行反應(yīng)。
上述活性碳的種類為木炭或椰殼所制成。
本發(fā)明具有下列之優(yōu)點
1.本發(fā)明適合于低pH值的狀態(tài)下實施，故相對所耗費成本可以大幅降低。
2.本發(fā)明用以輸送經(jīng)處理的液相臭氧廢水的管路，只需使用一般廉價的PP或PVC 管路即可進行輸送，故可以節(jié)省大量的生產(chǎn)及維護費用。
3.本發(fā)明最終反應(yīng)后所產(chǎn)生的生成物，均為無害物質(zhì)，故可以節(jié)省后續(xù)再處理的 難度，并且不會對生態(tài)環(huán)境有任何的影響。
4.本發(fā)明尤其適用于光電半導體的濕式蝕刻、晶圓潔凈制程等制程中所產(chǎn)生的廢 水處理，極具產(chǎn)業(yè)利用性及經(jīng)濟價值。
5.本發(fā)明亦可供使用于臭氧蔬果機、臭氧洗衣機、臭氧殺菌機、臭氧消毒機等使用 過后所產(chǎn)生含液相臭氧的廢水處理，藉以解決其后續(xù)環(huán)保處理的問題。


圖1為本發(fā)明操作方法的簡單流程圖。
圖2為本發(fā)明液相臭氧及活性碳進行反應(yīng)時，與單獨以臭氧進行自解時的反應(yīng)速 度比較示意圖。
圖3為常見處理臭氧裝置之簡單配置圖。
附圖標記說明
(1)臭氧產(chǎn)生器
(3)第一開關(guān)閥
(5)第二開關(guān)閥
(A)制程裝置
(C)排水儲槽
(C 2)排水出口
(D 1)氣體入口
(D 3)出口
(F)吸附裝置
(H)局部洗滌塔。 (2)溶合空間 ⑷制程 (6)反應(yīng)空間 (B)臭氧產(chǎn)生器 (Cl)排水入口(D)氣/液混合裝置 (D2)液體入口(E)分解裝置 (G)制程裝置具體實施方式
首先，請參閱圖1所示，本發(fā)明實施例包括有
預先將外界的空氣導入于一臭氧產(chǎn)生器(1)中，使其產(chǎn)生一氣相臭氧后輸出，該 氣相臭氧可輸入至一溶合空間(2)中，于該溶合空間(2)中可另外再輸入一去離子水，該氣 相臭氧與去離子水的溶合比例為任意不限，使該氣相臭氧可被溶合于該去離子水中，以供 形成一液相臭氧再由該溶合空間(2)持續(xù)被輸出，未被溶入于去離子水中的氣相臭氧，則 可被另外排出于該溶合空間(2)外，而已溶合的液相臭氧可透過一第一開關(guān)閥(3)的開啟， 而輸入至任一制程中進行反應(yīng)，該制程(4)包含光電半導體濕式蝕刻、潔凈制程等制 程，而處理過后的殘存液相臭氧則形成廢水。
如關(guān)閉該第一開關(guān)閥(3)，則停止供應(yīng)液相臭氧至制程(4)中使用，而開啟一第二 開關(guān)閥(5)，使該液相臭氧可以持續(xù)繞過該制程(4)不供應(yīng)而被廢棄，不論是已形成廢水 的液相臭氧，或者是繞過制程(4)而被廢棄的液相臭氧，均被匯集輸送至一密閉的反應(yīng)空 間(6)中，該反應(yīng)空間(6)中預先置入有含碳物質(zhì)，該含碳物質(zhì)包含活性碳、竹炭或石墨， 其中該活性碳以粉末狀為最佳，其種類可為木炭、椰殼所制成，又活性碳的數(shù)量不限，但其 數(shù)量愈多時處理效果愈佳，并控制該反應(yīng)空間(6)內(nèi)之pH值為1至6之間，主要是以該 含碳物質(zhì)作為還原劑，而液相臭氧則作為氧化劑，使二者于常溫下進行反應(yīng)，其反應(yīng)式為 c+03(aq) — C02+0 . 502，藉由該液相臭氧與含碳物質(zhì)反應(yīng)后，可以分別生成無害的二氧化碳、 氧氣及水，然后將其一一分別排出于該反應(yīng)空間(6)夕卜。
本發(fā)明實施例以活性碳作為測試，于上述的液相臭氧與活性碳進行反應(yīng)時，如圖2 所示，不論是PH值在1至9任一范圍值時，均可發(fā)覺其反應(yīng)速度的波動相當小，而不會受到 PH值之改變而影響，與常見技術(shù)中利用液相臭氧進行自解的反應(yīng)速度相比，本發(fā)明的反應(yīng) 速度相對較快，尤其是在低PH值的范圍時，液相臭氧與活性碳反應(yīng)后，該活性碳的顏色會 變淡，即可證明活性碳因產(chǎn)生反應(yīng)而消失，而并非僅為吸附的作用，因此，本發(fā)明特別適合 于低PH值的狀態(tài)下實施，尤其適合可供以一般PP或PVC所制成的管路進行輸送即可，藉以 能大幅降低制造及生產(chǎn)成本。
又本發(fā)明上述液相臭氧與含碳物質(zhì)進行的反應(yīng)方式，是可為連續(xù)式，即持續(xù)不斷 輸入液相臭氧進入反應(yīng)空間(6)中，又持續(xù)不斷的經(jīng)由該反應(yīng)空間(6)中排出二氧化碳、 氧氣及水等生成物；本發(fā)明亦可采用批次式進行反應(yīng)，即關(guān)閉該反應(yīng)空間(6) —適當時間 后，暫時停止輸入及排出，等反應(yīng)時間完成后，然后才輸入第二批的液相臭氧，并排出二氧 化碳、氧氣及水等生成物。
又本發(fā)明所能運用的范圍相當廣泛，例如可以使用于臭氧蔬果機、臭氧洗衣機、臭 氧殺菌機、臭氧消毒機等，于其使用過后所產(chǎn)生含液相臭氧的廢水，均可導入于本發(fā)明的反 應(yīng)空間(6)中，使該液相臭氧與含碳物質(zhì)反應(yīng)后，可以分別生成無害的二氧化碳、氧氣及水 后排出，而不會有任何后續(xù)環(huán)保處理上的問題產(chǎn)生。
惟，以上所述僅為本發(fā)明其中之一較佳實施例，當不能以此限定本發(fā)明的申請專 利保護范圍，舉凡依本發(fā)明的申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與替換， 皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明申請專利范圍所涵蓋保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，以含碳物質(zhì)及液相臭氧作為反應(yīng)材料， 其中該含碳物質(zhì)作為還原劑，而液相臭氧則作為氧化劑，使二者進行反應(yīng)，其反應(yīng)式為 c+03(aq) — C02+0 . 502，該液相臭氧經(jīng)反應(yīng)后則生成為二氧化碳、氧氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其預先以一臭氧產(chǎn)生器， 使其產(chǎn)生一氣相臭氧，將該氣相臭氧輸入至一溶合空間中，于該溶合空間中另外再輸入一 去離子水，使該氣相臭氧被溶合于該去離子水中，以形成一液相臭氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，將溶合的液相臭氧 輸入至一制程中進行處理，而處理過后的液相臭氧則形成廢水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，該制程包含光電半 導體濕式蝕刻、晶圓潔凈制程。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，已形成廢水的液相 臭氧，被匯集輸送至一密閉的反應(yīng)空間中，而該含碳物質(zhì)已預先置入于該反應(yīng)空間中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，該含碳 物質(zhì)包含活性碳、竹炭或石墨。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，該含碳物質(zhì)及液相 臭氧反應(yīng)時的PH值為1至6之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，該液相臭氧與含碳 物質(zhì)以連續(xù)式或批次式進行反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8項所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其中，該活性碳的種類 為木炭或椰殼所制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，該活性碳為粉末狀。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種利用含碳物質(zhì)處理液相臭氧的方法，其以含碳物質(zhì)及液相臭氧作為反應(yīng)材料，其中該含碳物質(zhì)作為還原劑，而液相臭氧則作為氧化劑，使二者進行反應(yīng)，其反應(yīng)式為C+O3(aq)→CO2+0.5O2，該液相臭氧經(jīng)反應(yīng)后則生成為二氧化碳、氧氣；藉以可加快廢水中液相臭氧反應(yīng)速度，并以一般PP或PVC管路即可進行輸送處理后廢水，以供可大幅降低成本。
文檔編號C02F1/58GK102030400SQ201010540108
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者李昆池 申請人:昆山科技大學