專利名稱：含氟廢液的回收處理方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種廢液(waste liquid)的回收處理方法及其設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種含氟(fluorine)廢液的回收處理方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著氣候變遷日益劇烈，全球各地發(fā)生澇災(zāi)與旱災(zāi)的機(jī)率也逐漸升高，進(jìn)而導(dǎo)致越來越不容易有效地保存與利用人類生存所不可或缺的干凈水資源。更重要的是，全球人口數(shù)量急速成長與工業(yè)科技的迅速發(fā)展，導(dǎo)致人類對于環(huán)境污染日益嚴(yán)重，更使得水資源的保存與利用問題越來越惡化。因此，如何能夠有效地回收工業(yè)廢水(industrial wastewater)中的污染物質(zhì)，以降低污染物質(zhì)對于環(huán)境的污染，已逐漸成為世界各國政府亟待解決的問題之一。
舉例來說，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，氟化氫(hydrofluoric acid，化學(xué)式為HF，俗稱氫氟酸)因具有能夠溶解硅晶圓(silicon wafer)的特性，因此經(jīng)常會被用來對硅晶圓進(jìn)行浸蝕、清洗與刻劃標(biāo)記等工藝。然而，若未能有效回收上述工藝廢水中的氟化物，則排放至環(huán)境中的工藝廢水將會對環(huán)境造成污染。特別是工藝廢水中的氟化物若是在動植物體內(nèi)持續(xù)累積，不僅可能會使植物生長受阻與農(nóng)作物產(chǎn)量減少，更可能會影響動物體內(nèi)對于鈣質(zhì)的代謝，進(jìn)而導(dǎo)致骨頭與牙齒發(fā)生異常性的鈣化。因此，部分國家已經(jīng)立法，或者是傾向于立法，來限制廢水中的氟化物含量。目前市場上通常是直接利用電透析(electro-deionization, EDI)法來回收廢水中的氟化物。然而，這種做法必須使用到數(shù)量較多的電透析模塊才能有效處理大量的廢水，因此不僅回收成本會較高,回收效率也會較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種含氟廢液的回收處理方法，以提高含氟廢液的回收效率。為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種含氟廢液的回收處理設(shè)備，以降低含氟廢液的回收成本。本發(fā)明提供一種含氟廢液的回收處理方法，其包括下列步驟首先，在一含氟廢液中加入一堿性溶劑(alkaline solvent),以形成一堿性廢液(alkaline waste liquid);接著，利用一逆滲透膜(reverse osmosis membrane,RO membrane)將喊性廢液分離為一高濃度廢液以及一低濃度廢液；然后，再將高濃度廢液分離為一含陰離子(anions)廢液以及一含陽離子(cations)廢液，以回收含陰離子廢液。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氟廢液的成分還包含過氧化氫(hydrogenperoxide，化學(xué)式為H2O2，俗稱雙氧水)，并且在將堿性廢液分離為高濃度廢液以及低濃度廢液之前，還包括利用一催化劑(catalyst)去除堿性廢液中的過氧化氫。其中，催化劑可為活性碳(activated carbon fibers, ACF)、二氧化猛(manganese dioxide,化學(xué)式為MnO2)或者是鐵猛砂(manganese ore)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的高濃度廢液是利用一電透析模塊或者是一離子交換樹脂(ion exchange resin)分離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液。本發(fā)明還提供一種含氟廢液的回收處理設(shè)備，其包括一酸堿值調(diào)整槽(pHadjusting tank)、一逆滲透膜、一解離槽(ionization tank)以及一回收槽(collectingtank)，其中逆滲透膜配置于酸堿值調(diào)整槽與解離槽之間，并且回收槽連通于解離槽。酸堿值調(diào)整槽用以容納一含氟廢液，并且適于注入一堿性溶劑，以使含氟廢液形成一堿性廢液。逆滲透膜用以將堿性廢液分離為一高濃度廢液以及一低濃度廢液。解離槽用以將高濃度廢液分離為一含陰離子廢液以及一含陽離子廢液。回收槽用以回收含陰離子廢液。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氟廢液的回收處理設(shè)備還包括容納有一催化劑的一處理單元，而含氟廢液的成分還包含過氧化氫，并且處理單元配置于酸堿值調(diào)整槽與逆滲透膜之間，用以利用催化劑去除堿性廢液中的過氧化氫。其中，催化劑為活性碳、二氧 化猛或者是鐵猛砂。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的解離槽中具有一電透析模塊或者是一離子交換樹月旨，并且高濃度廢液利用電透析模塊或者是離子交換樹脂分離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的解離槽連通于酸堿值調(diào)整槽，用以將含陽離子廢液當(dāng)作堿性溶劑注入酸堿值調(diào)整槽中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氟廢液的回收處理設(shè)備還包括一貯存槽(storage tank)。貯存槽連通于酸堿值調(diào)整槽，用以貯存堿性溶劑，并且適于將堿性溶劑注入酸堿值調(diào)整槽中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的堿性廢液的酸堿值約為9. 5。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氟廢液、堿性溶劑與含陽離子廢液的成分皆包含鈉離子(sodium ion,化學(xué)式為Na+)與鉀離子(potassium ion,化學(xué)式為K+)至少其中之
O在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氟廢液的成分還包含硫酸根離子(sulfateion,化學(xué)式為SO廣)與磷酸根離子(phosphate ion,化學(xué)式為PO廣)至少其中之一。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不僅對于廢液中氟化物(fluoride)的回收效率會較高，對于氟化物的回收成本也會因?yàn)榭刹恍枰褂玫蕉鄠€電透析模塊而較低。


圖I繪示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理方法的流程圖。圖2繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理方法的流程圖。圖3繪示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中主要符號說明IOOaUOOb :含氟廢液的回收處理設(shè)備
110:酸堿值調(diào)整槽120 :逆滲透膜130 :解離槽140:回收槽150疋存槽160、170、180 :泵190 :處理單元S100、S105、S110、S120、S130 :步驟。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下特列舉多個實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明。圖I繪示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理方法的流程圖。請參考圖I所示，含氟廢液的回收處理方法包括下列步驟首先，如步驟SlOO所示，在一含氟廢液中加入一堿性溶劑，以將原來呈酸性的含氟廢液的酸堿值調(diào)整至9. 5左右，進(jìn)而形成一堿性廢液；接著，如步驟SllO所示，再利用逆滲透膜將堿性廢液分離為一高濃度廢液以及一低濃度廢液；然后，如步驟S120所示，再對高濃度廢液進(jìn)行解離處理，以將高濃度廢液分離為含有氟離子的一含陰離子廢液以及一含陽離子廢液；如此一來，如步驟S130所示，便能回收含有氟化物的含陰離子廢液。更詳細(xì)而言，由于堿性液體會使逆滲透膜帶負(fù)電，因而會有利于逆滲透膜排斥同樣是帶負(fù)電的氟離子(fluorine ion，化學(xué)式為FO，進(jìn)而在高濃度廢液中保留更多的氟離子。因此，于此實(shí)施例中會先進(jìn)行步驟S100，以藉由堿性溶劑將原來呈酸性的含氟廢液調(diào)整為堿性廢液。接著，在進(jìn)行步驟SI 10，以利用逆滲透膜將堿性廢液分離為高濃度廢液以及低濃度廢液時，便能夠提高高濃度廢液中的氟離子含量。此時，氟離子含量極低的低濃度廢液便能夠回收再利用，或者是排放至廢水處理廠進(jìn)行后續(xù)的一般廢水處理工藝。然后，如步驟S120所示，再利用一電透析模塊或者是一離子交換樹脂來對高濃度廢液進(jìn)行解離處理，以將高濃度廢液分離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液。相較于現(xiàn)有技術(shù)，由于此實(shí)施例已先在步驟SllO中將濃度較低的含氟廢液濃縮為高濃度廢液，因此電透析模塊或者是離子交換樹脂便能夠更有效率地將高濃度廢液解離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液。換句話說，相較于現(xiàn)有技術(shù)，此實(shí)施例能夠以數(shù)量較少的電透析模塊或者是離子交換樹脂來處理相同體積的含氟廢液。因此，相較之下，此實(shí)施例不僅具有較高的氟化物回收效率，也具有較低的回收成本。值得注意的是，為了簡化上述工藝中的低濃度廢液、含陰離子廢液以及含陽離子廢液等副產(chǎn)物的后續(xù)處理作業(yè)，堿性溶劑中所含有的陽離子成分最好是與含氟廢液中所含有的主要陽離子成分相同，以避免上述副產(chǎn)物中的主要成分太過復(fù)雜。更詳細(xì)而言，來自于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或者是其它產(chǎn)業(yè)的含氟廢液的主要成分通常不會只包含有氟離子，可能還會包含有鈉離子或者是鉀離子等陽離子。舉例來說，含氟廢液的主要成分可為氟化鈉(sodium fluoride,化學(xué)式為NaF)廢液或者是氟化鉀(potassiumfluoride，化學(xué)式為KF)廢液。此時，堿性溶劑的主要成分便可為氫氧化鈉(sodiumhydroxide,化學(xué)式為NaOH,俗稱苛性鈉，caustic soda)溶液或者是氫氧化鉀(potassiumhydroxide,化學(xué)式為 KOH,俗稱苛性鉀，potassium soda)。另外，當(dāng)含氟廢液的主要成分包含有鈉離子或者是鉀離子時，在步驟S120中所產(chǎn)生的含陽離子廢液的主要成分中，亦會包含有鈉離子與鉀離子至少其中之一。此時，含陽離子廢液便可被當(dāng)作用來調(diào)整含氟廢液酸堿值的堿性溶劑 ，以進(jìn)行重復(fù)利用。除此之外，于此實(shí)施例中，含氟廢液的成分還可包含硫酸根離子(S042_)與磷酸根離子(PO43O至少其中之一。因此，在回收含陰離子廢液時，除了可回收到氟化物之外，還可一并回收到硫酸根化合物與磷酸根化合物至少其中之一。圖2繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理方法的流程圖。請參考圖2所示，此實(shí)施例中的含氟廢液的回收處理方法與前一實(shí)施例中的含氟廢液的回收處理方法相似，二者不同之處在于此實(shí)施例中的含氟廢液的主要成分還包含過氧化氫。因此，在進(jìn)行步驟S110，以將堿性廢液分離為高濃度廢液以及低濃度廢液之前，還包括進(jìn)行步驟S105，以利用一催化劑去除堿性廢液中的過氧化氫。其中，催化劑可為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。其它步驟與前一實(shí)施例相同，于此不再贅述。為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更容易理解上述含氟廢液的回收處理方法。以下將以具體實(shí)施例進(jìn)一步揭露一種含氟廢液的回收處理設(shè)備。然而，上述含氟廢液的回收處理方法并非只能利用下述含氟廢液的回收處理設(shè)備才能進(jìn)行。圖3繪示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖3所示，含氟廢液的回收處理設(shè)備IOOa包括一個酸堿值調(diào)整槽110、一個逆滲透膜120、一個解離槽130以及一個回收槽140。其中，逆滲透膜120配置于酸堿值調(diào)整槽110與解離槽130之間，并且回收槽140連通于解離槽130。酸堿值調(diào)整槽110用以容納含氟廢液，并且適于注入堿性溶劑，以將原來呈酸性的含氟廢液調(diào)整為堿性廢液。然后，再利用逆滲透膜120將堿性廢液分離為高濃度廢液以及低濃度廢液。其中，氟離子含量極低的低濃度廢液能夠回收再利用，或者是排放至廢水處理廠進(jìn)行后續(xù)的一般廢水處理工藝，而氟離子含量極高的高濃度廢液則會注入解離槽130中，以利用解離槽130中的電透析模塊或者是離子交換樹脂進(jìn)一步分離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液。之后，再將含陰離子廢液注入回收槽140進(jìn)行回收。相同地，相較于現(xiàn)有技術(shù)，由于此實(shí)施例會先將濃度較低的含氟廢液濃縮為高濃度廢液，因此電透析模塊或者是離子交換樹脂便能夠更有效率地將高濃度廢液解離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液。也因此，相較之下，此實(shí)施例不僅具有較高的回收效率，也具有較低的回收成本。另外，當(dāng)含氟廢液的主要成分還包含有鈉離子或者是鉀離子等陽離子時，可選擇上述陽離子的氫氧化物來做為堿性溶劑的主要成分，以便簡化低濃度廢液、含陰離子廢液以及含陽離子廢液等副產(chǎn)物的后續(xù)處理作業(yè)。而且，于此實(shí)施例中，解離槽130亦可連通于酸堿值調(diào)整槽110。此時，還能夠直接將含陽離子廢液當(dāng)做用來調(diào)整含氟廢液酸堿值的堿性溶劑來注入酸堿值調(diào)整槽110中，以進(jìn)行重復(fù)利用。值得注意的是，部分的陽離子會在上述工藝中隨著低濃度廢液被排放掉，因此含陽離子廢液中的陽離子含量可能不足以在后續(xù)工藝中將含氟廢液調(diào)整至所需酸堿值。因此，此實(shí)施例中的含氟廢液的回收處理設(shè)備IOOa還可包括連通于酸堿值調(diào)整槽110并且用以貯存堿性溶劑的一個貯存槽150，以便根據(jù)需求量將堿性溶劑從貯存槽150注入酸堿值調(diào)整槽110中。此外，含氟廢液的回收處理設(shè)備IOOa還可包括多個泵160、170以及180。其中，泵160可連接于酸堿值調(diào)整槽110與逆滲透膜120之間，用以將堿性廢液從酸堿值調(diào)整槽110輸送至逆滲透膜120。再者，泵170可連接于逆滲透膜120與解離槽130之間，用以將高濃度廢液從逆滲透膜120注入解離槽130。另外，泵180則可連接于貯存槽150與酸堿值調(diào)整槽110之間，用以將堿性溶劑從貯存槽150注入至酸堿值調(diào)整槽110。除此之外，于此實(shí)施例中，含氟廢液的成分還可包含硫酸根離子與磷酸根離子至少其中之一。因此，在回收含陰離子廢液時，除了可回收到氟化物之外，還可一并回收到硫酸根化合物與磷酸根化合物至少其中之一。圖4繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的一種含氟廢液的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖4所示，此實(shí)施例中的含氟廢液的回收處理設(shè)備IOOb與前一實(shí)施例中的含氟廢液的回收處理設(shè)備IOOa相似，二者不同之處在于此實(shí)施例中的含氟廢液的主要成分 還包含過氧化氫，因此含氟廢液的回收處理設(shè)備IOOb還可包括配置于酸堿值調(diào)整槽110與逆滲透膜120之間的一個容納有催化劑的一個處理單元190。其中，催化劑可為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂，用以在將堿性廢液分離為高濃度廢液以及低濃度廢液之前，去除堿性廢液中的過氧化氫。此時,泵160可連接于酸堿值調(diào)整槽110與處理單元190之間，用以將堿性廢液從酸堿值調(diào)整槽110輸送至處理單元190。其它組件的功能及連接關(guān)系與前一實(shí)施例相同，于此不再贅述。綜合上述，由于堿性液體會使逆滲透膜帶負(fù)電，因而會有利于逆滲透膜排斥氟離子，以便在高濃度廢液中保留更多的氟離子。因此，本發(fā)明先將含氟廢液的酸堿值調(diào)整為堿性，然后在利用逆滲透膜將堿性廢液分離為高濃度廢液以及低濃度廢液時，便能提高逆滲透膜對于氟離子的回收效率；然后，再對高濃度廢液進(jìn)行處理，以將其分離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液；之后，便能回收含有氟化物的含陰離子廢液。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不僅對于氟化物的回收效率會較高，對于氟化物的回收成本也會因?yàn)榭刹恍枰褂玫蕉鄠€電透析模塊而較低。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾。
權(quán)利要求
1.一種含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，該方法包括 在一含氟廢液中加入一堿性溶劑，以形成一堿性廢液； 利用一逆滲透膜將所述堿性廢液分離為一高濃度廢液以及一低濃度廢液；以及 將所述高濃度廢液分離為一含陰離子廢液以及一含陽離子廢液，以回收所述含陰離子廢液。
2.如權(quán)利要求I所述的含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，所述含氟廢液的成分還包含過氧化氫，并且，該方法還包括在將所述堿性廢液分離為所述高濃度廢液以及所述低濃度廢液之前，利用一催化劑去除所述堿性廢液中的所述過氧化氫。
3.如權(quán)利要求2所述的含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，所述催化劑為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。
4.如權(quán)利要求I所述的含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，所述堿性廢液的酸堿值約為9. 5。
5.如權(quán)利要求I所述的含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，所述高濃度廢液是利用一電透析模塊或者是一離子交換樹脂分離為所述含陰離子廢液以及所述含陽離子廢液。
6.如權(quán)利要求I所述的含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，所述含氟廢液、堿性溶劑與含陽離子廢液的成分皆包含鈉離子與鉀離子至少其中之一。
7.如權(quán)利要求I所述的含氟廢液的回收處理方法，其特征在于，所述含氟廢液的成分還包含硫酸根離子與磷酸根離子至少其中之一。
8.一種含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括 一酸堿值調(diào)整槽，用以容納一含氟廢液，并且適于注入一堿性溶劑，以使所述含氟廢液形成一堿性廢液； 一逆滲透膜，用以將所述堿性廢液分離為一高濃度廢液以及一低濃度廢液； 一解離槽，所述逆滲透膜配置于所述酸堿值調(diào)整槽與解離槽之間，并且所述解離槽用以將所述高濃度廢液分離為一含陰離子廢液以及一含陽離子廢液；以及 一回收槽，連通于所述解離槽，用以回收所述含陰離子廢液。
9.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括容納有一催化劑的一處理單元，并且所述含氟廢液的成分還包含過氧化氫，其中所述處理單元配置于所述酸堿值調(diào)整槽與逆滲透膜之間，用以利用催化劑去除所述堿性廢液中的過氧化氫。
10.如權(quán)利要求9所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述催化劑為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。
11.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述堿性廢液的酸堿值約為9.5。
12.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述解離槽中具有一電透析模塊或者是一離子交換樹脂，并且所述高濃度廢液利用所述電透析模塊或者是所述離子交換樹脂分離為所述含陰離子廢液以及含陽離子廢液。
13.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述解離槽連通于所述酸堿值調(diào)整槽，用以將所述含陽離子廢液當(dāng)作堿性溶劑注入所述酸堿值調(diào)整槽中。
14.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一貯存槽，連通于所述酸堿值調(diào)整槽，用以貯存所述堿性溶劑，并且適于將所述堿性溶劑注入所述酸堿值調(diào)整槽中。
15.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述含氟廢液、堿性溶劑與含陽離子廢液的成分皆包含鈉離子與鉀離子至少其中之一。
16.如權(quán)利要求8所述的含氟廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述含氟廢液的成分還包含硫酸根離子與磷酸根離子至少其中之一。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含氟廢液的回收處理方法及其設(shè)備。所述的方法包括下列步驟首先，在一含氟廢液中加入一堿性溶劑，以形成一堿性廢液；接著，利用一逆滲透膜將堿性廢液分離為一高濃度廢液以及一低濃度廢液；然后，再將高濃度廢液分離為一含陰離子廢液以及一含陽離子廢液，以回收含陰離子廢液。本發(fā)明還提供一種含氟廢液的回收處理設(shè)備，其中形成于一酸堿值調(diào)整槽中的堿性廢液經(jīng)由逆滲透膜分離為高濃度廢液以及低濃度廢液之后，其中的高濃度廢液會再于一解離槽中分離為含陰離子廢液以及含陽離子廢液，之后，再將含陰離子廢液回收于一回收槽中。
文檔編號C02F101/14GK102897940SQ20121002840
公開日2013年1月30日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者陳國益, 曹逸昌, 陳鏡廉 申請人:兆聯(lián)實(shí)業(yè)股份有限公司