CN102815829B - 表面处理湿制程清洗液循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
一种表面处理湿制程清洗液循环利用方法，包括如下步骤：利用碳纤维过滤器及臭氧产生器对待处理清洗液进行预先处理，去除其中的杂质及羟基有机物；利用奈米分子级逆渗透膜进行逆渗透处理，形成含高钠离子的浓缩液以及低钠离子的渗透液；利用后级处理单元进行后级处理，吸附阴离子及阳离子，产生具去离子水等级的再生去离子水，以供再利用；利用浓缩液储存槽以储存浓缩液，并利用双极电透析单元进行电解液透析处理，产生透析水，并回送至奈米分子级逆渗透膜。因此，本发明的方法可提高表面处理湿制程中水资源的循环再利用，进而达到减废及零排放的目的。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种利用逆渗透膜的逆渗透过滤浓缩液作用以及双极电透析单元的电透析分离作用而运作的清洗液循环利用方法。
背景技术
随着电子科技的进步，印刷电路板(PCB)已广泛的应用于各种生产工具机、电子装置或家电产品中，且印刷电路板更需要具有不同功能的半导体集成电路(IC)，而印刷电路板以及集成电路一般是利用湿制程所制造，且需要利用清洗液以清洗处理过程中的中间处理物件，比如利用不同蚀刻剂的蚀刻处理制程之间。
目前，通常使用去离子水当作清洗液，而清洗后的清洗液含有大量的污染性物质，比如污染性的颗粒、重金属、阴离子及阳离子，或是可再被利用的特殊化学药剂，比如螯合剂，因此，不可直接排放，以避免污染环境，而需要进一步处理，以降低或去除污染性物质的含量，并回收有价值的成分。
在现有技术中，回收再利用的处理方式，一般是将各制程中所产生的清洗液以及其它制程所产生的污染物集中当做废水，并使用昂贵且操作复杂的废水处理设备进行废水处理，滤除其中的有害物质，产生低污染性的污泥及排放水。然而，现有技术的缺点在于无法达到零排放的目标，且污泥的最终处理一般是采用掩埋方式，但是在时下土地取得愈困难的现实条件下，已无法妥善处理日益增加的污泥量。
因此，需要一种表面处理湿制程清洗液循环利用方法，利用逆渗透处理并配合电透析处理，以提供回收再利用及零排放的环保处理方式，进而解决上述现有技术的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种表面处理湿制程清洗液循环利用方法，用于回收并再利用表面处理湿制程中具污染性阴离子及阳离子的待处理清洗液，包括：利用碳纤维过滤器及臭氧产生器对待处理清洗液进行预先处理，藉以去除其中的杂质及羟基有机物；利用纳米分子级逆渗透膜进行逆渗透处理，以形成含高钠离子的浓缩液以及低钠离子的渗透液；利用后级处理单元进行后级处理，藉树脂吸附阴离子及阳离子，产生并排出具去离子等级的再生去离子水，以供再利用；利用浓缩液储存槽以储存浓缩液，并利用双极电透析单元进行电透析处理，产生可被再利用的透析水。
因此，本发明的方法可以提高表面处理湿制程中水资源的循环再利用，进而达到减废及零排放的目的。
附图说明
图1是本发明表面处理湿制程清洗液循环利用方法的工艺流程图；
图2是本发明表面处理湿制程清洗液循环利用方法的系统结构示意图；
图3是本发明方法中双极电透析单元的结构示意图；
以上各图中所示符号所指示之组件分别为：
C电透析腔体、F电透析膜、L1待处理清洗液、L2储存清洗液、L3预先处理液、L4浓缩液、L5渗透液、L6再生去离子水、L7储存浓缩液、L8透析浓缩液、L9透析水、S10 预先处理、 S20逆渗透处理、S30 后级处理、S40储存浓缩液、S50电解液透析处理、T1清洗液储存槽、T2浓缩液储存槽、T3酸性水储存槽、 T4碱性水储存槽、 T5电极液储存槽、T6透析水储存槽、U1预先处理单元、U2逆渗透单元、U3后级处理单元、U4双极电透析单元、U5吸附单元。
具体实施方式
以下配合图示及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，俾使任何熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。
参阅图1，本发明表面处理湿制程清洗液循环利用方法包括依序进行如下的步骤：预先处理S10、逆渗透处理S20以及后级处理S30，用以回收并再利用表面处理湿制程中具污染性阴离子及阳离子的待处理清洗液，同时配合另二步骤，亦即储存浓缩液S40以及电解液透析处理S50，藉以提高再生清洗液的质量及整体处理效率。
为进一步清楚说明本发明处理方法的特征，请同时参阅图2，本发明表面处理湿制程清洗液循环利用方法的系统结构示意图。
上述的待处理清洗液包含杂质、羟基有机物、分子级颗粒、螯合剂、阴离子以及阳离子。
首先，在步骤S10中进行预先处理，利用清洗液储存槽T1储存由外部注入的待处理清洗液L1，藉以形成储存清洗液L2，并利用预先处理单元U1对清洗液储存槽T1中的储存清洗液L2进行预先处理。预先处理单元U1包括碳纤维过滤器以及臭氧产生器（图中未显示），其中碳纤维过滤器由清洗液储存槽T1取出储存清洗液L2以去除其中的杂质，比如微小颗粒、重金属、氰化物(cyanide)、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)物及含氯物质、含酸物质、含碱物质，而臭氧产生器产生臭氧，用于对存储清洗液L2中的羟基有机物(Hydroxyl radical organic)进行氧化处理，进而形成预先处理液L3，并回送至清洗液储存槽T1。
然后进入步骤S20以进行逆渗透处理，利用高压泵（图中未显示）将清洗液储存槽T1中的储存清洗液L2注入逆渗透单元U2中以进行逆渗透处理，其中逆渗透单元U2具有纳米分子级逆渗透(Reverse Osmosis，RO)膜，藉以将储存清洗液L2分离成浓缩液L4以及渗透液L5，一部分渗透液L5被回送至清洗液储存槽T1，另外一部分渗透液L5注入后级处理单元U3。浓缩液L4含有较高浓度的钠离子或分子级颗粒，且渗透液L5含有较低浓度的钠离子。
接着，在步骤S30中，将渗透液L5注入后级处理单元U3进行后级处理，其中后级处理单元U3包含有树脂，可吸附渗透液L5中的离子，比如包括至少硫酸根离子的阴离子，以及包括至少钠离子的阳离子，因而产生具有去离子水(De-ionized Water)等级的再生去离子水L6，并排出以供再利用，比如当做新鲜的清洗液用。
在步骤S40中，利用浓缩液储存槽T2储存步骤S20中所产生的浓缩液L4，以形成储存浓缩液L7。
最后，再步骤S5中，利用双极电透析单元(Bipolar Electro Dialysis Unit)U4对浓缩液储存槽T2中的储存浓缩液L7进行电解液透析处理，以产生酸性水、碱性水、电极液、透析水及透析浓缩液L8，其中酸性水、碱性水、电极液及透析水分别储存于酸性水储存槽T3、碱性水储存槽T4、电极液储存槽T5及透析水储存槽T6。
酸性水储存槽T3、碱性水储存槽T4及电极液储存槽T5中的酸性水、碱性水及电极液，部分回送至双极电透析单元U4，且部分传送至吸附单元U5以进行吸附处理，且回送到双极电极透析单元U4及传送至吸附单元U5以进行吸附处理，且回送到双极电透析单元U4及传送至吸附单元U5的流量比例可藉由适当的流量控制阀或泵（图中未显示）控制，以维持稳定操作。吸附单元U5包括三吸附模组，且每个吸附模具有不同的树脂，分别吸附酸性水、碱性水及电极液中残余的阴离子（比如硫酸根离子）、阳离子（比如钠离子）及螯合剂。而经吸附单元U5吸附处理后的酸性水、碱性水及电极液进一步回送到浓缩液储存槽T2，形成循环路径。
透析水储存槽T6中部分的透析水L9被回送到双极电透析单元U4，而另外部分的透析水L9则回送至逆渗透单元U2以进行逆渗透处理，其中回送到双极电透析单元U4及逆渗透单元U2的透析水L9之比例，可藉由流量控制阀或泵(图中未显示)控制。
具体而言，如图3所示，上述的双极电透析单元U4主要包括多个电透析膜F以及多个电透析腔体C，其中相邻的电透析腔体C之间由相对应的电透析膜F隔开，且由外部电源（图中未显示）施加电压至双极电透析单元U4，并配合该等电透析膜F而对储存浓缩液L7产生透析作用，进而利用酸性水储存槽T3、碱性水储存槽T4、电极液储存槽T5及透析水储存槽T6分别储存酸性水、碱性水、电极液及透析水，再回送至双极电透析单元U4，藉以构成酸性水循环、碱性水循环、电极液循环及透析水循环。
要注意的是，图3只是用于说明本发明特征的实例而已，并非用于限定本发明范围，亦即电透析膜、电透析腔体的数目以及配置排列方式可视实际需求而改变，比如可以利用圆形套管的电透析腔体而实现。
此外，本发明的表面处理湿制程清洗液循环利用方法也可不包括步骤S10的预先处理，尤其是待处理清洗液的杂质及/或羟基有机物的含量低时，可简化整体操作，并节省运作成本。
上述步骤S10的预先处理中所利用的预先处理单元也可只包括碳纤维过滤器或臭氧生产器，且可利用其它过滤器及/或氧化装置以分别取代碳纤维过滤器、臭氧产生器，藉以产生过滤、氧化的功能，比如以活性碳过滤器或离子交换树脂过滤器取代碳纤维过滤器，而以低压紫外线氧化装置取代臭氧产生器。
本发明表面处理湿制程清洗液循环利用方法的特点在于，利用具纳米级RO膜的逆渗透单元以及具电透析功能的双极电透析单元，将具有污染性阴离子及阳离子的待处理清洗液分离出具去离子水等级的再生清洗液以及透析水，以供循环再利用，进而达到减废及零排放的目的。
以上所述仅用于解释本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是在相同的发明精神下所做有关本发明的任何修饰或变动，均包括在本发明的权利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种表面处理湿制程清洗液循环利用方法，用于循环利用表面处理湿制程中产生的待处理清洗液，该待处理清洗液包含杂质、羟基有机物、分子级颗粒、螯合剂、阴离子以及阳离子，其特征在于，该方法包括如下步骤：
利用一清洗液储存槽存储待处理的清洗液，藉以形成储存清洗液；
利用一逆渗透单元以进行逆渗透处理，系将该清洗液储存槽中的储存清洗液经一高压帮浦注入该逆渗透单元中，且该逆渗透单元具有奈米分子级逆渗透(Reverse Osmosis，RO)膜，藉以将该储存清洗液分离成浓缩液以及渗透液，其中该浓缩液含有较高浓度的钠离子或分子级颗粒，且该渗透液含有较低浓度的钠离子，而该渗透液被回送至该清洗液储存槽；
利用一后级处理单元以进行后级处理，系将该逆渗透单元之渗透液注入该后级处理单元，其中后级处理单元包含有树脂，用以吸附该储存清洗液中的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水(De-ionized Water)等级的再生去离子水，并排出以供再利用；
利用一浓缩液储存槽以储存该逆渗透单元的浓缩液，藉以形成储存浓缩液；以及，
利用一双极电透析单元对该浓缩液储存槽中的储存浓缩液进行电解液透析处理，以产生透析浓缩液、酸性水、碱性水、电极液及透析水，该透析浓缩液是回送到该浓缩液储存槽，而该酸性水、该碱性水、该电极液及该透析水分别储存于一酸性水储存槽、一碱性水储存槽、一电极液储存槽及一透析水储存槽，其中该酸性水储存槽、该碱性水储存槽及该电极液储存槽中的酸性水、碱性水及电极液系部分回送到该双极电透析单元，且另一部分传送至一吸附单元以进行吸附处理，该吸附单元包括三个吸附模块，且每个吸附模块具有不同的树脂，用以分别吸附该酸性水、该碱性水及该电极液中残余的阴离子、阳离子及螯合剂，而经该吸附单元之吸附处理后的该酸性水、该碱性水及该电极液进一步回送到该浓缩液储存槽，该透析水储存槽中部分的该透析水被回送到该双极电透析单元，而另外部分的该透析水则回送至该逆渗透单元。
2.一种表面处理湿制程清洗液循环利用方法，是用于循环利用表面处理湿制程中产生的待处理清洗液，该待处理清洗液包含杂质、羟基有机物、分子级颗粒、螯合剂、阴离子以及阳离子，其特征在于，所述的表面处理湿制程清洗液循环利用方法包括如下步骤：
利用一清洗液储存槽以储存待处理的清洗液，藉以形成储存清洗液；
利用一预先处理单元对该储存清洗液进行预先处理，以形成预先处理液，且该预先处理单元包括一碳纤维过滤器及/或一臭氧产生器，其中该碳纤维过滤器系用以去除该储存清洗液中的杂质，而该臭氧产生器藉产生臭氧而对该储存清洗液中的羟基有机物进行氧化处理并去除该羟基有机物，且该预先处理液系回送至该清洗液储存槽；
利用一逆渗透单元以进行逆渗透处理，系将该清洗液储存槽中的储存清洗液经一高压帮浦注入该逆渗透单元中，且该逆渗透单元具有奈米分子级逆渗透(Reverse Osmosis，RO)膜，藉以将该储存清洗液分离成浓缩液以及渗透液，其中该浓缩液含有较高浓度的钠离子或分子级颗粒，且该渗透液含有较低浓度的钠离子，而该渗透液被回送至该清洗液储存槽；
利用一后级处理单元以进行后级处理，系将该逆渗透单元之渗透液注入该后级处理单元，其中后级处理单元包含有树脂，用以吸附该储存清洗液中的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水(De-ionized Water)等级的再生去离子水，并排出以供再利用；
利用一浓缩液储存槽以储存该逆渗透单元的浓缩液，藉以形成储存浓缩液；以及
利用一双极电透析单元对该浓缩液储存槽中的储存浓缩液进行电解液透析处理，以产生透析浓缩液、酸性水、碱性水、电极液及透析水，该透析浓缩液是回送到该浓缩液储存槽，而该酸性水、该碱性水、该电极液及该透析水分别储存于一酸性水储存槽、一碱性水储存槽、一电极液储存槽及一透析水储存槽，其中该酸性水储存槽、该碱性水储存槽及该电极液储存槽中的酸性水、碱性水及电极液系部分回送到该双极电透析单元，且另一部分传送至一吸附单元以进行吸附处理，该吸附单元包括三个吸附模块，且每个吸附模块具有不同的树脂，用以分别吸附该酸性水、该碱性水及该电极液中残余的阴离子、阳离子及螯合剂，而经该吸附单元之吸附处理后的该酸性水、该碱性水及该电极液进一步回送到该浓缩液储存槽，该透析水储存槽中部分的该透析水被回送到该双极电透析单元，而另外部分的该透析水则回送至该逆渗透单元。
3.根据权利要求2所述的表面处理湿制程清洗液循环利用方法，其特征在于，所述的碳纤维过滤器是活性碳过滤器或离子交换树脂过滤器。
4.根据权利要求2所述的表面处理湿制程清洗液循环利用方法，其特征在于，所述的臭氧产生器采用低压紫外线氧化装置。
5.根据权利要求1或2所述的表面处理湿制程清洗液循环利用方法，其特征在于，所述的储存清洗液中的杂质包括微小颗粒、重金属、氰化物(cyanide)、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)物质及含氯物质、含酸物质，含碱物质。
6.根据权利要求1或2所述的表面处理湿制程清洗液循环利用方法，其特征在于，所述的储存清洗液中的阴离子包括至少硫酸根离子，而储存清洗液中的阳离子包括至少钠离子。
7.根据权利要求1或2所述的表面处理湿制程清洗液循环利用的方法，其特征在于，所述的双极电透析单元包括多个电透析膜以及多个电透析腔体，且相邻的电透析腔体之间是由相对应的电透析隔膜隔开，该双极电透析单元由外部电源施加电压，藉以配合该多个电透析膜而对该储存浓缩液产生电透析作用。
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