CN102815830A - 表面处理湿制程清洗液循环利用系统 - Google Patents

Abstract

一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，包括：清洗液储存槽，用于收集待处理清洗液形成储存清洗液；碳纤维过滤器及臭氧产生器，用于过滤并氧化羟基有机物而回送至清洗液储存槽；逆渗透分离单元，用于接收储存清洗液，并形成浓缩液以及渗透液；双极电透析分离单元，用于接收浓缩液并经电透析产生透析浓缩液、分离水及透析水，透析水回送至逆渗透分离单元；吸附分离单元，用于接收分离水并吸附阴离子、阳离子及螯合剂后回送至浓缩液储存槽；以及后级树脂吸附单元，用于接收并吸附渗透液的阴离子及阳离子，产生具有去离子水等级的再生去离子水，以供再利用。

Description

表面处理湿制程清洗液循环利用系统

技术领域

本发明特别涉及一种利用树脂的吸附作用、逆渗透膜的过滤浓缩作用以及双极电解液透析单元的分离作用以达到清洗液回收再生及零排放的目的的表面处理湿制程清洗液循环利用系统。

背景技术

表面处理湿制程已广泛应用于许多产品的制造，比如印刷电路板(PCB)或半导体组件，以在绝缘基板上形成电气连接线路或图案，同时形成保护层以提供防湿气、抗刮伤的保护作用，其中表面处理湿制程常包括多道次的电镀、化学敷镀、清洗、烘干、涂布、硬化等处理，以形成层叠结构的产品。

清洗处理一般使用去离子水当作清洗液，并以浸泡方式清洗目标对象的表面，以去除杂质或化学品，因此，清洗后的清洗液中会含有不需要的杂质或化学品，而这类杂质或化学品通常是有害物质或有再利用价值的资源，因此需要进行适当的处理，以符合环保法规的排放标准，或回收可再利用的资源。

在现有技术中，不同制程中所产生的镀液、清洗液或废水，会先集中再由污染处理设备或资源回收处理设备进行除污或回收处理，而一般污染处理设备或资源回收处理设备的构造相当昂贵且操作复杂，保养不易，尤其是待处理液体包含太多不同的杂质，比如污染性的颗粒、重金属、阴离子及阳离子，或特殊化学药剂，如螯合剂，因而增加整体处理难度。

因此，需要一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，可直接连结至镀槽、清洗槽，藉逆渗单元、双极电透析单元以及吸附单元实现回收再利用及零排放的环保处理方式，解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，包括清洗液储存槽、碳纤维过滤器、臭氧产生器、高压泵、逆渗透分离单元、浓缩液储存槽、双极电透析单元、吸附分离单元以及后级树脂吸附单元，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，其中清洗液储存槽收集待处理清洗液以形成储存清洗液，碳纤维过滤器将清洗液储存槽中的储存清洗液进行过滤处理；臭氧产生器产生臭氧以氧化储存清洗液中的羟基有机物，形成预先处理液，回送至清洗液储存槽；高压泵将清洗液储存槽中的储存清洗液加压而形成并传送高压清洗液；逆渗透分离单元接收高压帮浦所传送的高压清洗液，并经逆渗透分离而形成浓缩液以及渗透液；浓缩液储存槽接收逆渗透单元的浓缩液以形成储存浓缩液；双极电透析单元接收浓缩液储存槽的储存浓缩液，并经电透析分离产生透析浓缩液、酸性水、碱性水、电极液及透析水，透析浓缩液回送至浓缩液储存槽，透析水回送至逆渗透分离单元；吸附分离单元接收酸性水、碱性水、电极液，并吸附阴离子、阳离子及螯合剂后回送至浓缩液储存槽；后级处理单元接收逆渗透分离单元一部分的渗透液，并吸附其中的阴离子及阳离子，产生具有去离子水等级的再生去离子水，以供再利用。

因此，本发明的系统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。

附图说明

图1为本发明表面处理湿制程清洗液循环利用系统的结构示意图；

图2为本发明系统中双极电透析单元及电透析储存单元的结构示意图；

以上各图中所示符号所指示之组件分别为：

10清洗液储存槽、20碳纤维过滤器、22臭氧产生器、30逆渗透分离单元、40浓缩液储存槽、50双极电透析单元、60电透析储存单元、61酸性水储存槽 、63碱性水储存槽 、65电极液储存槽、67透析水储存槽、70吸附分离单元、80后级树脂吸附单元、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储存浓缩液、L7透析浓缩液、L8分离液、L9透析水、L10再生去离子水。

具体实施方式

以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，俾使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，本发明的表面处理湿制程清洗液循环利用系统系包括清洗液储存槽10、碳纤维过滤器20、臭氧产生器22、高压泵(图中未显示)、逆渗透分离单元30、浓缩液储存槽40、双极电透析单元50、电透析储存单元60、吸附分离单元70以及后级树脂吸附单元80。

上述表面处理湿制程的实例可包括用以制造或处理印刷电路板或半导体组件所需的制程，比如涂布、蚀刻、清洗的工序，其中在清洗时，亦即利用适当清洗液，一般为去离子水，以清洗残留在表面上的杂质、镀液或化学物质，因而产生包含杂质、羟基有机物、分子级颗粒、螯合剂、阴离子以及阳离子的待处理清洗液L1，可藉本发明实现循环利用其中可再利用的资源，比如水资源。待处理清洗液L1中的阴离子可包括至少硫酸根离子，且待处理清洗液L1的阳离子可包括至少钠离子。

清洗液储存槽10收集待处理清洗液L1，形成储存清洗液L2。碳纤维过滤器20接收清洗液储存槽10中的储存清洗液L2，并过滤以去除储存清洗液L2中的杂质，其中杂质可包括微小颗粒、重金属、氰化物(cyanide)、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)物、含氯物质。臭氧产生器22，可产生臭氧，用以氧化储存清洗液L2中的羟基有机物，并形成预先处理液L3而回送至清洗液储存槽10。

高压泵可抽取清洗液储存槽10中的储存清洗液L2并加压，形成高压清洗液，传送至逆渗透分离单元30，而逆渗透分离单元30具有纳米分子级的逆渗透膜(图中未显示)，可将高压清洗液经逆渗透分离而形成未渗透过逆渗透膜的浓缩液L4以及渗透过逆渗透膜的渗透液L5，其中渗透液L5不含螯合剂，且浓缩液L4所包含的阴离子以及阳离子的浓度高于渗透液L5所包含的阴离子以及阳离子的浓度。此外，一部分的渗透液L5被回送至清洗液储存槽10，而另一部分的渗透液L5则传送至后级树脂吸附单元80。

浓缩液储存槽40接收并储存来自逆渗透分离单元30的浓缩液L4，形成储存浓缩液L6。双极电透析单元50接收浓缩液储存槽40的储存浓缩液L6，并经双极电透析单元50的电透析分离而产生透析浓缩液L7、分离液L8及透析水L9，其中透析浓缩液L7回送至浓缩液储存槽40，而分离液L8包括相互分离的酸性水、碱性水及电极液，且分离液L8及透析水L9是传送至电透析储存单元60。

双极电透析单元50及电透析储存单元60的结构示意图如图2所示，其中双极电透析单元50包括多个电透析膜F以及多个电透析腔体C，且相邻的电透析腔体C之间系由相对应的电透析膜F隔开，因此双极电透析单元50可由外部电源施加电压，以使得电透析膜F对储存浓缩液L6产生电透析作用。此外，电透析储存单元60包括酸性水储存槽61、碱性水储存槽63、电极液储存槽65、透析水储存槽67，用以分别接收并储存双极电透析单元50所产生的酸性水、碱性水、电极液及透析水L9。

要注意的是，图2只是用以说明本发明特征的实例而已，并非用以限定本发明范围，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，比如也可利用圆形套管的电透析腔体而实现。

电透析储存单元60接收双极电透析单元50的透析水L9及分离液L8，且透析水L9被回送至逆渗透分离单元30，而一部分的分离液L8被回送至双极电透析单元50，另一部分的分离液L8则传送至吸附分离单元70，其中回送至逆渗透分离单元30及传送至吸附分离单元70的分离液L8的流量比例可利用流控制器、泵或控制阀(图中未显示)而控制，藉以达到稳定状态。

吸附分离单元70接收电透析储存单元60的分离液L8，且吸附分离单元70包括树脂，可用以吸附分离液L8中的阴离子、阳离子及螯合剂，并回送至浓缩液储存槽40。

后级树脂吸附单元80接收逆渗透分离单元30中另一部分的渗透液L5，其中后级树脂吸附单元80可包含树脂，用以吸附渗透液L5中残余的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水等级的再生去离子水L10，并可排出以供其他制程再利用。

此外，本发明的另一实施例是不包括碳纤维过滤器及/或臭氧产生器，尤其是对于具低含量的杂质及/或羟基有机物的待处理清洗液，进而可简化整体操作，并节省运作成本。或者，也可利用其他过滤器及/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。

上述本发明表面处理湿制程清洗液循环利用系统的特点在于，利用逆渗透单元以及双极电透析单元，对包含不同杂质的待处理清洗液进行逆渗透、过滤、电透析、分离，以产生具有去离子水等级的再生去离子水，可供其他制程再利用，比如直接当作清洗液用于清洗制程中，或供调配镀液用，进而实现降减废弃物以及零污染排放的目的。

本发明循环利用系统的另一特点在于，可直接连结至现有表面处理湿制程的镀槽或清洗槽，形成具有即时处理废弃液体的循环利用水资源功能，简化处理程序，并提高操作处理效率，尤其是可实现连续式操作以取代非连续批次式操作，进一步增加整体操作的稳定性，并可实现全自动化控制，节省人力资源，减少人为疏失。

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 (10)

1.一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，是用于循环利用由一表面处理湿制程中所产生的待处理清洗液以产生再生去离子水，其特征在于，所述的表面处理湿制程清洗液系统包括：

一清洗液储存槽，用于收集该待处理清洗液以形成储存清洗液，且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；

一碳纤维过滤器，用于接收并过滤该清洗液储存槽中的储存清洗液，以去除该储存清洗液中的杂质；

一臭氧产生器，用以产生臭氧氧化该储存清洗液中的羟基有机物，形成预先处理液，且该预先处理液被回送至该清洗液储存槽； 

一高压泵，用于将该清洗液储存槽中的储存清洗液加压以形成高压清洗液并传送出去； 

一逆渗透分离单元，是具有纳米分子级的逆渗透膜，用以接收该高压泵所传送的高压清洗液，并经逆渗透分离而形成未渗透该逆渗透膜的浓缩液以及渗透该逆渗透膜的渗透液，该渗透液不含螯合剂，且该浓缩液所包含的阴离子以及阳离子的浓度高于该渗透液所包含的阴离子以及阳离子的浓度，其中一部分的渗透液回送至该清洗液储存槽，而另一部分的渗透液则传送出去；

一浓缩液储存槽，用于接收并储存该逆渗透分离单元的浓缩液，以形成储存浓缩液；

一双极电透析单元，用于接收该浓缩液储存槽的储存浓缩液，并经电透析分离而产生透析浓缩液、分离液及透析水，该透析浓缩液回送至该浓缩液储存槽，该分离液包括相互分离的酸性水、碱性水及电极液；

一电透析储存单元，用于接收该双极电透析单元的透析水及分离液，该透析水回送至该逆渗透分离单元，一部分的分离液回送至双极电透析单元，而另一部分的分离液则传送出去；

一吸附分离单元，用于接收该电透析储存单元的分离液，且该吸附分离单元包括树脂，用以吸附其中的阴离子、阳离子及螯合剂后回送至浓缩液储存槽；以及，

一后级树脂吸附单元，用于接收该逆渗透分离单元中该另一部分的渗透液，其中该后级树脂吸附单元包含树脂，用以吸附该渗透液中残余的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水等级的再生去离子水，并排出以供再利用。

2.一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，是用以循环利用由一表面处理湿制程中所产生的待处理清洗液以产生再生去离子水，其特征在于，所述的表面处理湿制程清洗液系统包括：

一清洗液储存槽，用以收集该待处理清洗液以形成储存清洗液，且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；

一碳纤维过滤器，用以接收并过滤该清洗液储存槽中的储存清洗液，并回送至该清洗液储存槽，以去除该储存清洗液中的杂质；

一高压泵，用以将该清洗液储存槽中的储存清洗液加压以形成高压清洗液并传送出去； 

一逆渗透分离单元，是具有纳米分子级的逆渗透膜，用以接收该高压泵所传送的高压清洗液，并经逆渗透分离而形成未渗透该逆渗透膜的浓缩液以及渗透该逆渗透膜的渗透液，该渗透液不含螯合剂，且该浓缩液所包含的阴离子以及阳离子的浓度高于该渗透液所包含的阴离子以及阳离子的浓度，其中一部分的渗透液是回送至该清洗液储存槽，而另一部分的渗透液则传送出去；

一浓缩液储存槽，用于接收并储存该逆渗透分离单元的浓缩液，以形成储存浓缩液；

一双极电透析单元，用于接收该浓缩液储存槽的储存浓缩液，并经电透析分离而产生透析浓缩液、分离液及透析水，该透析浓缩液回送至该浓缩液储存槽，该分离液包括相互分离的酸性水、碱性水及电极液；

一电透析储存单元，用于接收该双极电透析单元的透析水及分离液，该透析水回送至该逆渗透分离单元，一部分的分离液回送至该双极电透析分离单元，而另一部分的分离液则传送出去；

一吸附分离单元，用于接收该电透析储存单元的分离液，且该吸附分离单元包括树脂，用以吸附其中的阴离子、阳离子及螯合剂后回送至浓缩液储存槽；以及，

一后级树脂吸附单元，用于接收该逆渗透分离单元中该另一部分的渗透液，其中该后级树脂吸附单元包含树脂，用以吸附该渗透液中残余的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水等级的该再生去离子水，并排出以供再利用。

3.一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，是用以循环利用由一表面处理湿制程中所产生的待处理清洗液以产生再生去离子水，其特征在于，所述的表面处理湿制程清洗液系统包括：

一清洗液储存槽，用于收集该待处理清洗液以形成储存清洗液，且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；

一臭氧产生器，用于产生臭氧，并接收该清洗液储存槽中的储存清洗液，用以氧化该储存清洗液中的羟基有机物，形成预先处理液，且该预先处理液被回送至该清洗液储存槽； 

一高压泵，用于将该清洗液储存槽中的储存清洗液加压以形成高压清洗液并传送出去； 

一逆渗透分离单元，是具有纳米分子级的逆渗透膜，用以接收该高压泵所传送的高压清洗液，并经逆渗透分离而形成未渗透该逆渗透膜的浓缩液以及渗透该逆渗透膜的渗透液，该渗透液不含螯合剂，且该浓缩液所包含的阴离子以及阳离子的浓度系高于该渗透液所包含的阴离子以及阳离子的浓度，其中一部分的渗透液回送至该清洗液储存槽，而另一部分的渗透液则传送出去；

一浓缩液储存槽，用于接收并储存该逆渗透分离单元的浓缩液，以形成储存浓缩液；

一双极电透析单元，用于接收该浓缩液储存槽的储存浓缩液，并经电透析分离而产生透析浓缩液、分离液及透析水，该透析浓缩液回送至该浓缩液储存槽，该分离液包括相互分离的酸性水、碱性水及电极液；

一电透析储存单元，用于接收该双极电透析单元的透析水及分离液，该透析水回送至该逆渗透分离单元，一部分的分离液回送至该双极电透析单元，而另一部分的分离液则传送出去；

一吸附分离单元，用于接收该电透析储存单元的分离液，且该吸附分离单元包括树脂，用以吸附其中的阴离子、阳离子及螯合剂后回送至浓缩液储存槽；以及，

一后级树脂吸附单元，用于接收该逆渗透分离单元中该另一部分的渗透液，其中该后级树脂吸附单元包含树脂，用以吸附该渗透液中残余的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水等级的该再生去离子水，并排出以供再利用。

4.一种表面处理湿制程清洗液循环利用系统，是用以循环利用由一表面处理湿制程中所产生的待处理清洗液以产生再生去离子水，其特征在于，所述的表面处理湿制程清洗液系统包括：

一清洗液储存槽，用于收集该待处理清洗液以形成储存清洗液，且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；

一高压泵，用于将该清洗液储存槽中的储存清洗液加压以形成高压清洗液并传送出去； 

一逆渗透分离单元，是具有纳米分子级的逆渗透膜，用以接收该高压泵所传送的高压清洗液，并经逆渗透分离而形成未渗透该逆渗透膜的浓缩液以及渗透该逆渗透膜的渗透液，该渗透液不含螯合剂，且该浓缩液所包含的阴离子以及阳离子的浓度高于该渗透液所包含的阴离子以及阳离子的浓度，其中一部分的渗透液系回送至该清洗液储存槽，而另一部分的渗透液则传送出去；

一浓缩液储存槽，用于接收并储存该逆渗透分离单元的浓缩液，以形成储存浓缩液；

一双极电透析单元，用于接收该浓缩液储存槽的储存浓缩液，并经电透析分离而产生透析浓缩液、分离液及透析水，该透析浓缩液回送至该浓缩液储存槽，该分离液包括相互分离的酸性水、碱性水及电极液；

一电透析储存单元，用于接收该双极电透析分离单元的透析水及分离液，该透析水回送至该逆渗透分离单元，一部分的分离液回送至该双极电透析分离单元，而另一部分的分离液则传送出去；

    一吸附分离单元，用于接收该电透析储存单元的分离液，且该吸附分离单元包括树脂，用以吸附其中的阴离子、阳离子及螯合剂后回送至浓缩液储存槽；以及

一后级树脂吸附单元，用于接收该逆渗透分离单元中该另一部分的渗透液，其中该后级树脂吸附单元包含树脂，用以吸附该渗透液中残余的阴离子以及阳离子，产生具有去离子水等级的该再生去离子水，并排出以供再利用。

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系统，其特征在于，所述的碳纤维过滤器采用活性碳过滤器或离子交换树脂过滤器。

6.根据权利要求1或3所述的表面处理湿制程清洗液循环利用系统，其特征在于，所述的臭氧产生器采用低压紫外线氧化装置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的表面处理湿制程清洗液循环利用系统，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)、化学需氧量物(Chemical Oxygen Demand，COD)及含氯物质。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的表面处理湿制程清洗液循环利用系统，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，而该储存清洗液中的阳离子包括至少钠离子。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的表面处理湿制程清洗液循环利用系统，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，藉以配合该等电透析膜而对该储存浓缩液产生电透析作用。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的表面处理湿制程清洗液循环利用系统，其特征在于，所述的该电透析储存单元包括一酸性水储存槽、一碱性水储存槽、一电极液储存槽以及一透析水储存槽，用以分别接收并储存该双极电透析单元的酸性水、碱性水、电极液及透析水。

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