JP2003001254A - ガリウム微粒子含有廃水の処理装置 - Google Patents
ガリウム微粒子含有廃水の処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】化合物半導体のウエハー製造工場、デバイス製
造工場等から排出されるガリウム微粒子含有廃水を処理
し、有機物系の界面活性剤が含まれている廃水でも、膜
の目詰まりを生じることなく高濃縮することができ、ガ
リウムのリサイクルコストの低減が可能なガリウム微粒
子含有廃水の処理装置を提供する。 【解決手段】ガリウム微粒子を含有する廃水の処理装置
において、廃水の固液分離に柱形のβ型結晶からなる単
層ハニカム構造のセラミック膜を用いることを特徴とす
るガリウム微粒子含有廃水の処理装置。
造工場等から排出されるガリウム微粒子含有廃水を処理
し、有機物系の界面活性剤が含まれている廃水でも、膜
の目詰まりを生じることなく高濃縮することができ、ガ
リウムのリサイクルコストの低減が可能なガリウム微粒
子含有廃水の処理装置を提供する。 【解決手段】ガリウム微粒子を含有する廃水の処理装置
において、廃水の固液分離に柱形のβ型結晶からなる単
層ハニカム構造のセラミック膜を用いることを特徴とす
るガリウム微粒子含有廃水の処理装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガリウム微粒子含
有廃水の処理装置に関する。さらに詳しくは、本発明
は、化合物半導体のウエハー製造工場、デバイス製造工
場等から排出されるガリウム微粒子含有廃水を処理し
て、希少かつ有価金属であるガリウムを効率的に回収す
ることができるガリウム微粒子含有廃水の処理装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】III−Ｖ族化合物半導体は、周期表のア
ルミニウム、ガリウム、インジウム等のIII族の元素
と、リン、ヒ素、アンチモン等のＶ族の元素を組み合わ
せたもので、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、
ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ等が
化合物半導体として知られている。これらの化合物半導
体を用いると、レーザー発光や、シリコン基板より高速
で動く電子を発生させることが可能となり、半導体レー
ザー、受光素子、マイクロ波半導体、高速デジタルＩＣ
等の製造が可能となる。しかし、これらの金属元素のう
ち、ガリウムはシリコンに比べて地球上にごくわずかし
か存在せず、高価かつ希少金属であり、原料の入手過程
や、結晶精製過程のコストを考えると、シリコンに比べ
て割高である。従って、ウエハー製造メーカーやデバイ
ス製造メーカーでは、ガリウムを回収することが行われ
ている。ガリウムは、ウエハー製造メーカーであれば、
インゴットからウエハーを切り出すスライシング工程
や、ウエハー表面の研磨を行うラッピング工程、ポリッ
シング工程から研削屑として排出されたり、あるいは、
ウエハーの硝酸、塩酸、硫酸、リン酸等の酸又はアンモ
ニア水等のアルカリによる洗浄に際して、洗浄後の濃厚
排液や、水洗後の希薄排液中にイオン状で含有されて排
出される。また、デバイス製造メーカーにおいても、ス
ライシング工程やウエハー上のチップを切り出すダイシ
ング工程から研削屑として排出されたり、あるいは、ウ
エハー製造メーカーと同様に、酸・アルカリ洗浄液の濃
厚排液、希薄排液中にイオン状で含有されて排出され
る。従来、ガリウム微粒子の回収手段として、有機膜か
らなる膜分離手段で回収することが行われている。これ
らガリウムを含む化合物半導体の代表例としてヒ化ガリ
ウム（ＧａＡｓ）が挙げられるが、ヒ素が含まれるため
にガリウムの回収と同時にヒ素を処理することが必須と
なっている。上記の従来技術においては、ガリウム微粒
子を高濃縮することができず、リサイクルに際してコス
トが見合わないものとなっていた。また、廃水に有機物
系の界面活性剤が含まれない場合は、高濃縮はできない
ものの有機膜あるいは酸化アルミナ等のモノリス構造の
無機系セラミック膜を使用しても処理は可能である。し
かし、研磨工程では界面活性剤が使われている場合があ
り、有機物系の界面活性剤が含まれる場合、短時間は透
過水量がとれるものの、界面活性剤の粘性、凝集して粗
大化した研磨スラリー、研削屑等が相互に作用して、膜
の目詰まりが激しく、短期間に運転が不可能になる。ま
た、運転に際しても循環流速を高く設定する必要が生
じ、初期設備投資、維持管理費の高騰につながってい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、化合物半導
体のウエハー製造工場、デバイス製造工場等から排出さ
れるガリウム微粒子含有廃水を処理し、有機物系の界面
活性剤が含まれている廃水でも、膜の目詰まりを生じる
ことなく高濃縮することができ、ガリウムのリサイクル
コストの低減が可能なガリウム微粒子含有廃水の処理装
置を提供することを目的としてなされたものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ガリウム微粒子
を含有する廃水の固液分離に、柱形のβ型結晶からなる
単層ハニカム構造のセラミック膜を用いることにより、
有機物系の界面活性剤が含まれている廃水であっても、
膜の目詰まりを生じることなく高濃縮することが可能と
なることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、（１）ガリウム微
粒子を含有する廃水の処理装置において、廃水の固液分
離に柱形のβ型結晶からなる単層ハニカム構造のセラミ
ック膜を用いることを特徴とするガリウム微粒子含有廃
水の処理装置、を提供するものである。さらに、本発明
の好ましい態様として、（２）セラミックが、窒化珪素
である第１項記載のガリウム微粒子含有廃水の処理装
置、を挙げることができる。 【０００５】 【発明の実施の形態】本発明装置は、ガリウム微粒子含
有廃水の処理に適用する。本発明において、ガリウム微
粒子とは、金属ガリウムの微粒子のみならず、ＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｌＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ等のガリウムを含有する化合物の
微粒子をも意味する。本発明装置においては、ガリウム
微粒子を含有する廃水の固液分離に、柱形のβ型結晶か
らなる単層ハニカム構造のセラミック膜を使用する。本
発明装置においては、セラミックが窒化珪素であるこ
と、すなわち、柱形のβ型窒化珪素結晶からなる単層ハ
ニカム構造のセラミック膜を使用することが好ましい。
本発明装置に使用する主として柱形のβ型窒化珪素結晶
からなるセラミック膜は、窒化珪素粉末と希土類元素化
合物等の他の添加物粉末の混合物から成形体を作製し、
高温で熱処理して多孔体を形成し、さらに酸及びアルカ
リで処理して窒化珪素以外の添加物を溶解除去すること
により製造することができる。柱形のβ型窒化珪素結晶
が絡み合った微細組織からなるセラミック膜は、高気孔
率かつ高強度であり、機械加工性に優れ、単層ハニカム
構造のエレメントとすることができる。主として柱形の
β型窒化珪素結晶からなるセラミック膜は、窒化珪素結
晶の５０体積％以上がβ型窒化珪素結晶であり、β型窒
化珪素結晶の８０体積％以上がアスペクト比３〜５０の
柱形粒子であり、空孔部の容積が多孔体全体の２０〜７
５体積％であり、柱形粒子の平均幅が多孔体の平均細孔
径の０.１〜１０倍であることが好ましい。平均細孔径
は、０.００２〜０.５μｍの限外ろ過膜あるいは精密ろ
過膜級であることが好ましい。有機物系の界面活性剤を
含有するガリウム微粒子含有廃水は、目詰まりを生じや
すいが、気孔率が大きく、低流速でも高フラックスが得
られる主として柱形のβ型窒化珪素結晶からなる単層ハ
ニカム構造のセラミック膜を用いることにより、長時間
安定して運転し、廃水中に含まれるガリウム微粒子を濃
縮水側に回収することができる。ガリウム微粒子含有廃
水を従来のモノリス型セラミック膜を用いて濃縮する場
合、スラリーを高流速で流して濃縮する必要があった
が、本発明装置によれば、低流速で高濃縮が可能であ
る。 【０００６】図１は、主として柱形のβ型窒化珪素結晶
からなる単層ハニカム構造のセラミック膜の一態様の説
明図であり、図１(ａ)は、模式的部分斜視図であり、図
１(ｂ)は、模式的切断部端面図である。本態様の単層ハ
ニカム構造のセラミック膜においては、横列に並んだ穴
を１列おきに封止し、開放したままの列は廃水流入口１
とし、封止した列は排出側２とする。排出側の側面に
は、透過水排出口３が設けられている。セラミック膜の
流入口より流入したガリウム微粒子含有廃水は、含有さ
れるガリウム微粒子を膜の目詰まりを起こすことなく濃
縮水側に留め、各種の不純物や極微粒子を含む水がセラ
ミック膜４を通過し、透過水として排出される。主とし
て柱状のβ型窒化珪素結晶からなる単層ハニカム構造の
セラミック膜は、機械的強度が大きく、支持層を設ける
必要がないので、例えば、エレメントの中心部に位置す
る流入口Ａから流入した廃水も、セラミック膜を透過
し、矢印Ａ'で示されるように、貫通穴を通過して透過
水排出口から排出される。従って、透過水の流路抵抗が
小さく、大きいフラックスを得ることができる。なお、
このような主として柱状のβ型窒化珪素結晶からなる単
層ハニカム構造のセラミック膜は、特開平９−１００１
７９号公報、日経メカニカル第５４４号（２０００年１
月）等に記載されている。本発明装置において、セラミ
ック膜による濃縮の程度に特に制限はないが、通常は濃
縮水中のガリウム微粒子の濃度が５〜５０重量％程度と
なるような濃縮条件とすることが好ましい。また、運転
条件としては、０.０１〜０.５Mpaの圧力で、循環槽へ
濃縮水を循環するクロスフローによる回分式又は半回分
式による濃縮方法が好ましい。セラミック膜を用いた固
液分離により、濃縮水中に含有されるガリウム微粒子の
濃度が上がり、精錬所等の回収先でのガリウム精製が効
率よく行えるとともに、リサイクルの際の輸送コストを
低減することができる。 【０００７】図２は、本発明装置を用いたガリウム微粒
子含有廃水の処理の一態様の工程系統図である。本態様
の工程においては、セラミック膜を用いた固液分離手段
に加えて、膜分離手段、ガリウム吸着手段、ヒ素吸着手
段及び濃縮手段が備えられている。本態様の工程におい
ては、固液分離手段は循環槽５とセラミック膜分離装置
６、膜分離手段は循環槽７と膜分離装置８、ガリウム吸
着手段はガリウム吸着塔９、ヒ素吸着手段はヒ素吸着塔
１０、濃縮手段は濃縮設備１１からなる。本態様の処理
工程において、セラミック膜を用いた固液分離手段によ
りガリウム微粒子を除去した透過水は、そのままスライ
シング、ラッピング、ポリッシング等に循環して使用す
ることができ、あるいは、後段の膜分離手段、ガリウム
吸着手段及びヒ素吸着手段を経由して処理水とすること
もできる。膜分離手段においては、残存するガリウム、
ヒ素等のイオンと同時に、酸、アルカリや、洗浄工程で
使用された界面活性剤も濃縮、除去し、後段のガリウム
吸着手段及びヒ素吸着手段に与える負荷を軽減すること
ができる。膜分離手段に用いる膜に特に制限はないが、
耐酸性を有する逆浸透膜又はナノフィルトレーション膜
であることが好ましく、２価以上のイオンは濃縮する
が、ナトリウムイオン、塩化物イオン等の１価イオンは
通過させるナノフィルトレーション膜であることが特に
好ましい。膜分離装置の膜型式に特に制限はなく、例え
ば、スパイラル、平膜、チューブラー、中空糸等を挙げ
ることができる。膜分離装置の運転圧力は０.７〜５.５
MPaであることが好ましく、濃縮倍率は、pHやスケール
成分であるシリカイオン、カルシウムイオンの量にもよ
るが、おおよそ３〜１０倍濃縮とすることが好ましい。
膜分離装置の運転方法は、循環槽へ濃縮水を循環するク
ロスフローによる回分式又は半回分式による濃縮方法が
好ましい。この濃縮水は、そのまま回収することができ
るが、図２に示されるように濃縮設備に導入し、再度濃
縮してガリウムイオンを回収することが好ましい。膜分
離手段の代わりに、活性炭吸着塔等の活性炭吸着手段を
設け、固液分離手段からの透過水中の酸化剤、界面活性
剤等を除去することもできる。さらに、膜分離手段の前
段に活性炭吸着手段を設けても良い。 【０００８】膜透過水中に残存するガリウムの吸着手段
としては、例えば、キレート樹脂を充填したガリウム吸
着塔等を挙げることができる。キレート樹脂としては、
例えば、イミノジ酢酸型、リン酸型、アミノメチルリン
酸型、ポリアミン型、アミノカルボン酸型樹脂等を挙げ
ることができる。これらの中で、リン酸型樹脂は、ガリ
ウムの吸着量が大きく、ガリウムに対する選択性に優れ
ているので、特に好適に用いることができる。ガリウム
吸着塔に通水する処理水は、pH１〜２.５に調整し、空
間速度１０ｈ-1以下で通水することが好ましく、０.５
〜５ｈ-1で通水することがより好ましい。ガリウムは両
性であり、酸、アルカリのいずれの薬液にも溶解するの
で、キレート樹脂に吸着したガリウムは、塩酸、硫酸、
硝酸等の酸又は水酸化ナトリウム等のアルカリを用いて
脱離することができるが、塩酸又は硫酸は脱離率が高い
ので特に好適に用いることができる。塩酸を用いて脱離
するとき、その濃度は１〜６モル／Ｌであることが好ま
しく、２〜３モル／Ｌであることがより好ましい。硫酸
を用いて脱離するとき、その濃度は０.５〜３モル／Ｌ
であることが好ましく、１.５〜２モル／Ｌであること
がより好ましい。脱離に用いる液のpHは、吸着時の通水
pHよりも低pHとする。 【０００９】ヒ素吸着手段に用いる吸着剤としては、例
えば、イオン交換樹脂、キレート樹脂、ヒ素選択性吸着
樹脂等を挙げることができる。これらの中で、ジルコニ
ウムを母体とするヒ素選択性吸着樹脂や、含水酸化セリ
ウムの粉体を高分子化合物に担持させたヒ素選択性吸着
樹脂を好適に使用することができる。ヒ素選択性吸着樹
脂を充填したヒ素吸着塔への通水は、pH５〜８、空間速
度５〜１０ｈ-1で行うことが好ましい。なお、ガリウム
吸着手段とヒ素吸着手段の順には制限はない。濃縮手段
においては、ガリウム吸着塔の脱離液中に含まれるガリ
ウムを濃縮、回収する。濃縮設備の形式に特に制限はな
く、例えば、キレート樹脂を充填した吸着手段、逆浸透
膜、ナノフィルトレーション膜等を備えた膜分離手段、
蒸発や乾燥機等を挙げることができる。キレート樹脂を
用いる場合は、ガリウム吸着手段とほぼ同様な処理を脱
離液に施し、吸着手段に通水する。逆浸透膜、ナノフィ
ルトレーション膜の場合は、硫酸、塩酸等を用いた脱離
液が低pHであることから、pH１前後に耐えられる耐酸性
の膜を使用することが好ましい。なお、図示しないが、
ヒ素再生廃液を濃縮設備に導入して、ガリウムとともに
濃縮することもできる。濃縮設備において、手段にもよ
るが１０倍以上に濃縮することが可能である。ヒ素吸着
手段から流出する処理水は、中和処理設備、水回収設備
等を設け、さらに適切な処理を施すことが好ましい。 【００１０】 【発明の効果】本発明のガリウム微粒子含有廃水の処理
装置によれば、廃水中に含まれるガリウム微粒子を高濃
縮することができ、リサイクルコストの低減が可能であ
り、しかも有機物系の界面活性剤が含まれている廃水で
あっても、膜の目詰まりを生じることなく高濃縮するこ
とが可能である。
有廃水の処理装置に関する。さらに詳しくは、本発明
は、化合物半導体のウエハー製造工場、デバイス製造工
場等から排出されるガリウム微粒子含有廃水を処理し
て、希少かつ有価金属であるガリウムを効率的に回収す
ることができるガリウム微粒子含有廃水の処理装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】III−Ｖ族化合物半導体は、周期表のア
ルミニウム、ガリウム、インジウム等のIII族の元素
と、リン、ヒ素、アンチモン等のＶ族の元素を組み合わ
せたもので、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、
ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ等が
化合物半導体として知られている。これらの化合物半導
体を用いると、レーザー発光や、シリコン基板より高速
で動く電子を発生させることが可能となり、半導体レー
ザー、受光素子、マイクロ波半導体、高速デジタルＩＣ
等の製造が可能となる。しかし、これらの金属元素のう
ち、ガリウムはシリコンに比べて地球上にごくわずかし
か存在せず、高価かつ希少金属であり、原料の入手過程
や、結晶精製過程のコストを考えると、シリコンに比べ
て割高である。従って、ウエハー製造メーカーやデバイ
ス製造メーカーでは、ガリウムを回収することが行われ
ている。ガリウムは、ウエハー製造メーカーであれば、
インゴットからウエハーを切り出すスライシング工程
や、ウエハー表面の研磨を行うラッピング工程、ポリッ
シング工程から研削屑として排出されたり、あるいは、
ウエハーの硝酸、塩酸、硫酸、リン酸等の酸又はアンモ
ニア水等のアルカリによる洗浄に際して、洗浄後の濃厚
排液や、水洗後の希薄排液中にイオン状で含有されて排
出される。また、デバイス製造メーカーにおいても、ス
ライシング工程やウエハー上のチップを切り出すダイシ
ング工程から研削屑として排出されたり、あるいは、ウ
エハー製造メーカーと同様に、酸・アルカリ洗浄液の濃
厚排液、希薄排液中にイオン状で含有されて排出され
る。従来、ガリウム微粒子の回収手段として、有機膜か
らなる膜分離手段で回収することが行われている。これ
らガリウムを含む化合物半導体の代表例としてヒ化ガリ
ウム（ＧａＡｓ）が挙げられるが、ヒ素が含まれるため
にガリウムの回収と同時にヒ素を処理することが必須と
なっている。上記の従来技術においては、ガリウム微粒
子を高濃縮することができず、リサイクルに際してコス
トが見合わないものとなっていた。また、廃水に有機物
系の界面活性剤が含まれない場合は、高濃縮はできない
ものの有機膜あるいは酸化アルミナ等のモノリス構造の
無機系セラミック膜を使用しても処理は可能である。し
かし、研磨工程では界面活性剤が使われている場合があ
り、有機物系の界面活性剤が含まれる場合、短時間は透
過水量がとれるものの、界面活性剤の粘性、凝集して粗
大化した研磨スラリー、研削屑等が相互に作用して、膜
の目詰まりが激しく、短期間に運転が不可能になる。ま
た、運転に際しても循環流速を高く設定する必要が生
じ、初期設備投資、維持管理費の高騰につながってい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、化合物半導
体のウエハー製造工場、デバイス製造工場等から排出さ
れるガリウム微粒子含有廃水を処理し、有機物系の界面
活性剤が含まれている廃水でも、膜の目詰まりを生じる
ことなく高濃縮することができ、ガリウムのリサイクル
コストの低減が可能なガリウム微粒子含有廃水の処理装
置を提供することを目的としてなされたものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ガリウム微粒子
を含有する廃水の固液分離に、柱形のβ型結晶からなる
単層ハニカム構造のセラミック膜を用いることにより、
有機物系の界面活性剤が含まれている廃水であっても、
膜の目詰まりを生じることなく高濃縮することが可能と
なることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、（１）ガリウム微
粒子を含有する廃水の処理装置において、廃水の固液分
離に柱形のβ型結晶からなる単層ハニカム構造のセラミ
ック膜を用いることを特徴とするガリウム微粒子含有廃
水の処理装置、を提供するものである。さらに、本発明
の好ましい態様として、（２）セラミックが、窒化珪素
である第１項記載のガリウム微粒子含有廃水の処理装
置、を挙げることができる。 【０００５】 【発明の実施の形態】本発明装置は、ガリウム微粒子含
有廃水の処理に適用する。本発明において、ガリウム微
粒子とは、金属ガリウムの微粒子のみならず、ＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｌＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ等のガリウムを含有する化合物の
微粒子をも意味する。本発明装置においては、ガリウム
微粒子を含有する廃水の固液分離に、柱形のβ型結晶か
らなる単層ハニカム構造のセラミック膜を使用する。本
発明装置においては、セラミックが窒化珪素であるこ
と、すなわち、柱形のβ型窒化珪素結晶からなる単層ハ
ニカム構造のセラミック膜を使用することが好ましい。
本発明装置に使用する主として柱形のβ型窒化珪素結晶
からなるセラミック膜は、窒化珪素粉末と希土類元素化
合物等の他の添加物粉末の混合物から成形体を作製し、
高温で熱処理して多孔体を形成し、さらに酸及びアルカ
リで処理して窒化珪素以外の添加物を溶解除去すること
により製造することができる。柱形のβ型窒化珪素結晶
が絡み合った微細組織からなるセラミック膜は、高気孔
率かつ高強度であり、機械加工性に優れ、単層ハニカム
構造のエレメントとすることができる。主として柱形の
β型窒化珪素結晶からなるセラミック膜は、窒化珪素結
晶の５０体積％以上がβ型窒化珪素結晶であり、β型窒
化珪素結晶の８０体積％以上がアスペクト比３〜５０の
柱形粒子であり、空孔部の容積が多孔体全体の２０〜７
５体積％であり、柱形粒子の平均幅が多孔体の平均細孔
径の０.１〜１０倍であることが好ましい。平均細孔径
は、０.００２〜０.５μｍの限外ろ過膜あるいは精密ろ
過膜級であることが好ましい。有機物系の界面活性剤を
含有するガリウム微粒子含有廃水は、目詰まりを生じや
すいが、気孔率が大きく、低流速でも高フラックスが得
られる主として柱形のβ型窒化珪素結晶からなる単層ハ
ニカム構造のセラミック膜を用いることにより、長時間
安定して運転し、廃水中に含まれるガリウム微粒子を濃
縮水側に回収することができる。ガリウム微粒子含有廃
水を従来のモノリス型セラミック膜を用いて濃縮する場
合、スラリーを高流速で流して濃縮する必要があった
が、本発明装置によれば、低流速で高濃縮が可能であ
る。 【０００６】図１は、主として柱形のβ型窒化珪素結晶
からなる単層ハニカム構造のセラミック膜の一態様の説
明図であり、図１(ａ)は、模式的部分斜視図であり、図
１(ｂ)は、模式的切断部端面図である。本態様の単層ハ
ニカム構造のセラミック膜においては、横列に並んだ穴
を１列おきに封止し、開放したままの列は廃水流入口１
とし、封止した列は排出側２とする。排出側の側面に
は、透過水排出口３が設けられている。セラミック膜の
流入口より流入したガリウム微粒子含有廃水は、含有さ
れるガリウム微粒子を膜の目詰まりを起こすことなく濃
縮水側に留め、各種の不純物や極微粒子を含む水がセラ
ミック膜４を通過し、透過水として排出される。主とし
て柱状のβ型窒化珪素結晶からなる単層ハニカム構造の
セラミック膜は、機械的強度が大きく、支持層を設ける
必要がないので、例えば、エレメントの中心部に位置す
る流入口Ａから流入した廃水も、セラミック膜を透過
し、矢印Ａ'で示されるように、貫通穴を通過して透過
水排出口から排出される。従って、透過水の流路抵抗が
小さく、大きいフラックスを得ることができる。なお、
このような主として柱状のβ型窒化珪素結晶からなる単
層ハニカム構造のセラミック膜は、特開平９−１００１
７９号公報、日経メカニカル第５４４号（２０００年１
月）等に記載されている。本発明装置において、セラミ
ック膜による濃縮の程度に特に制限はないが、通常は濃
縮水中のガリウム微粒子の濃度が５〜５０重量％程度と
なるような濃縮条件とすることが好ましい。また、運転
条件としては、０.０１〜０.５Mpaの圧力で、循環槽へ
濃縮水を循環するクロスフローによる回分式又は半回分
式による濃縮方法が好ましい。セラミック膜を用いた固
液分離により、濃縮水中に含有されるガリウム微粒子の
濃度が上がり、精錬所等の回収先でのガリウム精製が効
率よく行えるとともに、リサイクルの際の輸送コストを
低減することができる。 【０００７】図２は、本発明装置を用いたガリウム微粒
子含有廃水の処理の一態様の工程系統図である。本態様
の工程においては、セラミック膜を用いた固液分離手段
に加えて、膜分離手段、ガリウム吸着手段、ヒ素吸着手
段及び濃縮手段が備えられている。本態様の工程におい
ては、固液分離手段は循環槽５とセラミック膜分離装置
６、膜分離手段は循環槽７と膜分離装置８、ガリウム吸
着手段はガリウム吸着塔９、ヒ素吸着手段はヒ素吸着塔
１０、濃縮手段は濃縮設備１１からなる。本態様の処理
工程において、セラミック膜を用いた固液分離手段によ
りガリウム微粒子を除去した透過水は、そのままスライ
シング、ラッピング、ポリッシング等に循環して使用す
ることができ、あるいは、後段の膜分離手段、ガリウム
吸着手段及びヒ素吸着手段を経由して処理水とすること
もできる。膜分離手段においては、残存するガリウム、
ヒ素等のイオンと同時に、酸、アルカリや、洗浄工程で
使用された界面活性剤も濃縮、除去し、後段のガリウム
吸着手段及びヒ素吸着手段に与える負荷を軽減すること
ができる。膜分離手段に用いる膜に特に制限はないが、
耐酸性を有する逆浸透膜又はナノフィルトレーション膜
であることが好ましく、２価以上のイオンは濃縮する
が、ナトリウムイオン、塩化物イオン等の１価イオンは
通過させるナノフィルトレーション膜であることが特に
好ましい。膜分離装置の膜型式に特に制限はなく、例え
ば、スパイラル、平膜、チューブラー、中空糸等を挙げ
ることができる。膜分離装置の運転圧力は０.７〜５.５
MPaであることが好ましく、濃縮倍率は、pHやスケール
成分であるシリカイオン、カルシウムイオンの量にもよ
るが、おおよそ３〜１０倍濃縮とすることが好ましい。
膜分離装置の運転方法は、循環槽へ濃縮水を循環するク
ロスフローによる回分式又は半回分式による濃縮方法が
好ましい。この濃縮水は、そのまま回収することができ
るが、図２に示されるように濃縮設備に導入し、再度濃
縮してガリウムイオンを回収することが好ましい。膜分
離手段の代わりに、活性炭吸着塔等の活性炭吸着手段を
設け、固液分離手段からの透過水中の酸化剤、界面活性
剤等を除去することもできる。さらに、膜分離手段の前
段に活性炭吸着手段を設けても良い。 【０００８】膜透過水中に残存するガリウムの吸着手段
としては、例えば、キレート樹脂を充填したガリウム吸
着塔等を挙げることができる。キレート樹脂としては、
例えば、イミノジ酢酸型、リン酸型、アミノメチルリン
酸型、ポリアミン型、アミノカルボン酸型樹脂等を挙げ
ることができる。これらの中で、リン酸型樹脂は、ガリ
ウムの吸着量が大きく、ガリウムに対する選択性に優れ
ているので、特に好適に用いることができる。ガリウム
吸着塔に通水する処理水は、pH１〜２.５に調整し、空
間速度１０ｈ-1以下で通水することが好ましく、０.５
〜５ｈ-1で通水することがより好ましい。ガリウムは両
性であり、酸、アルカリのいずれの薬液にも溶解するの
で、キレート樹脂に吸着したガリウムは、塩酸、硫酸、
硝酸等の酸又は水酸化ナトリウム等のアルカリを用いて
脱離することができるが、塩酸又は硫酸は脱離率が高い
ので特に好適に用いることができる。塩酸を用いて脱離
するとき、その濃度は１〜６モル／Ｌであることが好ま
しく、２〜３モル／Ｌであることがより好ましい。硫酸
を用いて脱離するとき、その濃度は０.５〜３モル／Ｌ
であることが好ましく、１.５〜２モル／Ｌであること
がより好ましい。脱離に用いる液のpHは、吸着時の通水
pHよりも低pHとする。 【０００９】ヒ素吸着手段に用いる吸着剤としては、例
えば、イオン交換樹脂、キレート樹脂、ヒ素選択性吸着
樹脂等を挙げることができる。これらの中で、ジルコニ
ウムを母体とするヒ素選択性吸着樹脂や、含水酸化セリ
ウムの粉体を高分子化合物に担持させたヒ素選択性吸着
樹脂を好適に使用することができる。ヒ素選択性吸着樹
脂を充填したヒ素吸着塔への通水は、pH５〜８、空間速
度５〜１０ｈ-1で行うことが好ましい。なお、ガリウム
吸着手段とヒ素吸着手段の順には制限はない。濃縮手段
においては、ガリウム吸着塔の脱離液中に含まれるガリ
ウムを濃縮、回収する。濃縮設備の形式に特に制限はな
く、例えば、キレート樹脂を充填した吸着手段、逆浸透
膜、ナノフィルトレーション膜等を備えた膜分離手段、
蒸発や乾燥機等を挙げることができる。キレート樹脂を
用いる場合は、ガリウム吸着手段とほぼ同様な処理を脱
離液に施し、吸着手段に通水する。逆浸透膜、ナノフィ
ルトレーション膜の場合は、硫酸、塩酸等を用いた脱離
液が低pHであることから、pH１前後に耐えられる耐酸性
の膜を使用することが好ましい。なお、図示しないが、
ヒ素再生廃液を濃縮設備に導入して、ガリウムとともに
濃縮することもできる。濃縮設備において、手段にもよ
るが１０倍以上に濃縮することが可能である。ヒ素吸着
手段から流出する処理水は、中和処理設備、水回収設備
等を設け、さらに適切な処理を施すことが好ましい。 【００１０】 【発明の効果】本発明のガリウム微粒子含有廃水の処理
装置によれば、廃水中に含まれるガリウム微粒子を高濃
縮することができ、リサイクルコストの低減が可能であ
り、しかも有機物系の界面活性剤が含まれている廃水で
あっても、膜の目詰まりを生じることなく高濃縮するこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、主として柱形のβ型窒化珪素結晶から
なる単層ハニカム構造のセラミック膜の一態様の説明図
である。 【図２】図２は、本発明装置を用いたガリウム微粒子含
有廃水の処理の一態様の工程系統図である。 【符号の説明】 １ 廃水流入口 ２ 排出側 ３ 透過水排出口 ４ セラミック膜 ５ 循環槽 ６ セラミック膜分離装置 ７ 循環槽 ８ 膜分離装置 ９ ガリウム吸着塔 １０ ヒ素吸着塔 １１ 濃縮設備
なる単層ハニカム構造のセラミック膜の一態様の説明図
である。 【図２】図２は、本発明装置を用いたガリウム微粒子含
有廃水の処理の一態様の工程系統図である。 【符号の説明】 １ 廃水流入口 ２ 排出側 ３ 透過水排出口 ４ セラミック膜 ５ 循環槽 ６ セラミック膜分離装置 ７ 循環槽 ８ 膜分離装置 ９ ガリウム吸着塔 １０ ヒ素吸着塔 １１ 濃縮設備
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Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA06 GA07 HA01 HA21
HA41 HA61 KB11 KB12 KD03
MB19 MC03 PA03 PB08 PB15
PC01
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】ガリウム微粒子を含有する廃水の処理装置
において、廃水の固液分離に柱形のβ型結晶からなる単
層ハニカム構造のセラミック膜を用いることを特徴とす
るガリウム微粒子含有廃水の処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001185367A JP2003001254A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | ガリウム微粒子含有廃水の処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001185367A JP2003001254A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | ガリウム微粒子含有廃水の処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003001254A true JP2003001254A (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=19024963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001185367A Pending JP2003001254A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | ガリウム微粒子含有廃水の処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003001254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113913611A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-01-11 | 湖南博溥立材料科技有限公司 | 一种分离富集高盐溶液中镓的盐块提纯的固液分离装置 |
| JP2023506213A (ja) * | 2020-02-28 | 2023-02-15 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | 化学汚染物質を除去する方法 |
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001185367A patent/JP2003001254A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023506213A (ja) * | 2020-02-28 | 2023-02-15 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | 化学汚染物質を除去する方法 |
| JP7415002B2 (ja) | 2020-02-28 | 2024-01-16 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | 化学汚染物質を除去する方法 |
| US11926534B2 (en) | 2020-02-28 | 2024-03-12 | The Procter & Gamble Company | Method of using nanofiltration and reverse osmosis to remove chemical contaminants |
| US12330958B2 (en) | 2020-02-28 | 2025-06-17 | The Procter & Gamble Company | Method of using nanofiltration and reverse osmosis to remove chemical contaminants |
| US12509363B2 (en) | 2020-02-28 | 2025-12-30 | The Procter & Gamble Company | Method to remove chemical contaminants |
| CN113913611A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-01-11 | 湖南博溥立材料科技有限公司 | 一种分离富集高盐溶液中镓的盐块提纯的固液分离装置 |
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