JP2011183298A - Method for recycling silane coupling agent-containing solution and method for producing silane coupling agent by using the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シランカップリング剤を含む溶液再資源化方法およびそれを用いたシランカップリング剤の製造方法に関する。 The present invention relates to a solution recycling method including a silane coupling agent and a method for producing a silane coupling agent using the solution recycling method.
近年、薄型、軽量、低消費電力といった特徴から、液晶パネルを用いた液晶テレビなどの家電製品、パソコン、携帯端末などの製品が急速に普及しており、さらに、液晶パネルを使用した製品の画面サイズの大型化も進行している。これにより、液晶パネルの生産量が急激に増加している。 In recent years, home appliances such as liquid crystal televisions using liquid crystal panels, personal computers, mobile terminals, and other products have rapidly spread due to the features such as thinness, light weight, and low power consumption. Furthermore, the screens of products that use liquid crystal panels The size is also increasing. As a result, the production volume of liquid crystal panels is rapidly increasing.
液晶パネルの生産量の増加に伴い、製造に用いられる部品、材料の使用量が増加し、製造工程から排出される排出物の量も急激に増加している。これら排出物は、ガラス基板、光学フィルムなどの樹脂類、固形物だけではなく、廃液の量も増加傾向にある。 With the increase in production of liquid crystal panels, the amount of parts and materials used for manufacturing is increasing, and the amount of emissions discharged from the manufacturing process is also increasing rapidly. These discharged substances are not only in the form of glass substrates and optical films, solid substances but also in the amount of waste liquid.
シランカップリング剤は、無機物と結合する官能基と、有機物と結合する官能基とを有し、無機材料と有機材料の橋渡しの役割をする材料として幅広く用いられている。このようなシランカップリング剤は、フィラー充填型無機−有機複合材料、接着剤、エラストマー、塗料、シラン架橋樹脂などに利用され、FRP(ガラス繊維強化プラスチック)のガラス繊維とプラスチック界面の界面改質剤としても用いられる。液晶パネルの製造工程においても、有機材料と無機材料の密着性を向上させるためにシランカップリング剤が用いられており、液晶パネル生産量の増加とともにシランカップリング剤の使用量およびシランカップリング剤を含む廃液の量も増加傾向にある。 A silane coupling agent has a functional group that binds to an inorganic substance and a functional group that binds to an organic substance, and is widely used as a material that acts as a bridge between an inorganic material and an organic material. Such silane coupling agents are used in filler-filled inorganic-organic composite materials, adhesives, elastomers, paints, silane cross-linked resins, etc., and interface modification of FRP (glass fiber reinforced plastic) glass fibers and plastic interfaces. Also used as an agent. In the manufacturing process of liquid crystal panels, silane coupling agents are used to improve the adhesion between organic and inorganic materials, and the amount of silane coupling agents used and the amount of silane coupling agents increase with the increase in liquid crystal panel production. The amount of effluents containing is also increasing.
たとえば特開平8−150389号公報(特許文献1)には、シランカップリング剤の製造工程で排出される廃液から、シランカップリング剤を除去し、有用な薬液を回収する方法が開示されている。特許文献1に記載された方法では、シランカップリング剤を含有するエチレンジアミン塩酸塩溶液を活性炭と接触させ、シランカップリング剤を吸着除去し、エチレンジアミン水溶液を回収する。また特許文献1に記載された方法では、シランカップリング剤が吸着した活性炭は焼却処分されるか、または、有機溶剤により活性炭からシランカップリングが脱着回収される。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-150389 (Patent Document 1) discloses a method of removing a silane coupling agent from a waste liquid discharged in a production process of a silane coupling agent and recovering a useful chemical solution. . In the method described in Patent Document 1, an ethylenediamine hydrochloride solution containing a silane coupling agent is brought into contact with activated carbon, the silane coupling agent is adsorbed and removed, and an ethylenediamine aqueous solution is recovered. In the method described in Patent Document 1, the activated carbon adsorbed by the silane coupling agent is incinerated, or the silane coupling is desorbed and recovered from the activated carbon with an organic solvent.
循環型社会の形成が求められる中、増加傾向にある液晶パネルの製造工程から排出される排出物についても、再び資源として有効に利用することが求められている。近年生産量が急増している液晶パネルの製造工程から排出されるシランカップリング剤を含む廃液についても、資源を有効に利用する観点から、シランカップリング剤を分離し、前記廃液の溶媒を回収し、液晶パネル製造工程で再び利用することが望まれる。 While the formation of a recycling-oriented society is demanded, the waste discharged from the liquid crystal panel manufacturing process, which is increasing, is also required to be effectively used again as a resource. With regard to waste liquids containing silane coupling agents discharged from the manufacturing process of liquid crystal panels whose production volume has been increasing rapidly in recent years, from the viewpoint of effectively using resources, the silane coupling agent is separated and the solvent of the waste liquid is recovered. However, it is desired to use it again in the liquid crystal panel manufacturing process.
現在、人口増加、経済発展により世界的に水資源の不足が進行しており、工業製品の製造工程で使用される水資源についても、使用後に再び資源として有効に利用することが望まれている。このため、廃液におけるシランカップリング剤の溶媒が水(好適には純水)である場合には、これを再利用することは特に有用であると考えられる。 Currently, a shortage of water resources is progressing globally due to population growth and economic development, and it is hoped that water resources used in the manufacturing process of industrial products will be effectively reused as resources after use. . For this reason, when the solvent of the silane coupling agent in the waste liquid is water (preferably pure water), it is considered to be particularly useful to reuse it.
しかしながら、液晶パネルなどの電気電子機器の製造工程から排出されるシランカップリング剤を含む廃液は、産業廃棄物として焼却などの処理がされており、再資源化する技術は開示されていない。 However, the waste liquid containing the silane coupling agent discharged from the manufacturing process of electrical and electronic equipment such as liquid crystal panels is incinerated as industrial waste, and no technology for recycling is disclosed.
上述した特許文献1に記載された方法でも、活性炭は焼却処分した場合には、産業廃棄物の増加につながるとともに、焼却時に二酸化炭素が発生するといった問題がある。また、有機溶媒を使用しシランカップリング剤を脱着回収した場合には、有機溶媒を含む廃液が発生し、処理に多大なエネルギーを使用するため二酸化炭素の排出を伴い、環境に対する負荷が大きくなる。 Even in the method described in Patent Document 1 described above, when activated carbon is incinerated, there is a problem that carbon dioxide is generated during incineration as well as an increase in industrial waste. In addition, when the silane coupling agent is desorbed and recovered using an organic solvent, a waste liquid containing the organic solvent is generated, and a large amount of energy is used for the treatment. .
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、多大なエネルギーを使用せず、かつ廃棄物を発生させることなく、シランカップリング剤を含む溶液からシランカップリング剤を分離し、回収して再生利用するとともに、シランカップリング剤が除去された溶媒(好適には純水)を回収する方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to use a solution containing a silane coupling agent without using a great deal of energy and without generating waste. It is intended to provide a method for recovering a solvent (preferably pure water) from which a silane coupling agent has been removed while separating, recovering and recycling the silane coupling agent.
本発明は、シランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法であって、シランカップリング剤を含む溶液をイオン交換体と接触させ、シランカップリング剤をイオン交換体に吸着させる吸着工程を含むことを特徴とする。 The present invention is a method for recycling a solution containing a silane coupling agent, and includes an adsorption step in which a solution containing a silane coupling agent is brought into contact with an ion exchanger and the silane coupling agent is adsorbed on the ion exchanger. It is characterized by that.
本発明に用いられるイオン交換体はカルボン酸およびスルホン酸の少なくともいずれかを交換基とするイオン交換体を含有するものであることが好ましい。 The ion exchanger used in the present invention preferably contains an ion exchanger having at least one of carboxylic acid and sulfonic acid as an exchange group.
本発明の再資源化方法は、シランカップリング剤を吸着させたイオン交換体を強酸性溶液と接触させ、イオン交換体からシランカップリング剤を脱着させるとともにイオン交換体を再生させる脱着再生工程を含むことが好ましい(以下、この場合を「再資源化方法A」と呼称する。)。 The recycling method of the present invention comprises a desorption regeneration step in which an ion exchanger adsorbed with a silane coupling agent is brought into contact with a strongly acidic solution to desorb the silane coupling agent from the ion exchanger and regenerate the ion exchanger. It is preferable to include (hereinafter, this case is referred to as “recycling method A”).
本発明の再資源化方法はまた、シランカップリング剤を吸着させたイオン交換体を強塩基性溶液と接触させ、イオン交換体からシランカップリング剤を脱着させる脱着工程を含んでいてもよい(以下、この場合を「再資源化方法B」と呼称する。)。再資源化方法Bにおいて、シランカップリング剤を脱着させた後のイオン交換体を強酸性溶液と接触させイオン交換体を再生させる再生工程をさらに含むことが、好ましい。 The recycling method of the present invention may also include a desorption step of bringing the ion exchanger adsorbed with the silane coupling agent into contact with a strongly basic solution and desorbing the silane coupling agent from the ion exchanger ( Hereinafter, this case is referred to as “recycling method B”.) In the recycling method B, it is preferable to further include a regeneration step in which the ion exchanger after desorption of the silane coupling agent is brought into contact with a strongly acidic solution to regenerate the ion exchanger.
本発明の再資源化方法Aは、電気透析装置を用いて、前記脱着再生工程で得られたシランカップリング剤と強酸性溶液との混合溶液からシランカップリング剤を分離し、回収する、シランカップリング剤回収工程をさらに含むことが、好ましい。この場合、複数の隔膜で陽極と陰極の間を陽極槽と1以上の中間槽と陰極槽とに分離した電気透析装置を用い、陽極槽および中間槽に水を供給し、陰極槽に前記脱着再生工程で得られた混合溶液を供給するようにすることが好ましい。 The recycling method A of the present invention uses an electrodialyzer to separate and recover a silane coupling agent from a mixed solution of a silane coupling agent and a strongly acidic solution obtained in the desorption regeneration step. It is preferable to further include a coupling agent recovery step. In this case, using an electrodialysis apparatus in which the anode and cathode are separated into an anode tank and one or more intermediate tanks and a cathode tank by using a plurality of diaphragms, water is supplied to the anode tank and the intermediate tank, and the desorption is performed on the cathode tank. It is preferable to supply the mixed solution obtained in the regeneration step.
また本発明の再資源化方法Bでは、電気透析装置を用いて、前記脱着工程で得られたシランカップリング剤と強塩基性溶液との混合溶液からシランカップリング剤を分離し、回収する、シランカップリング剤回収工程をさらに含むことが、好ましい。この場合、隔膜で陽極と陰極の間を分離した電気透析装置を用い、陽極側に前記脱着工程で得られた混合溶液を供給するようにすることが好ましい。 Further, in the recycling method B of the present invention, using an electrodialysis apparatus, the silane coupling agent is separated from the mixed solution of the silane coupling agent and the strongly basic solution obtained in the desorption step, and recovered. It is preferable to further include a silane coupling agent recovery step. In this case, it is preferable to use an electrodialysis apparatus in which the anode and the cathode are separated by a diaphragm and supply the mixed solution obtained in the desorption process to the anode side.
本発明の再資源化方法Bではまた、電気透析装置を用いて、前記再生工程で得られた強塩基性溶液と強酸性溶液との混合溶液から強塩基性溶液および強酸性溶液をそれぞれ分離し、回収する酸・塩基回収工程をさらに含むことが、好ましい。この場合、複数の隔膜で陽極と陰極との間を陽極槽と1以上の中間槽と陰極槽とに分離した電気透析装置を用い、陽極槽および陰極槽に水を供給し、中間槽に前記再生工程で得られた混合溶液を供給するようにすることが好ましい。 In the recycling method B of the present invention, the strongly basic solution and the strongly acidic solution are separated from the mixed solution of the strongly basic solution and the strongly acidic solution obtained in the regeneration step using an electrodialyzer. It is preferable to further include an acid / base recovery step for recovery. In this case, using an electrodialysis apparatus in which the anode and the cathode are separated into an anode tank and one or more intermediate tanks and a cathode tank with a plurality of diaphragms, water is supplied to the anode tank and the cathode tank, It is preferable to supply the mixed solution obtained in the regeneration step.
本発明の再資源化方法におけるシランカップリング剤は、アミノ系シランカップリング剤であることが、好ましい。 The silane coupling agent in the recycling method of the present invention is preferably an amino silane coupling agent.
本発明はさらに、上述した本発明のシランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法を含む、シランカップリング剤の製造方法についても提供する。 The present invention further provides a method for producing a silane coupling agent, including the above-described method for recycling a solution containing the silane coupling agent of the present invention.
本発明によれば、シランカップリング剤を含む溶液から、多大なエネルギーを消費することなく、廃棄物を発生させることなく効率的に溶媒(好適には純水)を回収できるとともに、効率的にシランカップリング剤を回収でき、さらには廃棄物を発生させない、シランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法、ならびに当該方法を用いたシランカップリング剤の製造方法が提供される。 According to the present invention, a solvent (preferably pure water) can be efficiently recovered from a solution containing a silane coupling agent without consuming a great deal of energy and without generating waste. Provided are a method for recycling a solution containing a silane coupling agent that can recover the silane coupling agent and that does not generate waste, and a method for producing a silane coupling agent using the method.
本発明のシランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法は、シランカップリング剤を含む溶液をイオン交換体と接触させ、シランカップリング剤をイオン交換体に吸着させる吸着工程を含むことを特徴とする。このような本発明の再資源化方法によれば、シランカップリング剤を含む溶液から、多大なエネルギーを消費することなく、廃棄物を発生させることなく効率的に溶媒(好適には純水)を回収できるとともに、効率的にシランカップリング剤を回収でき、廃棄物を発生させないという効果が奏される。 The method for recycling a solution containing a silane coupling agent according to the present invention includes an adsorption step in which a solution containing a silane coupling agent is brought into contact with an ion exchanger and the silane coupling agent is adsorbed on the ion exchanger. And According to such a recycling method of the present invention, a solvent (preferably pure water) is efficiently produced from a solution containing a silane coupling agent without consuming a great deal of energy and without generating waste. As a result, the silane coupling agent can be efficiently recovered and waste is not generated.
液晶パネルは、無機材料と有機材料を複雑に組み合わせた構造をしており、その製造工程において、無機物と有機物の橋渡しをするシランカップリング剤が使用されている。製造プロセスへの適合性から、液晶パネルの生産量増加に伴い、シランカップリング剤を含む廃液(以下、単に「廃液」と呼称する。)の量が増加しており、該廃液からシランカップリング剤を回収するとともに、水資源を回収することが求められている。本発明のシランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法は、液晶パネル製造工程で排出される廃液に好適に適用することができる。また、本発明のシランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法は、液晶パネル製造工程以外にも、半導体製造工程、塗料製造工程、FRP製造工程などで排出される廃液にも好適に適用することができる。 The liquid crystal panel has a structure in which an inorganic material and an organic material are combined in a complicated manner, and a silane coupling agent that bridges the inorganic material and the organic material is used in the manufacturing process. Due to the adaptability to the manufacturing process, the amount of waste liquid containing a silane coupling agent (hereinafter simply referred to as “waste liquid”) has increased with the increase in production of liquid crystal panels. It is required to recover the water resources as well as the agent. The method for recycling a solution containing the silane coupling agent of the present invention can be suitably applied to the waste liquid discharged in the liquid crystal panel manufacturing process. The method for recycling a solution containing a silane coupling agent of the present invention is also suitably applied to waste liquid discharged in a semiconductor manufacturing process, a paint manufacturing process, an FRP manufacturing process, etc. in addition to a liquid crystal panel manufacturing process. be able to.
シランカップリング剤は、下記一般式(I)で表される構造を有する。 The silane coupling agent has a structure represented by the following general formula (I).
上記一般式(I)に示されるように、シランカップリング剤は、加水分解基ORと有機官能基Yを有し、加水分解基はガラス繊維、フィラー、金属などの無機材料との反応性が高く、有機官能基は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマーなどの有機材料との反応性が高い。一般式(I)中、Rはメチルまたはエチルなどのアルコキシ基、アセトキシ基などである。この加水分解基が水溶液中の水分、大気中の水分などにより加水分解され、反応性の高いシラノール基(Si−OH基)を生成する。また、図中Yで示される有機官能基は、アミノ基(−NH2)、ビニル基(H2C=CH−)などである。 As shown in the above general formula (I), the silane coupling agent has a hydrolyzable group OR and an organic functional group Y, and the hydrolyzable group has reactivity with inorganic materials such as glass fiber, filler, and metal. The organic functional groups are highly reactive with organic materials such as thermoplastic resins, thermosetting resins, and elastomers. In general formula (I), R represents an alkoxy group such as methyl or ethyl, an acetoxy group, or the like. This hydrolyzable group is hydrolyzed by moisture in the aqueous solution, moisture in the air, etc., and a highly reactive silanol group (Si—OH group) is generated. In addition, the organic functional group represented by Y in the figure is an amino group (—NH 2 ), a vinyl group (H 2 C═CH—), or the like.
本発明におけるシランカップリング剤は、水溶液中で電荷を帯び、その性質を利用しイオン交換体で容易に分離できるため、下記式で示されるようなアミノ系シランカップリング剤であることが好ましい。 The silane coupling agent in the present invention is preferably an amino silane coupling agent represented by the following formula because it is charged in an aqueous solution and can be easily separated by an ion exchanger using its properties.
アミノ系シランカップリング剤は、具体的には、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(H2NC3H6Si(OCH3)3)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(H2NC3H6Si(OC2H5)3)、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン(H2NC2H4NHC3H6Si(OCH3)3)が挙げられる。 Specifically, amino-based silane coupling agents include 3-aminopropyltrimethoxysilane (H 2 NC 3 H 6 Si (OCH 3 ) 3 ), 3-aminopropyltriethoxysilane (H 2 NC 3 H 6 Si). (OC 2 H 5 ) 3 ), 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane (H 2 NC 2 H 4 NHC 3 H 6 Si (OCH 3 ) 3 ).
本発明における吸着工程に用いられるイオン交換体としては、ビーズ状のイオン交換樹脂、繊維状のイオン交換繊維などが挙げられる。電荷を持つシランカップリング剤を容易に吸着することができ、酸性または塩基性溶液を使用することでシランカップリング剤をイオン交換体から脱着可能であり、さらに酸性溶液をもとのイオン交換体をもとのイオン形に再生することが可能となることから、本発明におけるイオン交換体は、カルボン酸およびスルホン酸の少なくともいずれかを交換基とするものを用いることが好ましい。このようなイオン交換体として、たとえば、カルボン酸基を交換基とする弱酸性型のカチオン交換樹脂、スルホン酸基を交換基とする強酸性型のカチオン交換樹脂、スルホン酸基を交換基とする強酸性カチオン交換繊維が挙げられる。カルボン酸基を有する弱酸性型のカチオン交換樹脂としては、たとえば、ダイヤイオンWK10(三菱化学(株)製)、ダイヤイオンWK11(三菱化学(株)製)、アンバーライトIRC76(Rohm and Haas社製)などの市販品を用いることができる。また、スルホン酸基を有する強酸性型のカチオン交換樹脂としては、たとえば、ダイヤイオンSK1B(三菱化学(株)製)、ダイヤイオンSK110(三菱化学(株)製)、アンバーライトIR120B(Rohm and Haas社製)などの市販品を用いることができる。スルホン酸基を有する強酸性カチオン交換繊維としては、たとえば、IEF−SC((株)ニチビ製)などの市販品を用いることができる。中でも、強酸性溶液により樹脂からシランカップリング剤を容易に脱着回収することができ、さらにH形に再生することが可能となることから、カルボン酸を交換基とする弱酸性型のカチオン交換樹脂を用いることがより好ましい。以下、イオン交換体としてカルボン酸基を有する弱酸性のカチオン交換樹脂を用いた例について具体的に説明する。イオン交換体として、以下の例に限定されるものではなく、スルホン酸基を交換基とする強酸性型のカチオン交換樹脂、スルホン酸基を交換基とする強酸性カチオン交換繊維を使用することができる。 Examples of the ion exchanger used in the adsorption step in the present invention include bead-shaped ion exchange resins and fibrous ion-exchange fibers. Charged silane coupling agent can be easily adsorbed, and the silane coupling agent can be desorbed from the ion exchanger by using an acidic or basic solution. Therefore, it is preferable to use an ion exchanger having at least one of carboxylic acid and sulfonic acid as an exchange group. Examples of such ion exchangers include weakly acidic cation exchange resins having carboxylic acid groups as exchange groups, strongly acidic cation exchange resins having sulfonic acid groups as exchange groups, and sulfonic acid groups as exchange groups. A strong acid cation exchange fiber is mentioned. Examples of weakly acidic cation exchange resins having a carboxylic acid group include Diaion WK10 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion WK11 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and Amberlite IRC76 (manufactured by Rohm and Haas). ) Etc. can be used. Examples of strongly acidic cation exchange resins having a sulfonic acid group include Diaion SK1B (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion SK110 (Mitsubishi Chemical Corporation), Amberlite IR120B (Rohm and Haas). Commercially available products such as those manufactured by the company) can be used. Commercially available products such as IEF-SC (manufactured by Nichibi Corporation) can be used as the strong acid cation exchange fiber having a sulfonic acid group. Above all, the silane coupling agent can be easily desorbed and recovered from the resin with a strong acidic solution, and can be regenerated into H form. It is more preferable to use Hereinafter, the example using the weakly acidic cation exchange resin which has a carboxylic acid group as an ion exchanger is demonstrated concretely. The ion exchanger is not limited to the following examples, and a strongly acidic cation exchange resin having a sulfonic acid group as an exchange group or a strongly acidic cation exchange fiber having a sulfonic acid group as an exchange group may be used. it can.
吸着工程におけるシランカップリング剤を含む溶液と、カチオン交換樹脂との接触方法としては、たとえば、カラムにカチオン交換樹脂を充填し、カラムに溶液を通液する方法がある。このとき、通液速度としては、空間速度で1〜50/hが好ましい。 As a method of contacting the solution containing the silane coupling agent and the cation exchange resin in the adsorption step, for example, there is a method of filling the column with the cation exchange resin and passing the solution through the column. At this time, the liquid flow rate is preferably 1 to 50 / h in space velocity.
シランカップリング剤は、たとえば、以下に示すように、溶液中でアミノ基に水素イオンが配位し、正の電荷を帯びカチオンの性質を示す。 In the silane coupling agent, for example, as shown below, a hydrogen ion is coordinated to an amino group in a solution and has a positive charge and exhibits a cation property.
したがって、シランカップリング剤をカチオン交換樹脂と接触させた場合、負の電荷を持つカチオン交換樹脂の交換基と引き合い、以下のようにしてシランカップリング剤がカチオン交換樹脂に吸着する。シランカップリング剤のカチオン交換樹脂への吸着は塩の形であり、カルボン酸基の酸性度が弱い。このように、シランカップリング剤は、後述するように脱着回収しやすい構造で、カチオン交換樹脂に吸着される。 Therefore, when the silane coupling agent is brought into contact with the cation exchange resin, it attracts the exchange group of the cation exchange resin having a negative charge, and the silane coupling agent is adsorbed on the cation exchange resin as follows. Adsorption of the silane coupling agent onto the cation exchange resin is in the form of a salt, and the acidity of the carboxylic acid group is weak. Thus, the silane coupling agent is adsorbed to the cation exchange resin with a structure that can be easily desorbed and recovered as described later.
カチオン交換樹脂と接触させた後のシランカップリング剤を含む溶液(廃液)からはシランカップリング剤が除去されており、溶媒(好適には純水)が回収できる。回収された溶媒(好適には純水)は、液晶パネルの製造工程で使用することができる。また、半導体製造や電子回路基板製造などの工業用途に幅広く使用することができる。 The silane coupling agent is removed from the solution (waste liquid) containing the silane coupling agent after contacting with the cation exchange resin, and the solvent (preferably pure water) can be recovered. The recovered solvent (preferably pure water) can be used in the manufacturing process of the liquid crystal panel. Further, it can be widely used for industrial applications such as semiconductor manufacturing and electronic circuit board manufacturing.
カチオン交換樹脂との接触により廃液から除去できるシランカップリング剤の量は、通常、カチオン交換樹脂1Lに対して100g以上である。たとえば、廃液のシランカップリング剤の濃度が1%であれば、カチオン交換樹脂の体積が1Lであれば、10L以上の廃液からシランカップリング剤を除去することができる。また、廃液のシランカップリング剤の濃度が0.1%であれば、カチオン交換樹脂の体積が1Lであれば、100L以上の廃液からシランカップリング剤を除去することができる。 The amount of the silane coupling agent that can be removed from the waste liquid by contact with the cation exchange resin is usually 100 g or more with respect to 1 L of the cation exchange resin. For example, if the concentration of the silane coupling agent in the waste liquid is 1%, if the volume of the cation exchange resin is 1 L, the silane coupling agent can be removed from 10 L or more of the waste liquid. Further, if the concentration of the silane coupling agent in the waste liquid is 0.1%, the silane coupling agent can be removed from 100 L or more of the waste liquid if the volume of the cation exchange resin is 1 L.
本発明のシランカップリング剤を含む溶液の再資源化方法は、上述した吸着工程と脱着再生工程とを含む第1の方法(再資源化方法A)と、上述した吸着工程と脱着工程と再生工程とを含む第2の方法(再資源化方法B)とに大きく分けられる。以下、再資源化方法A、Bについて場合を分けて、詳細に説明する。 The solution recycling method including the silane coupling agent of the present invention includes the first method (recycling method A) including the adsorption step and desorption regeneration step described above, and the adsorption step, desorption step, and regeneration described above. And a second method (recycling method B) including processes. Hereinafter, the recycling methods A and B will be described in detail separately.
図1は、本発明の再資源化方法Aの好ましい一例を模式的に示すフローチャートである。図1に示す例の本発明の再資源化方法Aでは、まず、上述した吸着工程(ステップA−1)において、シランカップリング剤を含む溶液をイオン交換体と接触させ、シランカップリング剤をイオン交換体に吸着させ、シランカップリング剤を除去した溶媒(純水)を回収する。 FIG. 1 is a flowchart schematically showing a preferred example of the recycling method A of the present invention. In the recycling method A of the present invention shown in FIG. 1, first, in the adsorption step (step A-1) described above, the solution containing the silane coupling agent is brought into contact with the ion exchanger, and the silane coupling agent is used. A solvent (pure water) from which the silane coupling agent has been removed by adsorption onto the ion exchanger is recovered.
再資源化方法Aでは、続く脱着再生工程(ステップA−2)で、シランカップリング剤を吸着させたイオン交換体を強酸性溶液と接触させ、イオン交換体からシランカップリング剤を脱着させるとともにイオン交換体をH形に再生させる。強酸としては、たとえば、塩酸などを用いることができる。イオン交換体としてカルボン酸基を有する弱酸性カチオン交換樹脂を用いた場合、シランカップリング剤とカチオン交換樹脂とは上述したように塩を形成するように結合している。シランカップリング剤が吸着したカチオン交換樹脂に、たとえば、塩酸と接触させたときに、下記に示すようにシランカップリング剤とH+イオンが置換され、シランカップリング剤がカチオン交換樹脂から脱着する。これにより、シランカップリング剤を濃縮回収することができる。また、カチオン交換樹脂に吸着されない塩酸も存在し、そのまま回収される。 In the recycling method A, in the subsequent desorption regeneration step (step A-2), the ion exchanger adsorbed with the silane coupling agent is brought into contact with a strongly acidic solution to desorb the silane coupling agent from the ion exchanger. The ion exchanger is regenerated to H form. As the strong acid, for example, hydrochloric acid or the like can be used. When a weakly acidic cation exchange resin having a carboxylic acid group is used as the ion exchanger, the silane coupling agent and the cation exchange resin are bonded so as to form a salt as described above. For example, when the cation coupling resin adsorbed to the silane coupling agent is brought into contact with hydrochloric acid, the silane coupling agent and H + ions are substituted as shown below, and the silane coupling agent is desorbed from the cation exchange resin. . Thereby, the silane coupling agent can be concentrated and recovered. There is also hydrochloric acid that is not adsorbed by the cation exchange resin and is recovered as it is.
脱着回収工程に用いる強酸性溶液の濃度は、0.01〜5.0Nの範囲内であるのが好ましく、0.1〜1.0Nの範囲内であるのがより好ましい。強酸性溶液の濃度が0.01N未満のときは、脱着に必要な強塩基性溶液の量が多くなってしまう。強酸性溶液の濃度が5.0Nより大きいときはカチオン交換樹脂の劣化が大きくなってしまう。強酸性溶液の液量としては、カチオン交換樹脂の体積の1〜5倍接触させることが好ましい。このようにして、シランカップリング剤が濃縮され、シランカップリング剤と強酸性溶液との混合溶液が回収される。 The concentration of the strongly acidic solution used in the desorption recovery step is preferably within a range of 0.01 to 5.0N, and more preferably within a range of 0.1 to 1.0N. When the concentration of the strongly acidic solution is less than 0.01 N, the amount of the strongly basic solution necessary for desorption increases. When the concentration of the strongly acidic solution is greater than 5.0N, the cation exchange resin is greatly deteriorated. The amount of the strongly acidic solution is preferably 1 to 5 times the volume of the cation exchange resin. In this way, the silane coupling agent is concentrated, and a mixed solution of the silane coupling agent and the strongly acidic solution is recovered.
カチオン交換樹脂からのシランカップリング剤の脱着再生に使用する強酸性溶液の量は、1回のイオン交換処理で処理できる廃液の量に比べ少なく、効率的な純水の回収と、樹脂の再生と、シランカップリング剤の回収および濃縮が可能である。 The amount of the strongly acidic solution used for desorption regeneration of the silane coupling agent from the cation exchange resin is less than the amount of waste liquid that can be processed by one ion exchange treatment, and efficient recovery of pure water and resin regeneration And the silane coupling agent can be recovered and concentrated.
脱着再生工程により、カチオン交換樹脂はH形となり、再び吸着工程の操作においてシランカップリング剤を吸着することができる。 By the desorption regeneration process, the cation exchange resin becomes H-form, and the silane coupling agent can be adsorbed again in the operation of the adsorption process.
本発明の再資源化方法Aは、図1に示す例のように、脱着工程(ステップA−2)の後、シランカップリング剤回収工程(ステップA−3)をさらに含むことが好ましい。再資源化方法Aにおけるシランカップリング剤回収工程では、電気透析装置を用いて、前記脱着再生工程で得られたシランカップリング剤と強酸性溶液との混合溶液からシランカップリング剤を回収する。 As shown in the example shown in FIG. 1, the recycling method A of the present invention preferably further includes a silane coupling agent recovery step (step A-3) after the desorption step (step A-2). In the silane coupling agent recovery step in the recycling method A, the silane coupling agent is recovered from the mixed solution of the silane coupling agent and the strong acid solution obtained in the desorption regeneration step using an electrodialysis apparatus.
再資源化方法Aにおける電気透析の具体的な方法としては、複数の隔膜で陽極と陰極の間を陽極槽と複数の中間槽と陰極槽とに分離した電気透析装置を用い、陽極槽および中間槽に水を供給し、陰極槽に前記脱着再生工程で得られた混合溶液を供給するようにすることが、好ましい。ここで、図2は、本発明の再資源化方法Aの脱着再生工程における強酸として塩酸を用いた場合の電気透析の一例を模式的に示す図である。図2には、たとえば、陽極2と陰極3とを備え、隔膜4,5で3槽に分離された電解槽1を備える電気透析装置を用いる例が示されている。隔膜4,5で仕切られた3槽のうち、陽極2のある側を陽極槽6、陰極3のある側を陰極槽7、陽極槽6と陰極槽7の間の槽を中間槽8と呼ぶことにする。
As a specific method of electrodialysis in the recycling method A, an electrodialysis apparatus in which a gap between an anode and a cathode is separated into an anode tank, a plurality of intermediate tanks, and a cathode tank with a plurality of diaphragms is used. It is preferable to supply water to the tank and supply the mixed solution obtained in the desorption / regeneration process to the cathode tank. Here, FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of electrodialysis when hydrochloric acid is used as a strong acid in the desorption regeneration step of the recycling method A of the present invention. FIG. 2 shows an example in which an electrodialysis apparatus including an electrolytic cell 1 including an
中間槽8および陽極槽6に水を供給し、陰極槽7にシランカップリング剤と塩酸との混合溶液を供給する。隔膜としては、陽極槽6と中間槽8の間の隔膜4としてはカチオン交換膜を好適に用いることができる。陰極槽7と中間槽8の間の隔膜5としてはアニオン交換膜が好適に用いられ、また、メンブレンフィルター、UF膜、素焼き板なども好適に用いることができる。
Water is supplied to the
脱着再生工程で得られたシランカップリング剤と強酸性溶液との混合溶液中には、たとえば強酸が塩酸である場合には、シランカップリング剤、Cl-イオン、H+イオン、OH-イオンが存在する。中間槽および陽極槽には、H+イオンおよびOH-イオンが存在する。陽極2と陰極3の間に電圧を印加すると、陰極槽7の混合溶液中のシランカップリング剤およびH+イオンは陰極方向に引き寄せられ、陰極3において2H++2e-→H2の反応が起こり、水素が発生する。シランカップリング剤は、陰極槽7に滞留する。これにより、陰極槽7にシランカップリング剤が回収される。回収されたシランカップリング剤は、たとえば、液晶パネル製造工程や半導体製造工程で再利用することができる。
In the mixed solution of the silane coupling agent and strong acid solution obtained in the desorption regeneration step, for example, when the strong acid is hydrochloric acid, the silane coupling agent, Cl − ion, H + ion, and OH − ion are present. Exists. H + ions and OH − ions are present in the intermediate tank and the anode tank. When a voltage is applied between the
陰極槽7の混合溶液のCl-イオンおよびOH-イオンは、陽極2側に引き寄せられ、隔膜5としてアニオン交換膜を用いた場合には、中間槽8へ移動する。中間槽8と陽極槽6との間の隔膜4としてカチオン交換膜を用いた場合には、Cl-イオンおよびOH-イオンは隔膜4を通過して中間槽8から陽極槽6へ移動することができず、中間槽8に滞留する。
Cl − ions and OH − ions in the mixed solution in the cathode chamber 7 are attracted to the
陽極槽6中のH+イオンは、陰極3側へ引き寄せられ、隔膜4としてカチオン交換膜を用いた場合にはこれを通過し、中間槽8へ移動する。さらに陰極3側へ引き寄せられるが、中間槽8と陰極槽7の間の隔膜5としてアニオン交換膜を用いた場合には、H+イオンはこれを通過できず、中間槽8に留まる。こうして、中間槽8には塩酸が回収される。回収した塩酸は、上述の脱着再生工程で再び使用することができる。
H + ions in the anode tank 6 are attracted to the
一方、陽極2では、4OH-→O2+2H2O+4e-の反応により、酸素が発生する。陽極槽6中には水が回収できる。
On the other hand, in the
また図3は、本発明の再資源化方法Bの好ましい一例を模式的に示すフローチャートである。図3に示す例の本発明の再資源化方法Bでは、まず、吸着工程(ステップB−1)において、シランカップリング剤を含む溶液をイオン交換体と接触させ、シランカップリング剤をイオン交換体に吸着させ、シランカップリング剤を除去した溶媒(純水)を回収する。この吸着工程は、再資源化方法Aにおける吸着工程(ステップA−1)と同じであり、詳細は上述したとおりである。 FIG. 3 is a flowchart schematically showing a preferred example of the recycling method B of the present invention. In the recycling method B of the example of the present invention shown in FIG. 3, first, in the adsorption step (step B-1), the solution containing the silane coupling agent is brought into contact with the ion exchanger, and the silane coupling agent is ion-exchanged. The solvent (pure water) that is adsorbed on the body and from which the silane coupling agent has been removed is recovered. This adsorption process is the same as the adsorption process (step A-1) in the recycling method A, and the details are as described above.
再資源化方法Bでは、続く脱着工程(ステップB−2)で、シランカップリング剤を吸着させたイオン交換体を強塩基性溶液と接触させ、イオン交換体からシランカップリング剤を脱着させる。強塩基としては、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを用いることができる。イオン交換体として、カルボン酸基を有する弱酸性カチオン交換樹脂を用いた場合、上述したように塩を形成するようにシランカップリング剤とカチオン交換樹脂とが結合している。シランカップリング剤が吸着したカチオン交換樹脂に、強塩基性溶液としてたとえば水酸化ナトリウム溶液を接触させた場合に、以下に示すようにシランカップリング剤とNa+イオンが置換され、シランカップリング剤がカチオン交換樹脂から脱着する。これにより、シランカップリング剤を濃縮回収することができる。また、カチオン交換樹脂に吸着されない水酸化ナトリウムも存在し、このような水酸化ナトリウムはそのまま回収される。 In the recycling method B, in the subsequent desorption step (step B-2), the ion exchanger on which the silane coupling agent is adsorbed is brought into contact with a strongly basic solution, and the silane coupling agent is desorbed from the ion exchanger. As a strong base, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. can be used, for example. When a weakly acidic cation exchange resin having a carboxylic acid group is used as the ion exchanger, the silane coupling agent and the cation exchange resin are bonded so as to form a salt as described above. When, for example, a sodium hydroxide solution is brought into contact with the cation exchange resin on which the silane coupling agent is adsorbed as a strongly basic solution, the silane coupling agent and Na + ions are substituted as shown below, and the silane coupling agent Desorbs from the cation exchange resin. Thereby, the silane coupling agent can be concentrated and recovered. There is also sodium hydroxide that is not adsorbed by the cation exchange resin, and such sodium hydroxide is recovered as it is.
再資源化方法Bにおける脱着工程に用いる強塩基性溶液の濃度としては、0.01〜5.0Nであるのが好ましく、0.1〜1.0Nであるのがより好ましい。強塩基性溶液の濃度が0.01N未満のときは、脱着に必要な強塩基性溶液の量が多くなってしまう。強塩基性溶液の濃度が5.0Nより大きいときはカチオン交換樹脂の劣化が大きくなってしまう。強塩基性溶液の液量としては、カチオン交換樹脂体積の1〜10倍接触させることが好ましい。このようにして、シランカップリング剤が濃縮され、シランカップリング剤と強塩基性溶液との混合溶液が回収される。 The concentration of the strongly basic solution used in the desorption step in the recycling method B is preferably 0.01 to 5.0N, and more preferably 0.1 to 1.0N. When the concentration of the strongly basic solution is less than 0.01 N, the amount of the strongly basic solution necessary for desorption increases. When the concentration of the strongly basic solution is higher than 5.0N, the deterioration of the cation exchange resin is increased. The amount of the strongly basic solution is preferably 1 to 10 times the cation exchange resin volume. In this way, the silane coupling agent is concentrated, and a mixed solution of the silane coupling agent and the strongly basic solution is recovered.
本発明の再資源化方法Bは、図3に示す例のように、脱着工程(ステップB−2)の後、シランカップリング剤回収工程(ステップB−3)をさらに含むことが好ましい。再資源化方法Bにおけるシランカップリング剤回収工程では、電気透析装置を用いて、前記脱着工程で得られたシランカップリング剤と強塩基性溶液との混合溶液からシランカップリング剤を分離し、回収する。 As shown in the example shown in FIG. 3, the recycling method B of the present invention preferably further includes a silane coupling agent recovery step (step B-3) after the desorption step (step B-2). In the silane coupling agent recovery step in the recycling method B, using an electrodialyzer, the silane coupling agent is separated from the mixed solution of the silane coupling agent and the strongly basic solution obtained in the desorption step, to recover.
再資源化方法Bにおける電気透析の具体的な方法としては、隔膜で陽極と陰極の間を分離した電気透析装置を用い、陽極側に前記脱着工程で得られた混合溶液を供給するようにすることが、好ましい。ここで、図4は、本発明の再資源化方法Bの脱着工程における強塩基として水酸化ナトリウムを用いた場合のシランカップリング剤回収工程における電気透析の一例を模式的に示す図である。図4には、たとえば、陽極12と陰極13とを備え、隔膜14で2槽に分離された電解槽11を備える電気透析装置を用いる例が示されている。隔膜14で仕切られた2槽のうち、陽極12のある側を陽極槽15、陰極13のある側を陰極槽16と呼ぶことにする。
As a specific method of electrodialysis in the recycling method B, an electrodialysis apparatus in which the anode and the cathode are separated by a diaphragm is used, and the mixed solution obtained in the desorption process is supplied to the anode side. It is preferable. Here, FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of electrodialysis in the silane coupling agent recovery step when sodium hydroxide is used as the strong base in the desorption step of the recycling method B of the present invention. FIG. 4 shows an example in which an electrodialysis apparatus including an
陰極槽16に水を供給し、陽極槽15に回収されたシランカップリング剤と水酸化ナトリウムとの混合溶液を供給する。隔膜14としては、素焼き板、メンブレンフィルター、UF膜などを好適に用いることができる。
Water is supplied to the cathode tank 16 and a mixed solution of the recovered silane coupling agent and sodium hydroxide is supplied to the
脱着工程で得られたシランカップリング剤と強塩基性溶液との混合溶液中には、たとえば強塩基が水酸化ナトリウムである場合には、Na+イオン、シランカップリング剤(上述のとおり正の電荷をもつ)、H+イオン、OH-イオンが存在する。陰極槽16には、H+イオンおよびOH-イオンが存在する。 In the mixed solution of the silane coupling agent obtained in the desorption step and the strongly basic solution, for example, when the strong base is sodium hydroxide, Na + ions, silane coupling agents (positive as described above, H + ions, OH − ions are present. In the cathode chamber 16, H + ions and OH − ions are present.
陽極12と陰極13との間に電圧を印加すると、カチオンは陰極13に引き寄せられ、アニオンは陽極に引き寄せられる。すなわち、Na+イオン、H+イオン、シランカップリング剤は、陰極13側に引き寄せられる。Na+イオン、H+イオンは、単原子のイオンであり、隔膜14を容易に通過できる。それに対し、シランカップリング剤は正の電荷を帯びているが、たとえば、3−アミノプロピルトリエトキシシランは分子量が221であり、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランは分子量が222であるなど、通常、分子サイズが大きいため、隔膜14を通過することができない。
When a voltage is applied between the
このため陰極13側では、2Na+2H2O+2e-→2NaOH+H2の反応により、水酸化ナトリウムが生成し、水素が発生する。これにより、陰極槽16に水酸化ナトリウムが回収される。回収された水酸化ナトリウムなどを含む強塩基性溶液は、上述の脱着工程で再利用することができる。
Therefore, on the
陽極12側には、OH-イオンが引き寄せられ、4OH-→O2+2H2O+4e-の反応により、酸素が発生する。また、シランカップリング剤は隔膜14を通過できないため、陽極槽15に回収される。回収されたシランカップリング剤は、たとえば、液晶パネル製造工程や半導体製造工程で再利用することができる。
OH − ions are attracted to the
本発明の再資源化方法Bは、図3に示す例のように、脱着工程(ステップB−2)でシランカップリング剤と強塩基性溶液との混合溶液を除去した後のイオン交換体を、再生工程(ステップB−4)にさらに供することが好ましい。再資源化方法Bにおける再生工程では、シランカップリング剤を脱着させた後のイオン交換体を強酸性溶液と接触させイオン交換体を再生させる。再生工程において、強塩基性溶液由来の陽イオンが吸着したカチオン交換樹脂に接触させ、当該陽イオンをカチオン交換樹脂から脱着させるための強酸性溶液における強酸としては、たとえば、塩酸、硫酸、硝酸などを用いることができる。 In the recycling method B of the present invention, the ion exchanger after removing the mixed solution of the silane coupling agent and the strongly basic solution in the desorption step (step B-2) as in the example shown in FIG. Further, it is preferable to further provide the regeneration step (step B-4). In the regeneration step in the recycling method B, the ion exchanger after desorption of the silane coupling agent is brought into contact with a strongly acidic solution to regenerate the ion exchanger. In the regeneration step, the strong acid in the strongly acidic solution for contacting the cation exchange resin adsorbed with the cation derived from the strongly basic solution and desorbing the cation from the cation exchange resin includes, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc. Can be used.
脱着工程において、強塩基としてたとえば水酸化ナトリウムを用いた場合、上述したように、塩を形成するようにNa+イオンとカチオン交換樹脂とが結合している。カルボン酸基は酸性度が弱いため、たとえば、塩酸と接触したときに、以下に示すように、Na+イオンとH+イオンが置換され、容易に酸性溶液により再生される。 In the desorption step, for example, when sodium hydroxide is used as the strong base, as described above, Na + ions and the cation exchange resin are bonded so as to form a salt. Since the carboxylic acid group has weak acidity, for example, when it comes into contact with hydrochloric acid, Na + ions and H + ions are substituted as shown below, and are easily regenerated by an acidic solution.
これに伴い、Na+イオンは樹脂から急激に脱着し、回収することができる。回収されるNa+イオンは水酸化ナトリウムを生成する。したがって、カチオン交換樹脂に吸着されずに通過した塩酸などを含む強酸性溶液と水酸化ナトリウムなどを含む強塩基性溶液との混合溶液が回収される。 Accompanying this, Na + ions can be rapidly desorbed from the resin and recovered. The recovered Na + ions produce sodium hydroxide. Therefore, a mixed solution of a strongly acidic solution containing hydrochloric acid and the like that has passed without being adsorbed by the cation exchange resin and a strongly basic solution containing sodium hydroxide or the like is recovered.
カチオン交換樹脂の再生に用いる強酸性溶液の濃度としては、0.01〜5.0Nであるのが好ましく、0.1〜1.0Nであるのがより好ましい。強酸性溶液の濃度が0.01N未満のときは、脱着に必要な強塩基性溶液の量が多くなってしまう。強酸性溶液の濃度が5.0Nより大きいときはカチオン交換樹脂の劣化が大きくなってしまう。強酸性溶液の液量としては、カチオン交換樹脂の体積の1〜10倍接触させることが好ましい。 As a density | concentration of the strongly acidic solution used for reproduction | regeneration of a cation exchange resin, it is preferable that it is 0.01-5.0N, and it is more preferable that it is 0.1-1.0N. When the concentration of the strongly acidic solution is less than 0.01 N, the amount of the strongly basic solution necessary for desorption increases. When the concentration of the strongly acidic solution is greater than 5.0N, the cation exchange resin is greatly deteriorated. The amount of the strongly acidic solution is preferably 1 to 10 times the volume of the cation exchange resin.
再生工程により、カチオン交換樹脂はH形となり、再び吸着工程の操作においてシランカップリング剤を吸着することができる。 By the regeneration step, the cation exchange resin becomes H-form, and the silane coupling agent can be adsorbed again in the operation of the adsorption step.
上述したイオン交換体からのシランカップリング剤の脱着に使用する強塩基性溶液の量と、イオン交換体の再生に利用する強酸性溶液の量は、1回のイオン交換処理で処理できる廃液の量に比べ少なく、効率的な樹脂の再生と、シランカップリング剤の回収および濃縮が可能である。 The amount of the strongly basic solution used for desorption of the silane coupling agent from the ion exchanger and the amount of the strongly acidic solution used for regeneration of the ion exchanger are the same as the waste liquid that can be treated by one ion exchange treatment. The amount of the resin can be regenerated efficiently and the silane coupling agent can be recovered and concentrated.
本発明の再資源化方法Bは、図3に示す例のように、再生工程(ステップB−4)の後に、酸・塩基回収工程(ステップB−5)をさらに含むことが、好ましい。再資源化方法Bにおける酸・塩基回収工程では、電気透析装置を用いて、前記再生工程で得られた強塩基性溶液と強酸性溶液との混合溶液から強塩基性溶液および強酸性溶液をそれぞれ分離し、回収する。 As in the example shown in FIG. 3, the recycling method B of the present invention preferably further includes an acid / base recovery step (step B-5) after the regeneration step (step B-4). In the acid / base recovery step in the recycling method B, a strong basic solution and a strong acidic solution are respectively obtained from the mixed solution of the strong basic solution and the strong acidic solution obtained in the regeneration step using an electrodialyzer. Separate and collect.
再資源化方法Bにおける電気透析の具体的な方法としては、複数の隔膜で陽極と陰極との間を陽極槽と1以上の中間槽と陰極槽とに分離した電気透析装置を用い、陽極槽および陰極槽に水を供給し、中間槽に前記再生工程で得られた混合溶液を供給するようにすることが、好ましい。ここで、図5は、本発明の再資源化方法Bの脱着工程における強塩基として水酸化ナトリウムを用いた場合の酸・塩基回収工程における電気透析の一例を模式的に示す図である。図5には、たとえば、陽極22と陰極23とを備え、隔膜24,25で3槽に分離された電解槽21を備える電気透析装置を用いる例が示されている。隔膜24,25で仕切られた3槽のうち、陽極22のある側を陽極槽26、陰極23のある側を陰極槽27、陽極槽26と陰極槽27の間の槽を中間槽28と呼ぶことにする。
As a specific method of electrodialysis in the recycling method B, an electrolysis apparatus in which a gap between an anode and a cathode is separated into an anode tank, one or more intermediate tanks and a cathode tank with a plurality of diaphragms is used. It is preferable that water is supplied to the cathode tank and the mixed solution obtained in the regeneration step is supplied to the intermediate tank. Here, FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of electrodialysis in the acid / base recovery step when sodium hydroxide is used as the strong base in the desorption step of the recycling method B of the present invention. FIG. 5 shows an example in which an electrodialysis apparatus including an
中間槽28および陽極槽26に水を供給し、陰極槽27にシランカップリング剤と塩酸との混合溶液を供給する。隔膜としては、陽極槽26と中間槽28の間の隔膜24としてはカチオン交換膜を好適に用いることができる。陰極槽27と中間槽28の間の隔膜25としてはメンブレンフィルター、UF膜、素焼き板などが好適に用いられ、また、メンブレンフィルター、UF膜、素焼き板なども好適に用いることができる。
Water is supplied to the
再生工程で得られた強塩基性溶液と強酸性溶液との混合溶液中には、たとえば強塩基が水酸化ナトリウムであり、強酸が塩酸である場合には、Na+イオン、OH-イオン、H+イオン、Cl-イオンが存在する。陽極槽26および陰極槽27には、H+イオンおよびOH-イオンが存在する。陽極22と陰極23との間に電圧を印加すると、中間槽28の混合溶液中のNa+イオンおよびH+イオンは陰極23側に引き寄せられる。Na+イオンおよびH+イオンは、中間槽28と陰極槽27の間の隔膜25を通過し、陰極で2Na++2H2O+2e-→2NaOH+H2の反応により、水酸化ナトリウムが生成し、水素が発生する。これにより、陰極槽27に水酸化ナトリウムが回収される。
In the mixed solution of the strongly basic solution and the strongly acidic solution obtained in the regeneration step, for example, when the strong base is sodium hydroxide and the strong acid is hydrochloric acid, Na + ions, OH − ions, H + Ions and Cl - ions are present. H + ions and OH − ions are present in the
中間槽28のNaClと塩酸との混合溶液中のCl-イオンおよびOH-イオンは陽極26側に引き寄せられるが、中間槽28と陽極槽の間のカチオン交換膜は、負の電荷を帯びたCl-イオンを通さない。したがって、Cl-イオンは、中間槽28に留まる。これにより、陽極槽にCl-イオンが移動することがなく、陽極において有毒なCl-ガスが発生しない。
Cl − ions and OH − ions in the mixed solution of NaCl and hydrochloric acid in the
陽極槽26では、溶液中のOH-イオンが、陽極22上で4OH-→O2+2H2O+4e-の反応により、酸素が発生する。H+イオンは、陰極23側に引き寄せられ、中間槽28と陰極槽27の間の隔膜25としてメンブレンフィルター、UF膜、素焼き板などを用いた場合には、中間槽28に移動する。中間槽28にはCl-イオンが滞留しているため、中間槽28で塩酸が回収される。一部のH+イオンはさらに陰極23側へ移動し、水素が発生する。
In the
このように、中間槽28に強酸性溶液、陰極槽27には強塩基性溶液が回収される。陽極槽26には、水がそのまま回収される。回収された強酸性溶液は、上述の再生工程で再び使用することができる。また、回収された強塩基性溶液は、上述の脱着工程で再び使用することができる。
Thus, a strongly acidic solution is recovered in the
このように、本発明によれば、多大なエネルギーを使用することなく、廃棄物を発生することなく、シランカップリング剤を含む溶液から、溶媒(好適には純水)を回収し、さらにシランカップリング剤を回収することができる。 Thus, according to the present invention, a solvent (preferably pure water) is recovered from a solution containing a silane coupling agent without using a lot of energy and without generating waste, and further, silane The coupling agent can be recovered.
以下、実験例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example of an experiment is given and the present invention is explained in detail, the present invention is not limited to these.
<実験例>
図6は、カチオン交換樹脂へのシランカップリング剤の吸着挙動を示すグラフであり、縦軸はシランカップリング剤濃度(mg/L)、横軸は通液量(L/L−樹脂)である。直径20mm、長さ300mmのクロマトカラムに弱酸性カチオン交換樹脂(アンバーライトIRC76、Rohm and Haas社製)を50mL充填し、0.1重量%シランカップリング剤溶液を通液した。通過液のシランカップリング剤濃度は0.8mg/Lであった。シランカップリング剤溶液を7500mL、すなわち150(L/L−樹脂)通液したところから、シランカップリング剤は通過液中に漏出し始めた。
<Experimental example>
FIG. 6 is a graph showing the adsorption behavior of the silane coupling agent to the cation exchange resin, where the vertical axis is the silane coupling agent concentration (mg / L) and the horizontal axis is the liquid flow rate (L / L-resin). is there. A chromatography column having a diameter of 20 mm and a length of 300 mm was filled with 50 mL of a weakly acidic cation exchange resin (Amberlite IRC76, manufactured by Rohm and Haas), and a 0.1 wt% silane coupling agent solution was passed therethrough. The concentration of the silane coupling agent in the passing liquid was 0.8 mg / L. When 7500 mL of the silane coupling agent solution was passed through, ie, 150 (L / L-resin), the silane coupling agent began to leak into the passing solution.
次に、シランカップリング剤が吸着した樹脂に対して脱着工程の操作を行った。シランカップリング剤が吸着したカチオン交換樹脂に、1.0mol/L水酸化ナトリウム水溶液を250mL、5(L/L−樹脂)通液した。回収された250mLの液中に、シランカップリング剤は2.8重量%含まれており、シランカップリング剤の回収率は、93%であった。 Next, the operation of the desorption process was performed on the resin on which the silane coupling agent was adsorbed. 250 mL, 5 (L / L-resin) of 1.0 mol / L aqueous sodium hydroxide solution was passed through the cation exchange resin adsorbed with the silane coupling agent. The recovered 250 mL of liquid contained 2.8% by weight of the silane coupling agent, and the recovery rate of the silane coupling agent was 93%.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、液晶パネルおよび半導体製造工程から排出されるシランカップリング剤廃液の投棄量を極力抑え、資源を有効に利用することができる。さらに、純水およびシランカップリング剤を回収し、液晶パネル製造工程および/または半導体デバイス製造工程において使用することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the discard amount of the silane coupling agent waste liquid discharged | emitted from a liquid crystal panel and a semiconductor manufacturing process can be suppressed as much as possible, and resources can be utilized effectively. Furthermore, pure water and a silane coupling agent can be collected and used in a liquid crystal panel manufacturing process and / or a semiconductor device manufacturing process.
1 電気透析槽、2 陽極、3 陰極、4 隔膜、5 隔膜、6 陽極槽、7 陰極槽、8 中間槽、11 電気透析槽、12 陽極、13 陰極、14 隔膜、15 陽極槽、16 陰極槽、21 電気透析槽、22 陽極、23 陰極、24 隔膜、25 隔膜、26 陽極槽、27 陰極槽、28 中間槽。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrodialysis tank, 2 Anode, 3 Cathode, 4 Diaphragm, 5 Diaphragm, 6 Anode tank, 7 Cathode tank, 8 Intermediate tank, 11 Electrodialysis tank, 12 Anode, 13 Cathode, 14 Diaphragm, 15 Anode tank, 16 Cathode tank , 21 Electrodialysis tank, 22 Anode, 23 Cathode, 24 Diaphragm, 25 Diaphragm, 26 Anode tank, 27 Cathode tank, 28 Intermediate tank.
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