CN105541641A - 四甲基氢氧化铵的回收利用装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及四甲基氢氧化铵的回收利用装置及方法，尤其是薄膜晶体管液晶显示及半导体等电子制造行业所用四甲基氢氧化铵溶液的回收装置。本发明所述四甲基氢氧化铵(TMAH)的回收利用装置由废液槽，离子交换树脂床,沉淀反应釜等组成。通过本发明提供的系统和方法，能够将显影液中的光刻胶树脂等其他杂质去除，得到电子级TMAH的目的。而且结构简单，可连续生产，循环使用，节约成本，降低污染，易于推广使用。

Description

四甲基氢氧化铵的回收利用装置及方法
技术领域
本发明涉及四甲基氢氧化铵的回收利用装置及方法，尤其是薄膜晶体管液晶显示及半导体等电子制造行业所用四甲基氢氧化铵溶液的回收利用装置。
背景技术
在TFT-LCD、IC等电子制造中光刻工序是其中一道重要的工序。在光刻工艺中通常需要涉及光刻胶的曝光和显影过程：当光刻胶经过由光罩图案转移后，则利用碱性显影液溶解经曝光的光刻胶，留下未经曝光的光刻胶结构。四甲基氢氧化铵(本说明书中与TMAH具有同一含义)是目前最常用的一类显影液之一。显影后废液中除了TMAH之外，还有光刻胶及其各种低浓度的铝、钙、铁等金属离子，因此无法继续使用。由于TMAH是一种含氮的碱性腐蚀性化学品，普通的生化处理容易造成富营养化污染等环境负担，因此废液处理成本高。
CN203429267提供了一种TMAH回收装置能够有效移除光刻胶，但涉及到离子膜电解装置，设备投资高，运行费用大；CN203429267中回收的TMAH钠钾离子容易超标，产品品质不能满足电子制造厂的要求；CN101993380中纳滤装置和树脂相结合进行TMAH回收，但该装置需要耐碱性的纳滤膜，而且副产大量废水。因此目前显影废液中TMAH回收再利用尚有需要改善之处，一方面降低废液处理压力，另一方面回收产品再用于制程降低整体制程的成本。
发明内容
为了克服背景技术所述回收TMAH工艺的不足,本发明提供了一种四甲基氢氧化铵回收装置及方法，通过所示装置和方法能有效得将显影废液中TMAH和其他杂质相分离，回收TMAH品质满足电子制造制程工艺要求，而且结构简单，回收成本低。
本发明所述四甲基氢氧化铵的回收利用装置，包括：废液槽1、第一离子交换床2、硫酸储槽3、中间储槽4、沉淀剂储槽5、反应釜6、过滤装置和第二离子交换床8；所述废液槽1和硫酸储槽3与所述第一离子交换床2一端连接，所述第一离子交换床2另一端连接中间储槽4，中间储槽4和沉淀剂储槽5与所述反应釜6一端连接，所述反应釜6另一端连接过滤装置7，所述过滤装置7连接第二离子交换床8。
优选地，所述第一离子交换床2和第二离子交换床8为离子交换树脂床，分别填充有阳离子交换树脂。
优选地，所述废液槽1用于接收存储显影废液，废液中包含四甲基氢氧化铵和/或光刻胶和/或金属离子。
优选地，所述反应釜6内衬为四氟材料。
优选地，所述过滤装置(7)为过滤器和/或压滤机和/或不锈钢滤芯。
本发明所述的四甲基氢氧化铵回收利用装置，所述废液槽1，用于接收存储显影废液，显影废液中包含四甲基氢氧化铵、光刻胶、金属离子；
所述第一离子交换树脂床2，填充阳离子交换树脂；显影废液经过第一离子交换树脂床2后，显影废液中的四甲基铵阳离子被吸附，实现与光刻胶分离；
所述硫酸储槽3，提供硫酸，用于洗脱吸附其中的四甲基铵阳离子得到硫酸四甲基铵；
所述中间储槽4，用于存储经过第一离子交换树脂床2产生的硫酸四甲基铵；
所述沉淀剂储槽5，内置沉淀剂；
所述反应釜6，内衬四氟材料，用于使硫酸四甲基铵和沉淀剂反应，生产四甲基氢氧化铵和硫酸盐沉淀；
所述过滤装置7，用于将反应后的溶液经过过滤装置固液分离，得到四甲基氢氧化铵粗产物；
所述第二离子交换树脂床8，填充阳离子交换树脂，用于将四甲基氢氧化铵粗产物经过阳离子交换树脂去除其他金属离子，得到纯净的四甲基氢氧化铵。
本发明还提供了一种四甲基氢氧化铵的回收方法，包括如下步骤：
步骤一，接收显影废液；
步骤二，通过离子交换材料吸附废液中的四甲基铵阳离子，去除光刻胶等杂质；
步骤三，通过硫酸洗脱吸附在交换材料中的四甲基铵阳离子，得到硫酸四甲基铵溶液；
步骤四，将步骤三中获得的硫酸四甲基铵溶液与四氟材料及沉淀剂反应，得到四甲基氢氧化铵溶液和硫酸盐沉淀物；
步骤五，将步骤四中获得的四甲基氢氧化铵溶液和硫酸盐沉淀物进行过滤，得到四甲基氢氧化铵粗产物；
步骤六，将步骤五获得的四甲基氢氧化铵粗产物通过离子交换材料，得到纯净的四甲基氢氧化铵。
优选地，步骤二和步骤六中所述离子交换材料为阳离子交换树脂。
所述显影废液中包含四甲基氢氧化铵和/或光刻胶和/或金属离子。本发明提供了一种四甲基氢氧化铵回收再利用系统和方法。
通过本发明提供的装置，能够将显影液中的TMAH实现纯化再生继续用于显影制程工艺的目的。
通过本发明提供的装置和方法，能够将显影液中的光刻胶树脂等其他杂质去除，得到电子级TMAH的目的。而且结构简单，可连续生产，循环使用，节约成本，降低污染，易于推广实用。
附图说明
图1是本发明所述四甲基氢氧化铵回收利用装置结构示意图。
附图中，各幅图标记代表的部件名称如下：
1为废液槽；2为第一离子交换床；
3为硫酸储槽；4为中间储槽；
5为沉淀剂储槽；6为反应釜；
7为过滤装置；8为第二离子交换床；
其中，离子交换床又可称为离子交换塔。
具体实施方式
为了使本发明技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本发明内容更为直观明了的方式，而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所述，本发明所述四甲基氢氧化铵的回收利用装置，包括：废液槽1、第一离子交换床2、硫酸储槽3、中间储槽4、沉淀剂储槽5、反应釜6、过滤装置和第二离子交换床8；所述废液槽1和硫酸储槽3与所述第一离子交换床2一端连接，所述第一离子交换床2另一端连接中间储槽4，中间储槽4和沉淀剂储槽5与所述反应釜6一端连接，所述反应釜6另一端连接过滤装置7，所述过滤装置7连接第二离子交换床8；所述第一离子交换床2和第二离子交换床8为离子交换树脂床，分别填充有阳离子交换树脂；所述废液槽1用于接收存储显影废液，废液中包含四甲基氢氧化铵和/或光刻胶和/或金属离子；所述反应釜6内衬为四氟材料；所述过滤装置(7)为过滤器和/或压滤机和/或不锈钢滤芯。
所述废液槽1，用于接收存储显影废液，显影废液中包含四甲基氢氧化铵、光刻胶、金属离子；所述第一离子交换树脂床2，填充阳离子交换树脂；显影废液经过第一离子交换树脂床2后，显影废液中的四甲基铵阳离子被吸附，实现与光刻胶分离；所述硫酸储槽3，提供硫酸，用于洗脱吸附其中的四甲基铵阳离子得到硫酸四甲基铵；所述中间储槽4，用于存储经过第一离子交换树脂床2产生的硫酸四甲基铵；所述沉淀剂储槽5，内置沉淀剂；所述反应釜6，内衬四氟材料，用于使硫酸四甲基铵和沉淀剂反应，生产四甲基氢氧化铵和硫酸盐沉淀；所述过滤装置7，用于将反应后的溶液经过过滤装置固液分离，得到四甲基氢氧化铵粗产物；所述第二离子交换树脂床8，填充阳离子交换树脂，用于将四甲基氢氧化铵粗产物经过阳离子交换树脂去除其他金属离子，得到纯净的四甲基氢氧化铵。
实施例二
本发明还提供了一种四甲基氢氧化铵的回收方法，包括如下步骤：
步骤一，接收显影废液；
步骤二，通过阳离子交换树脂吸附废液中的四甲基铵阳离子，去除光刻胶等杂质；
步骤三，通过硫酸洗脱吸附在交换材料中的四甲基铵阳离子，得到硫酸四甲基铵溶液；
步骤四，将步骤三中获得的硫酸四甲基铵溶液与四氟材料及沉淀剂反应，得到四甲基氢氧化铵溶液和硫酸盐沉淀物；
步骤五，将步骤四中获得的四甲基氢氧化铵溶液和硫酸盐沉淀物进行过滤，得到四甲基氢氧化铵粗产物；
步骤六，将步骤五获得的四甲基氢氧化铵粗产物再次通过阳离子交换树脂，得到纯净的四甲基氢氧化铵。
废液槽接收存储显影废液，废液中包含TMAH以及光刻胶，金属离子等杂质。通过阳离子交换树脂塔吸附其中四甲基铵离子，之后用硫酸洗脱得到硫酸四甲基铵离子，将所得硫酸四甲基铵离子与氢氧化钙沉淀剂反应，通过过滤得到TMAH粗产品，再通过阳离子交换树脂塔吸附TMAH中金属杂质离子，最终得到纯净的TMAH产品。

Claims (9)

1.一种四甲基氢氧化铵的回收利用装置，其特征在于，包括：废液槽(1)、第一离子交换床(2)、硫酸储槽(3)、中间储槽(4)、沉淀剂储槽(5)、反应釜(6)、过滤装置(7)和第二离子交换床(8)；所述废液槽(1)和硫酸储槽(3)与所述第一离子交换床(2)一端连接，所述第一离子交换床(2)另一端连接中间储槽(4)，中间储槽(4)和沉淀剂储槽(5)与所述反应釜(6)一端连接，所述反应釜(6)另一端连接过滤装置(7)，所述过滤装置(7)连接第二离子交换床(8)。
2.根据权利要求1所述的四甲基氢氧化铵的回收利用装置，其特征在于，所述第一离子交换床(2)和第二离子交换床(8)为离子交换树脂床，分别填充有阳离子交换树脂。
3.根据权利要求1或2所述的四甲基氢氧化铵的回收利用装置，其特征在于，所述废液槽(1)用于接收存储显影废液，废液中包含四甲基氢氧化铵和/或光刻胶和/或金属离子。
4.根据权利要求3所述的四甲基氢氧化铵的回收利用装置，其特征在于，所述反应釜(6)内衬为四氟材料。
5.根据权利要求4所述的四甲基氢氧化铵的回收利用装置，其特征在于，所述过滤装置(7)为过滤器和/或压滤机和/或不锈钢滤芯。
6.根据权利要求1所述的四甲基氢氧化铵的回收利用装置，其特征在于：
所述废液槽(1)，用于接收存储显影废液，显影废液中包含四甲基氢氧化铵、光刻胶、金属离子；
所述第一离子交换树脂床(2)，填充阳离子交换树脂；显影废液经过第一离子交换树脂床(2)后，显影废液中的四甲基铵阳离子被吸附，实现与光刻胶分离；
所述硫酸储槽(3)，提供硫酸，用于洗脱吸附其中的四甲基铵阳离子得到硫酸四甲基铵；
所述中间储槽(4)，用于存储经过第一离子交换树脂床(2)产生的硫酸四甲基铵；
所述沉淀剂储槽(5)，内置沉淀剂；
所述反应釜(6)，内衬四氟材料，用于使硫酸四甲基铵和沉淀剂反应，生产四甲基氢氧化铵和硫酸盐沉淀；
所述过滤装置(7)，用于将反应后的溶液经过过滤装置固液分离，得到四甲基氢氧化铵粗产物；
所述第二离子交换树脂床(8)，填充阳离子交换树脂，用于将四甲基氢氧化铵粗产物经过阳离子交换树脂去除其他金属离子，得到纯净的四甲基氢氧化铵。
7.一种四甲基氢氧化铵的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，接收显影废液；
步骤二，通过离子交换材料吸附废液中的四甲基铵阳离子，去除光刻胶等杂质；
步骤三，通过硫酸洗脱吸附在交换材料中的四甲基铵阳离子，得到硫酸四甲基铵溶液；
步骤四，将步骤三中获得的硫酸四甲基铵溶液与四氟材料及沉淀剂反应，得到四甲基氢氧化铵溶液和硫酸盐沉淀物；
步骤五，将步骤四中获得的四甲基氢氧化铵溶液和硫酸盐沉淀物进行过滤，得到四甲基氢氧化铵粗产物；
步骤六，将步骤五获得的四甲基氢氧化铵粗产物通过离子交换材料，得到纯净的四甲基氢氧化铵。
8.根据权利要求7所述的四甲基氢氧化铵的回收方法，其特征在于，步骤二和步骤六中所述离子交换材料为阳离子交换树脂。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的四甲基氢氧化铵的回收方法，其特征在于，所述显影废液中包含四甲基氢氧化铵和/或光刻胶和/或金属离子。
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