JP2001137864A - フッ酸を含有する廃水の処理方法 - Google Patents

フッ酸を含有する廃水の処理方法

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JP2001137864A JP31996799A JP31996799A JP2001137864A JP 2001137864 A JP2001137864 A JP 2001137864A JP 31996799 A JP31996799 A JP 31996799A JP 31996799 A JP31996799 A JP 31996799A JP 2001137864 A JP2001137864 A JP 2001137864A
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Keisuke Kitano
圭祐 北野
Ichiro Morioka
一郎 森岡
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ酸を含有する廃水またはフッ化アンモニ
ウムとフッ酸を含有する廃水から、高純度のフッ化カル
シウムを効率よく回収する方法を提供する。 【解決手段】 フッ酸を含有する廃水またはフッ化アン
モニウムおよびフッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウ
ムおよび水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化
カルシウムを回収することを特徴とする廃水の処理方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ酸を含有する
廃水の処理方法、ならびにフッ化アンモニウムおよびフ
ッ酸を含有する廃水の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】フッ化ア
ンモニウム(NH4F)およびフッ酸(HF)を含有す
るウェットエッチング液を用いてエッチングした後の廃
水中には、多量のフッ化アンモニウムおよびフッ酸が残
存しているが、これらを回収する効率的な方法は未だ見
出されていない。
【0003】従来、フッ化アンモニウムを含有する廃水
からフッ化カルシウム(CaF2)を回収する方法とし
ては、以下の方法が知られている。 (1) 水酸化カルシウムを反応させる方法 2NH4F+Ca(OH)2→CaF2+2NH3+2H2O この方法によれば、発生するアンモニアを除去するため
の除害塔が必要である。 (2) 炭酸カルシウムを反応させる方法 2NH4F+CaCO3→CaF2+(NH4)2CO3 この方法によれば、発生するCO2により、CaCO3
内で偏流が生じ、CaF2への転換率が低くなり、生成
するCaF2の純度にばらつきが生じる。また、CaC
3充填塔方式のため、反応塔へのCaCO3の仕込みの
際に自重によって圧縮され、詰まりすぎることがある。
【0004】一方、フッ化アンモニウムからフッ化カル
シウムを製造する方法としては、フッ化アンモニウムと
硫酸カルシウムを反応させる方法が知られている(ソ連
特許明細書第454,175号、ソ連特許明細書第1,708,762
号)。しかしながら、フッ化アンモニウムとフッ酸を含
有する廃水の処理にこの方法を適用すると、廃水のpH
が低いために、反応効率が悪い。
【0005】本発明の目的は、フッ酸を含有する廃水ま
たはフッ化アンモニウムとフッ酸を含有する廃水から、
高純度のフッ化カルシウムを効率よく回収し、フッ酸製
造の原料として用いる方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、フッ酸を含有する廃水またはフッ化アン
モニウムおよびフッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウ
ムおよび水酸化カルシウムを添加して反応させる方法
が、工業的に優れていることを見い出し、本発明を完成
するに至った。
【0007】すなわち、本発明は、下記に示すとおりの
廃水の処理方法を提供するものである。 項1. フッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウムおよ
び水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化カルシ
ウムを回収することを特徴とするフッ酸を含有する廃水
の処理方法。 項2. フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有する廃
水に、硫酸カルシウムおよび水酸化カルシウムを添加し
て反応させ、フッ化カルシウムを回収することを特徴と
するフッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有する廃水の
処理方法。 項3. 反応系のpHを7以下に維持する項1または2
に記載の方法。 項4. フッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウムおよ
び水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化カルシ
ウムを回収し、この回収したフッ化カルシウムを硫酸と
反応させ、フッ酸と硫酸カルシウムを得ることを特徴と
するフッ酸を含有する廃水の処理方法。 項5. フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有する廃
水に、硫酸カルシウムおよび水酸化カルシウムを添加し
て反応させ、フッ化カルシウムを回収し、この回収した
フッ化カルシウムを硫酸と反応させ、フッ酸と硫酸カル
シウムを得ることを特徴とするフッ化アンモニウムおよ
びフッ酸を含有する廃水の処理方法。 項6. フッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウムおよ
び水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化カルシ
ウムを回収し、この回収したフッ化カルシウムを硫酸と
反応させ、フッ酸と硫酸カルシウムを得て、この硫酸カ
ルシウムをフッ酸を含有する廃水の処理に用いる廃水の
処理方法。 項7. フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有する廃
水に、硫酸カルシウムおよび水酸化カルシウムを添加し
て反応させ、フッ化カルシウムを回収し、この回収した
フッ化カルシウムを硫酸と反応させ、フッ酸と硫酸カル
シウムを得て、この硫酸カルシウムをフッ化アンモニウ
ムおよびフッ酸を含有する廃水の処理に用いる廃水の処
理方法。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明においては、フッ酸を含有
する廃水またはフッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有
する廃水に、硫酸カルシウム(CaSO4)および水酸
化カルシウム(Ca(OH)2)を添加して反応させ、生
成したフッ化カルシウム(CaF2)を回収する。フッ
化カルシウムは処理廃水中に沈殿するので、濾過などに
よって分離する。
【0009】本発明方法の対象となるフッ化アンモニウ
ムおよびフッ酸を含有する廃水は、フッ化アンモニウム
とフッ酸が種々の濃度で含有された廃水である。このよ
うな廃水としては、ウェットエッチング液を用いてエッ
チングした後の廃水や、工場でウェットエッチング液を
製造するときに発生する廃水や、フッ酸やフッ化アンモ
ニウムを製造するときに発生する廃水などを例示できる
が、これらに限定されない。
【0010】本発明における反応系内においては、次の
反応が行われている。 (1) 2NH4F+CaSO4→CaF2+(NH4)2SO4 (2) 2HF+Ca(OH)2→CaF2+2H2O 廃水処理に際しては、予め廃水中のF-イオンの含有量
を測定しておき、F-イオンとほぼ同じ当量の硫酸カル
シウム(F-イオン2モルに対して硫酸カルシウム1モ
ル程度)を添加するのが好ましい。回収するフッ化カル
シウムの純度の点からは、当量の80〜110%の硫酸
カルシウムを添加するのが好ましい。硫酸カルシウムを
添加するには、固体のままで廃水に添加してもよいし、
予め硫酸カルシウムの水溶液または水分散液を調製して
これを廃水に添加してもよい。
【0011】フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有す
る廃水のpHは通常1〜3程度であり、処理反応を円滑
に行うために、Ca(OH)2でpHを調整するのが好ま
しい。しかしながら、反応系のpHが7を超えると硫酸
アンモニウム((NH4)2SO 4)からアンモニアが発生
するため、反応系のpHを7以下に維持するのが好まし
い。より好ましいpHは6.5〜7である。pHを調整
するには、反応系のpHをpHメーターで測定しながら
行うことができる。
【0012】硫酸カルシウムと水酸化カルシウムは、廃
水に同時に添加してもよいし、どちらか一方を先に添加
して、しばらくしてから他方を添加してもよい。
【0013】廃水を処理するに際しては、廃水原液(例
えば、フッ化アンモニウム20〜40重量%程度および
フッ酸0.1〜10重量%程度を含有する廃水原液)を
そのまま処理してもよいし、フッ化アンモニウムの濃度
が8〜20重量%程度となるように予め水で希釈してか
ら処理してもよい。希釈すると、処理反応の温度を室温
〜70℃程度に抑えることが容易である。
【0014】処理反応の温度は、5〜80℃が好まし
く、20〜50℃がより好ましい。
【0015】処理反応の時間は、0.5〜5時間が好ま
しく、2〜4時間がより好ましい。
【0016】フッ酸と水酸化カルシウムを反応させて得
られるフッ化カルシウムは、通常、その粒径が数μmと
小さいので、濾過がしにくい。また、乾燥時などにおい
ても、粉が軽いために飛散し易く、操作が煩雑である。
本発明においては、反応系に硫酸カルシウムが存在する
ため、硫酸カルシウムが核となってフッ化カルシウムの
粒径が大きくなり、平均粒径で25〜400μmとな
る。このため、フッ化カルシウムの濾過・洗浄が容易
で、高純度品が得られる。また、平均粒径が大きいの
で、取り扱い易く、利用が容易である。得られるフッ化
カルシウムの好ましい平均粒径は、50〜300μmで
ある。
【0017】本発明においては、処理反応の前、後、ま
たは最中に、高分子凝集剤を添加してもよい。高分子凝
集剤を添加することにより、フッ化カルシウムの粒径が
大きくなり、濾過・洗浄がし易くなる。高分子凝集剤と
しては、アニオン性、ノニオン性、カチオン性の各種の
凝集剤などが挙げられる。その使用量は、廃水量に対し
て、5〜20ppmである。
【0018】生成したフッ化カルシウム沈殿は、濾過、
水洗した後に乾燥して回収することができる。
【0019】フッ化カルシウムを濾過した後の処理廃水
中にはF-イオンが1000ppm程度残っているので、C
aCl2を添加して2次処理してF-イオン濃度を15pp
m以下にしてから排出してもよい。
【0020】また、処理廃水中の(NH4)2SO4は、容
易に処理できるし、または回収して肥料として利用する
こともできる。
【0021】回収したフッ化カルシウムは硫酸と反応さ
せて、次のようにフッ酸と硫酸カルシウムを得ることが
できる。 CaF2+H2SO4→2HF+CaSO4 この反応は、キルンなどの反応装置内で行うのが好まし
い。得られたフッ酸は、ウェットエッチング、フッ化ア
ンモニウム製造の原料、フロンガス製造の原料などに利
用することができる。また、得られた硫酸カルシウム
は、フッ化アンモニウムとフッ酸を含有する廃水に添加
して、廃水処理に利用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果を奏
する。 (1) 高純度で適度な粒径のフッ化カルシウムが得られ
る。 (2) 廃水から、フッ化カルシウムを効率的且つ安価に回
収することができる。 (3) 廃水処理で生成する硫酸アンモニウムの処理が容易
である。 (4) 資源の有効利用が図れる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定
されるものではない。
【0024】実施例1 フッ化アンモニウムとフッ酸を含有するウェットエッチ
ング廃液を約5倍に希釈して、フッ化アンモニウム8.
0重量%とフッ酸0.55重量%を含有する廃水(F-
=46200mg/l)を得た。
【0025】この廃水1Lに、市販のCaSO4・2H2
O(167g、廃水中のF-に対する計算当量値20
9.2gの80%)を800mlの水に溶解した水溶液を
添加して、pH3〜4、温度25℃で、攪拌しながら1
時間反応させた。次に、10%Ca(OH)2水溶液10
0mlを添加して、pH7、温度40℃で、攪拌しながら
2時間反応させた。次に、0.1%高分子凝集剤(アニ
オン性、大日本インキ(株)製リュウフロックA101)
水溶液を20ml添加し、CaF2を凝集・沈殿させた後
に、濾過・水洗して乾燥を行った。濾液中のF-濃度は
3200mg/lであった。回収したCaF2は99.9g
であり、その純度は81.8%、平均粒径は50μmで
あった。
【0026】実施例2 フッ化アンモニウムとフッ酸を含有するウェットエッチ
ング廃液を約5倍に希釈して、フッ化アンモニウム8.
0重量%とフッ酸0.55重量%を含有する廃水(F-
=46200mg/l)を得た。
【0027】この廃水1Lに、市販のCaSO4・2H2
O(167g、廃水中のF-に対する計算当量値20
9.2gの80%)を800mlの水に溶解した水溶液お
よび10%Ca(OH)2水溶液100mlを添加して、p
H7、温度40℃で、攪拌しながら3時間反応させた。
次に、0.1%高分子凝集剤(アニオン性、大日本イン
キ(株)製リュウフロックA101)水溶液を20ml添加
し、CaF2を凝集・沈殿させた後に、濾過・水洗して
乾燥を行った。濾液中のF-濃度は3300mg/lであっ
た。回収したCaF2は98.7gであり、その純度は
82.4%、平均粒径は50μmであった。
【0028】実施例3 フッ化アンモニウムとフッ酸を含有するウェットエッチ
ング廃液を約5倍に希釈して、フッ化アンモニウム8.
0重量%とフッ酸0.55重量%を含有する廃水(F-
=46200mg/l)を得た。
【0029】この廃水1Lに、市販のCaSO4・2H2
O(199g、廃水中のF-に対する計算当量値20
9.2gの95%)を800mlの水に溶解した水溶液お
よび10%Ca(OH)2水溶液100mlを添加して、p
H7、温度40℃で、攪拌しながら3時間反応させた。
次に、0.1%高分子凝集剤(アニオン性、大日本イン
キ(株)製リュウフロックA101)水溶液を25ml添加
し、CaF2を凝集・沈殿(1時間静置)させた後に、
濾過・水洗して乾燥を行った。濾液中のF-濃度は49
0mg/lであった。回収したCaF2は119.7gであ
り、その純度は77.5%、平均粒径は50μmであっ
た。
【0030】実施例4 実施例3と同様にして得られたCaF2をキルンで硫酸
と反応させ、フッ酸と硫酸カルシウムを得た。
【0031】一方、フッ化アンモニウムとフッ酸を含有
するウェットエッチング廃液を約5倍に希釈して、フッ
化アンモニウム8.0重量%とフッ酸0.55重量%を
含有する廃水(F-=46200mg/l)を得た。
【0032】この廃水1Lに、上記で得られた硫酸カル
シウム(150g、廃水中のF-に対する計算当量値の
90%)を800mlの水に溶解した水溶液および10%
Ca(OH)2水溶液98mlを添加して、pH7、温度4
0℃で、攪拌しながら3時間反応させた。次に、0.1
%高分子凝集剤(アニオン性、大日本インキ(株)製リュ
ウフロックA101)水溶液を12ml添加し、CaF2
を凝集・沈殿(1時間静置)させた後に、濾過・水洗し
て乾燥を行った。濾液中のF-濃度は2350mg/lであ
った。回収したCaF2は105.5gであり、その純
度は80.8%、平均粒径は120μmであった。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウ
    ムおよび水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化
    カルシウムを回収することを特徴とするフッ酸を含有す
    る廃水の処理方法。
  2. 【請求項2】 フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有
    する廃水に、硫酸カルシウムおよび水酸化カルシウムを
    添加して反応させ、フッ化カルシウムを回収することを
    特徴とするフッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有する
    廃水の処理方法。
  3. 【請求項3】 反応系のpHを7以下に維持する請求項
    1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 フッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウ
    ムおよび水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化
    カルシウムを回収し、この回収したフッ化カルシウムを
    硫酸と反応させ、フッ酸と硫酸カルシウムを得ることを
    特徴とするフッ酸を含有する廃水の処理方法。
  5. 【請求項5】 フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有
    する廃水に、硫酸カルシウムおよび水酸化カルシウムを
    添加して反応させ、フッ化カルシウムを回収し、この回
    収したフッ化カルシウムを硫酸と反応させ、フッ酸と硫
    酸カルシウムを得ることを特徴とするフッ化アンモニウ
    ムおよびフッ酸を含有する廃水の処理方法。
  6. 【請求項6】 フッ酸を含有する廃水に、硫酸カルシウ
    ムおよび水酸化カルシウムを添加して反応させ、フッ化
    カルシウムを回収し、この回収したフッ化カルシウムを
    硫酸と反応させ、フッ酸と硫酸カルシウムを得て、この
    硫酸カルシウムをフッ酸を含有する廃水の処理に用いる
    廃水の処理方法。
  7. 【請求項7】 フッ化アンモニウムおよびフッ酸を含有
    する廃水に、硫酸カルシウムおよび水酸化カルシウムを
    添加して反応させ、フッ化カルシウムを回収し、この回
    収したフッ化カルシウムを硫酸と反応させ、フッ酸と硫
    酸カルシウムを得て、この硫酸カルシウムをフッ化アン
    モニウムおよびフッ酸を含有する廃水の処理に用いる廃
    水の処理方法。
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