JP2005066411A - Method and apparatus for treating hydrochloric acid-containing waste liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造工程、石油精製工程、写真現像工程等から発生する塩酸含有廃液から塩化水素を回収するとともに前記塩酸含有廃液から帯電成分を取り除いた処理水を得る塩酸含有廃液の処理方法および装置に関する。 The present invention relates to a method for treating a hydrochloric acid-containing waste liquid that recovers hydrogen chloride from a hydrochloric acid-containing waste liquid generated from a semiconductor manufacturing process, a petroleum refining process, a photographic development process, and the like and obtains treated water from which charged components are removed from the hydrochloric acid-containing waste liquid Relates to the device.
従来、塩酸含有廃液を処理する方法としては、イオン交換樹脂によりイオン等の帯電成分を除去するものがある(特許文献1参照)。この処理方法は正および負のイオン交換樹脂により帯電成分を無作為に吸着するものであるため、塩酸等として回収することはできない。また、イオン交換樹脂はその吸着能力に限度があるため、吸着能力を上回ると使用できなくなり、それらを全量廃棄するか、酸およびアルカリによって再生処理を行う必要がある。したがって、廃液に塩酸あるいはその他のイオンが多量に存在する場合には、多量のイオン交換樹脂廃棄物が発生するとともに、新規のイオン交換樹脂の頻繁な導入が必要となる。 Conventionally, as a method for treating hydrochloric acid-containing waste liquid, there is a method of removing charged components such as ions with an ion exchange resin (see Patent Document 1). In this treatment method, the charged components are randomly adsorbed by positive and negative ion exchange resins, and therefore cannot be recovered as hydrochloric acid or the like. In addition, since the adsorption capacity of ion exchange resins is limited, the ion exchange resin cannot be used when the adsorption capacity is exceeded, and it is necessary to discard all of them or to regenerate them with acid and alkali. Therefore, when hydrochloric acid or other ions are present in a large amount in the waste liquid, a large amount of ion exchange resin waste is generated, and frequent introduction of a new ion exchange resin is required.
あるいは、塩酸含有廃液から塩酸あるいは塩化水素を回収する方法としては、食塩電解工業で見られるように、イオン交換膜を用いた電解方法がある(特許文献2参照)。これはイオン交換樹脂を膜状に製造したイオン交換膜を電極間に配置し、電場を与えることで陽極から塩素ガスを得、陰極から水素ガスを得るものである。この方法ではイオン交換膜の耐久性に問題があり、特に、陰イオン交換膜は極めて弱いため、陽イオン交換膜を用いた電解装置が用いられる。しかし、このようなイオン交換膜電解法によっては、塩酸等が除去された処理水に塩素成分以外の負の帯電成分が残留するため、これらに対しさらに何らかの処理を行う必要がある。
本発明は、簡易な構成により塩酸含有廃液から帯電成分を取り除いた処理水を得るとともに塩酸含有廃液から塩化水素を回収することのできる塩酸含有廃液の処理方法および装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a treatment method and apparatus for a hydrochloric acid-containing waste liquid that can obtain treated water from which a charged component has been removed from the hydrochloric acid-containing waste liquid with a simple structure and that can recover hydrogen chloride from the hydrochloric acid-containing waste liquid. .
請求項1の発明は、塩酸含有廃液の処理方法であり、拡散層を介して塩酸含有廃液に電界を印加して塩酸を含まない処理水および負帯電成分含有気液混合水および正帯電成分含有気液混合水を生成し、前記負帯電成分含有気液混合水から塩素ガスを分離し、前記正帯電成分含有気液混合水から水素ガスを分離し、前記塩素ガスと前記水素ガスを反応させて塩化水素を生成する方法とする。 The invention of claim 1 is a method for treating hydrochloric acid-containing waste liquid, wherein an electric field is applied to the hydrochloric acid-containing waste liquid through a diffusion layer to contain hydrochloric acid-free treated water, negatively charged component-containing gas-liquid mixed water, and positively charged component-containing Producing gas-liquid mixed water, separating chlorine gas from the negatively charged component-containing gas-liquid mixed water, separating hydrogen gas from the positively-charged component-containing gas-liquid mixed water, and reacting the chlorine gas and the hydrogen gas To produce hydrogen chloride.
請求項2の発明は、塩酸含有廃液の処理装置であり、塩酸含有廃液が導入され拡散層を介して前記塩酸含有廃液に電界が印加されて塩酸を含まない処理水および負帯電成分含有気液混合水および正帯電成分含有気液混合水を生成する電解装置と、前記負帯電成分含有気液混合水から塩素ガスを分離する気液分離器と、前記正帯電成分含有気液混合水から水素ガスを分離する気液分離器と、前記塩素ガスと前記水素ガスを反応させて塩化水素を生成する塩化水素生成塔とを備えている構成とする。 The invention of claim 2 is an apparatus for treating a hydrochloric acid-containing waste liquid, wherein the hydrochloric acid-containing waste liquid is introduced and an electric field is applied to the hydrochloric acid-containing waste liquid through a diffusion layer so that the treated water does not contain hydrochloric acid and the negatively charged component-containing gas liquid Electrolyzer for generating mixed water and positively charged component-containing gas-liquid mixed water, gas-liquid separator for separating chlorine gas from negatively charged component-containing gas-liquid mixed water, and hydrogen from positively-charged component-containing gas-liquid mixed water A gas-liquid separator that separates gas and a hydrogen chloride generation tower that reacts the chlorine gas and the hydrogen gas to generate hydrogen chloride are provided.
請求項3の発明は、前記電解装置は、前記塩酸含有廃液が導入されて前記処理水を生成する処理水室と、前記拡散層を介して前記処理水室に接して設けられ前記拡散層の反対側に電極を備えて前記負帯電成分含有気液混合水または前記正帯電成分含有気液混合水を生成する気液混合水室とを備えている構成とする。 According to a third aspect of the present invention, the electrolysis apparatus is provided in contact with the treatment water chamber through the diffusion layer, the treatment water chamber in which the hydrochloric acid-containing waste liquid is introduced to generate the treatment water, and the diffusion layer An electrode is provided on the opposite side, and a gas-liquid mixed water chamber for generating the negatively charged component-containing gas-liquid mixed water or the positively-charged component-containing gas-liquid mixed water is provided.
請求項4の発明は、前記電極は、チタン製の板の一方の面に白金が被覆されてなる両極性電極である構成とする。
請求項5の発明は、前記拡散層は異なる孔径を有する複数のものが直列に設けられ、前記拡散層間に異なる組成の帯電成分不純物を含有する処理水を生成する複数の処理水室が形成されている構成とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the electrode is a bipolar electrode in which platinum is coated on one surface of a titanium plate.
In the invention of
請求項6の発明は、前記処理水室に充填材が充填されている構成とする。
請求項7の発明は、前記拡散層は、ステンレス鋼、チタンのような金属材料、またはセラミック材料、またはポリイミド、セルロース、ポリスルフォンのような高分子材料、またはポリプロピレン、ポリエチレンのような有機材料、または塩化ビニル、フルオロカーボンのようなハロゲン系の有機材料からなる構成とする。
The invention of claim 6 is configured such that the treated water chamber is filled with a filler.
In the invention of claim 7, the diffusion layer is made of a metal material such as stainless steel or titanium, or a ceramic material, or a polymer material such as polyimide, cellulose or polysulfone, or an organic material such as polypropylene or polyethylene. Alternatively, the structure is made of a halogen-based organic material such as vinyl chloride or fluorocarbon.
請求項8の発明は、前記処理水室および前記気液混合水室を収容する電解槽の材質はステンレス鋼、チタンのような金属材料、またはポリプロピレン、ポリエチレン、アクリルのような有機材料、または塩化ビニル、フルオロカーボンのようなハロゲン系の有機材料である構成とする。
請求項9の発明は、前記処理水室および前記気液混合水室を収容する電解槽の内面に塩化ビニル、シリコン、フルオロカーボンのような内張りが施されている構成とする。
In the invention of
According to a ninth aspect of the present invention, an inner surface of an electrolytic cell that accommodates the treated water chamber and the gas-liquid mixed water chamber is provided with a lining such as vinyl chloride, silicon, or fluorocarbon.
本発明によれば、簡易な構成により塩酸含有廃液から帯電成分を取り除いた処理水を得るとともに塩酸含有廃液から塩化水素を回収することのできる塩酸含有廃液の処理方法および装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the processing method and apparatus of the hydrochloric acid containing waste liquid which can collect | recover hydrogen chloride from a hydrochloric acid containing waste liquid while obtaining the treated water which removed the charged component from the hydrochloric acid containing waste liquid by simple structure can be provided. .
以下に、本発明に係る塩酸含有廃液の処理方法および装置の実施例を説明する。 Below, the Example of the processing method and apparatus of the hydrochloric acid containing waste liquid which concern on this invention is described.
本実施例の塩酸含有廃液の処理装置は、図1に示すように、主要な構成要素として、電解装置16と、気液分離器17,18と、塩化水素生成塔14を備えている。
電解装置16は、チタン板の一方の面に白金が被覆され、その白金被覆面が陽極となり、チタンの面が陰極として作用する両極性電極13と、この両極性電極13間に設けられた数ミクロンの孔径を持つフッ素樹脂製の拡散層12と、両極性電極13と拡散層12間および拡散層12の相互間に設けられ液体の流入口23と流出口24,25を備えたフッ素樹脂製のスペーサ11とを配置して1ユニットとし、このユニットが直列に数十から数百を目安として配置されて構成されている。
As shown in FIG. 1, the hydrochloric acid-containing waste liquid treatment apparatus of this embodiment includes an
The
このような構成によって、拡散層12の相互間のスペーサ11の流入口23から半導体製造工程等で発生する塩酸含有廃液1を導入し、電解装置16の両極端に配置した電極9,10から電場を与え、塩酸含有廃液1に含まれる水素イオン等の正の帯電成分および塩化物イオン等の負の帯電成分を、それぞれ負電極10および正電極9の方向に拡散層12の数ミクロンの穴を介して電極と拡散層間の気液混合水室21,22に移動させる。
With such a configuration, the hydrochloric acid-containing waste liquid 1 generated in the semiconductor manufacturing process or the like is introduced from the
同時に、陽極9と拡散層12間の気液混合水室21の塩化物イオンは、陽極表面の白金により促進される酸化反応により塩素ガスとなり、これは陽極9と拡散層間の気液混合室21から液体とともに負帯電成分含有気液混合水3として流出口24から流出する。他方の陰極10では、水が還元反応により水素ガスとなり正帯電成分含有気液混合水4として同様に流出口25から流出し、それぞれの流出口24,25の後段にある気液分離器17,18により塩素ガス5および水素ガス6が液体から分離される。
At the same time, chloride ions in the gas-liquid mixed
気液分離器17,18により分離された塩素ガス5および水素ガス6は、それぞれ別々の導入口26,27から塩化水素生成塔14に導入される。塩化水素生成塔14は冷却水15によって数十℃に保たれており、導入された塩素ガス5と水素ガス6は互いに接触することにより多量の熱を放出しながら塩化水素になる。これを半導体製造工程等で再利用することでクローズドサイクルを完成することが可能となる。
The
さらに、塩酸を生成する場合には、塩化水素生成塔14で生成した塩化水素を冷却水によって数十℃に保たれた塩酸生成塔に導入し、水に接触溶解されて塩酸として利用することもできる。
Further, when hydrochloric acid is produced, hydrogen chloride produced in the hydrogen
本実施例において電解装置16は、白金あるいは白金が被覆された正電極9とその対となる負電極10がその両端にあり、中央から電極9,10に向かって拡散層12がそれぞれ配置され、塩酸含有廃液1が拡散層12間の室を通過するあいだに電極9,10から電場を与えて帯電成分が除かれた処理水2として流出口28から流出しつつ、正電極9と拡散層12間の室から負の帯電成分含有気液混合水3を流出口24から排出し、負電極10と拡散層12間の室から正の帯電成分含有気液混合水4を流出口25から排出する。そして塩化水素生成塔14は、電解装置16から得られる負の帯電成分含有気液混合水3から分離した塩素ガス5と正の帯電成分含有気液混合水4から分離した水素ガス6を導入し冷却条件下で反応させる。
In this embodiment, the
塩酸含有廃液1に対し拡散層12間の室において電極9,10から電場が与えられることにより、塩酸含有廃液1に含まれる水素イオン等の正の帯電成分および塩素成分等の負の帯電成分が電気泳動し、正電極9および負電極10の方向に拡散層12を介してそれぞれ移動することによって、塩酸含有廃液1から正の帯電成分および負の帯電成分が除かれる。他方、負の帯電成分とともに正電極9と拡散層12間の室に移動した塩素成分は、陽極での酸化反応により塩素ガスとなり、反対に、陰極では水が還元反応により水素ガスとなる。
By applying an electric field from the
これらにより分離した塩素ガス5および水素ガス6を冷却状態にある塩化水素生成塔14に導入し、塩素ガス5と水素ガス6とを迅速に燃焼反応させて反応熱を除くことにより塩化水素ガス19を生成させる。これらにより、塩酸含有廃液1から塩化水素19を回収するとともに、塩酸含有廃液1を正および負の帯電成分が取り除かれた処理水2とすることができる。
The
本実施例において、電解装置16の中間部の電極を両極性電極13とし、両端の電極9,10とその間の拡散層12とで1ユニットとしたものを直列に複数段設置して塩酸含有廃液1をそれぞれのユニットの拡散層12間に通水し、その両極端の正電極9及び負電極10から電場を与えるので、電解装置当たりの処理能力が大きく、また、単一ユニットの電解装置と比べ消費電力を抑制することができる。
In this example, the electrode in the middle part of the
塩酸含有廃液1としては半導体工程のような塩酸以外の酸を含む廃液や石油精製工程のような有機溶媒を含む廃液、あるいは写真現像工程のような有害な帯電成分を含む廃液等を対象とすることができ、例えば、半導体工程で発生する廃液では塩酸と同時にその帯電成分を分離することができる。また、石油精製工程で発生する廃液では有機溶媒が含まれるためイオン交換樹脂やイオン交換膜を用いることができないようなものでも処理可能である。あるいは、写真現像廃液に含まれるような有害な正および負の帯電成分をそれぞれ同時に分離することができる。 The hydrochloric acid-containing waste liquid 1 is intended for waste liquids containing acids other than hydrochloric acid such as semiconductor processes, waste liquids containing organic solvents such as petroleum refining processes, or waste liquids containing harmful charged components such as photographic development processes. For example, in the waste liquid generated in the semiconductor process, the charged component can be separated simultaneously with hydrochloric acid. In addition, the waste liquid generated in the petroleum refining process contains an organic solvent, so that it is possible to treat even an ion exchange resin or ion exchange membrane that cannot be used. Alternatively, harmful positive and negative charged components such as those contained in photographic developing waste liquid can be simultaneously separated.
拡散層12の材質は、ステンレス鋼、チタンのような金属材料とすれば、耐熱性、耐強度性、耐薬品性等に優れ、材料からの二次溶出を抑制することができる。また、セラミック材料とすれば、金属材料と同様に、耐熱性、耐強度性、耐薬品性に優れ、材料からの二次溶出を抑制することができる。あるいは、ポリイミド、セルロース、ポリスルフォンのような高分子材料とすれば、原子レベルの微小な孔径を持たせることができる。または、ポリプロピレン、ポリエチレンのような有機材料とすれば、安価なものとすることができる。他方、塩化ビニル、フルオロカーボンのようなハロゲン系の有機材料とすれば、耐熱性、耐薬品性に優れた加工のし易いものとすることができる。
If the material of the
電解槽の材質をステンレス鋼、チタンのような金属材料とすれば、耐熱性、耐強度性、耐薬品性等に優れ、材料からの二次溶出を抑制することができる。あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリルのような有機材料とすれば、安価で加工のし易いものとすることができる。他方、塩化ビニル、フルオロカーボンのようなハロゲン系の有機材料とすれば、耐熱性、耐薬品性に優れた加工のし易いものとすることができる。あるいは、電解槽の内面に、塩化ビニル、シリコン、フルオロカーボンのような内張りを施せば、安価に耐久性の向上を図ることができる。 If the electrolytic cell is made of a metal material such as stainless steel or titanium, it is excellent in heat resistance, strength resistance, chemical resistance, etc., and secondary elution from the material can be suppressed. Alternatively, if an organic material such as polypropylene, polyethylene, or acrylic is used, it can be inexpensive and easy to process. On the other hand, if a halogen-based organic material such as vinyl chloride or fluorocarbon is used, it can be easily processed with excellent heat resistance and chemical resistance. Alternatively, if the inner surface of the electrolytic cell is lined with vinyl chloride, silicon, or fluorocarbon, durability can be improved at a low cost.
拡散層12にはさまれた処理水室20に充填材を充填すれば、塩酸含有廃液1に含まれる不純物のうち、充填材と相互作用がある成分を選択的に分離することができる。
If the treated
電解装置16の単一のユニットにおいて、正負および両性の電極9,10,13間に孔径が異なる拡散層12を複数配置し、処理された処理水がその拡散層12間のそれぞれの室から流出する構成とすれば、拡散層12の孔径に従って、負の帯電性不純物及び正の帯電性不純物をその粒径毎に分離することができる。
In a single unit of the
1…塩酸含有廃液、2…処理水、3…負帯電成分含有気液混合水、4…正帯電成分含有気液混合水、5…塩素ガス、8…正帯電成分含有水、7…負帯電成分含有水、6…水素ガス、9…正電極、10…負電極、11…スペーサ、12…拡散層、13…両極性電極、14…塩化水素生成塔、15…冷却水、16…電解装置、17,18…気液分離器、19…塩化水素ガス、20…処理水室、21,22…気液混合水室、23…流入口、24,25,28…流出口、26,27…導入口。
1 ... hydrochloric acid-containing waste liquid, 2 ... treated water, 3 ... negatively charged component-containing gas / liquid mixed water, 4 ... positively charged component-containing gas / liquid mixed water, 5 ... chlorine gas, 8 ... positively charged component-containing water, 7 ... negatively charged Component-containing water, 6 ... hydrogen gas, 9 ... positive electrode, 10 ... negative electrode, 11 ... spacer, 12 ... diffusion layer, 13 ... bipolar electrode, 14 ... hydrogen chloride generator tower, 15 ... cooling water, 16 ... electrolyzer , 17, 18 ... Gas-liquid separator, 19 ... Hydrogen chloride gas, 20 ... Treated water chamber, 21, 22 ... Gas-liquid mixed water chamber, 23 ... Inlet, 24, 25, 28 ... Outlet, 26, 27 ... Introduction port.
Claims (9)
4. The apparatus for treating hydrochloric acid-containing waste liquid according to claim 3, wherein the inner surface of the electrolytic cell that accommodates the treated water chamber and the gas-liquid mixed water chamber is provided with a lining such as vinyl chloride, silicon, or fluorocarbon. .
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JP2012179512A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Omega:Kk | Electrolyzing method |
JP2012196601A (en) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Omega:Kk | Wastewater treatment method |
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2003
- 2003-08-20 JP JP2003296560A patent/JP2005066411A/en active Pending
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