JP2005193191A - 廃水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有害金属、フッ化アンモニウム、及び過酸化物を含む酸性廃液を、効率的に処理する方法を提供する
【解決手段】過酸化物、有害金属及びフッ化アンモニウムを含む酸性水溶液の処理において、(1)過酸化物を分解し、(2)金属捕集剤、及び水酸化カルシウムを添加して、ＰＨを７以上に調整し、（３）有害金属の水酸化物とフッ化カルシウムを沈殿させ、(４)沈殿物を分離後、中和することを特徴とする廃水処理方法であり、過酸化物が過酸化水素、有害金属が銅であることを特徴とする該廃水処理方法であり、過マンガン酸カリウムを添加して過酸化物を分解することを特徴とする該廃水処理方法であり、金属捕集剤が、チオール系キレート剤であることを特徴とする該廃水処理方法である。
【選択図】 なし
【解決手段】過酸化物、有害金属及びフッ化アンモニウムを含む酸性水溶液の処理において、(1)過酸化物を分解し、(2)金属捕集剤、及び水酸化カルシウムを添加して、ＰＨを７以上に調整し、（３）有害金属の水酸化物とフッ化カルシウムを沈殿させ、(４)沈殿物を分離後、中和することを特徴とする廃水処理方法であり、過酸化物が過酸化水素、有害金属が銅であることを特徴とする該廃水処理方法であり、過マンガン酸カリウムを添加して過酸化物を分解することを特徴とする該廃水処理方法であり、金属捕集剤が、チオール系キレート剤であることを特徴とする該廃水処理方法である。
【選択図】 なし
Description
本発明は、過酸化物、有害金属及びフッ化アンモニウムを含む酸性水溶液の廃水処理に関する。
従来、エレベーター、車両、ハイブリッドカー等といったパワーモジュール用途には、半導体搭載用セラミックス基板の表面に、導電性を有する金属回路層をろう材で接合し、更に金属回路層の所定の位置に半導体素子を搭載したセラミック回路基板が用いられている。近年、回路基板の小型化、パワーモジュールの高出力化が進む中、セラミックス基板材料には、電気絶縁性に加えて、優れた放熱特性を発現するように高熱伝導率が要求されており、熱伝導率が高い窒化アルミニウム基板が注目されている。
窒化アルミニウム等のセラミックス基板に導電性を有する金属回路層を接合する方法としては、活性金属法等がある（特許文献１）。TiやZrといった活性金属は窒化アルミニウム等のセラミックスと反応し、例えば、TiNやZrNといったセラミックス層を形成することで、金属回路層とセラミックス基板とを強固に接合することができる。
特開昭６０−１７７６３４号公報
しかしながら、回路基板の場合には、回路間は絶縁されている必要があるため、導電対であるTiNやZrNといった接合層は除去する必要がある。そこで、銅などの金属導体層を塩化銅水溶液でエッチングした後、フッ化アンモニウム、無機酸及び過酸化水素を含む水溶液で処理することにより、この不要なセラミックス層を除去することが行われている（特許文献２）。
特開平５−１３９２０号公報
このような処理における廃液には、有害金属である銅、フッ化アンモニウム、無機酸、過酸化水素等が含まれている。このため、廃液はそのまま廃棄できず、化学処理などを施して有害物質を規制値以下の含有量にしてから廃棄することが必要である。
このような廃液は酸性溶液であるため、一般に、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液等のアルカリを加え、有害金属を水酸化物として沈殿させる処理が行われる。
さらに、フッ化アンモニウムの除去に関しては、一般に、水酸化カルシウムを添加し、フッ化カルシウムとして沈殿除去することが知られている。
しかしながら、有害金属、フッ化アンモニウム、無機酸、過酸化水素等の過酸化物を含む廃液に水酸化カルシウムを添加しても、有害金属のアンモニウム錯体を形成して可溶化し、有害金属を十分に除去できないという課題があった。
本発明の目的は、上記課題に鑑み、有害金属、フッ化アンモニウム、及び過酸化物を含む酸性廃液を、効率的に処理する方法を提供することである。
即ち、本発明は、過酸化物、有害金属及びフッ化アンモニウムを含む酸性水溶液の処理において、(1)過酸化物を分解し、(2)金属捕集剤、及び水酸化カルシウムを添加して、ＰＨを７以上に調整し、（３）有害金属の水酸化物とフッ化カルシウムを沈殿させ、(４)沈殿物を分離後、中和することを特徴とする廃水処理方法であり、過酸化物が過酸化水素、有害金属が銅であることを特徴とする該廃水処理方法であり、過マンガン酸カリウムを添加して過酸化物を分解することを特徴とする該廃水処理方法であり、金属捕集剤が、チオール系キレート剤であることを特徴とする該廃水処理方法である。
本発明によれば、有害金属、フッ化アンモニウム、及び過酸化物が含まれる酸性廃液を、効率的に処理することが可能である。
本発明者は、鋭意検討を行った結果、過酸化物、有害金属及びフッ化アンモニウムを含む酸性水溶液の処理において、まず過酸化物を酸化剤等により分解しておくことが重要であることを知見した。過酸化物が残存していると、理由は定かではないが、水酸化カルシウム等のアルカリを加えても、有害金属の水酸化物の生成が阻害され、有害金属が十分に除去されないことを見出した。
過酸化物の除去方法は特に限定されないが、酸化物の使用が一般的であり、酸化物としては、過マンガン酸カリウム水溶液が取り扱い易く、分解反応の終点がわかりやすいため好ましい。なお、酸化物の分解反応は発熱を伴うため、液を十分に撹拌し、冷却を行うことが必要であり、特に、過酸化物が過酸化水素の場合、液温が５０℃以上になると、分解熱により反応が加速される場合があるので、温度制御を行える槽で処理することが好ましい。
過酸化物を分解した後、金属捕集剤を添加する。金属捕集剤の添加は、有害金属がアンモニウム錯体を形成して可溶化するのを防ぐために必要である。金属捕集剤は特に限定されないが、キレート剤、キレート樹脂、無機添加剤等が一般的である。金属捕集剤は、一般に、廃液に含まれる有害金属の種類や濃度等により適切なものが選択され、有害金属が銅の場合、チオール系のキレート剤を用いるのが好ましい。
次に、水酸化カルシウムを添加して、ＰＨを７以上に調整することにより、有害金属の水酸化物とフッ化カルシウムを沈殿させる。有害金属を水酸化物として沈殿させるために必要なｐＨは、含有される有害金属の種類、濃度により異なるが、有害金属の溶解度積より算出することが可能である。一般に、ＰＨ７以上にすると、殆どの有害金属は規制値以下にすることが可能であるが、本発明ではＰＨ８〜１２が好ましく、ＰＨ９〜１０がさらに好ましい。ＰＨが７未満では、有害金属が十分に除去できない場合がある。また、ＰＨ１２を超えると、廃液の中和にコストが掛かり、経済的でない。
有害金属の水酸化物とフッ化カルシウムを沈殿させた後、沈殿物は分離され、分離液は中和し排水として処理される。沈殿物を分離する方法は、特に限定されるものではないが、フィルタープレス法、遠心分離法、デカンタ法等の方法が一般的である。なお、沈殿物を凝集し沈殿しやすくするために、高分子凝集剤等の凝集剤を添加することも可能である。
分離液はアルカリ性となっているため、硫酸または塩酸等の酸性水溶液を用いて中和され、排水として処理される。なお、分離液はアンモニアを含んでいる場合があるので、アンモニアを除去するために、バブリング等を中和前に行っても構わない。
以下、この廃液処理方法について説明する。図１は本発明の工程フロー図である。
窒化アルミニウム基板に、銀／銅／Tiを含む活性金属ろう材で銅板を接合し、塩化銅を含むエッチング液でエッチングして回路を形成した。さらに、ろう材層をフッ化アンモニウム／過酸化水素エッチング液でエッチングし、窒化アルミニウム回路基板を作製した。
発生したエッチング廃液の組成を調べた結果、以下の様な組成であった。
銅含有量 ２％
フッ素含有量 １０％
アンモニア含有量 １０％
過酸化水素含有量 １０％
銅含有量 ２％
フッ素含有量 １０％
アンモニア含有量 １０％
過酸化水素含有量 １０％
このエッチング廃液２００リットルをタンクに貯め、以下の手順でエッチング廃液の処理を行った。
（１） 過マンガン酸カリウムＮ／２水溶液を１１リットル添加し、６０分間撹拌して、エッチング廃液中の過酸化水素を分解した。
（２） 金属捕集剤（三協化成社製、商品名「サンチオール」）を、廃液に対して３質量％添加し、６０分間撹拌した。
（３） 水酸化カルシウムを添加し、ｐＨを１０に調整した。
（４） 沈殿物とろ液をデカンターにて分離し、ろ液を硫酸でｐＨ７に中和した。
（１） 過マンガン酸カリウムＮ／２水溶液を１１リットル添加し、６０分間撹拌して、エッチング廃液中の過酸化水素を分解した。
（２） 金属捕集剤（三協化成社製、商品名「サンチオール」）を、廃液に対して３質量％添加し、６０分間撹拌した。
（３） 水酸化カルシウムを添加し、ｐＨを１０に調整した。
（４） 沈殿物とろ液をデカンターにて分離し、ろ液を硫酸でｐＨ７に中和した。
処理後のろ液の組成を調べた結果、以下のような組成であった。
銅含有量 ２ｐｐｍ
フッ素含有量 ５ｐｐｍ
アンモニア含有量 ０％
過酸化水素含有量 ０％
銅含有量 ２ｐｐｍ
フッ素含有量 ５ｐｐｍ
アンモニア含有量 ０％
過酸化水素含有量 ０％
各元素の成分分析は以下の方法で実施した。
＜銅含有量の測定＞
試料を純水にて希釈し、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ICP-AES）（セイコーインスツルメンツ社製、型式：SPS-1700R）にて、測定波長324.754nmにて測定。
＜フッ素含有量、アンモニア含有量の測定＞
試料を純水にて希釈し、イオンクロマトグラフ（DIONEX社製、型式：DX-100型（フッ素の場合）、DX-320J型（アンモニアの場合））にて測定した。
＜過酸化水素含有量の測定＞
試料を純水にて希釈し、過マンガン酸カリウム水溶液での滴定により求めた。
＜銅含有量の測定＞
試料を純水にて希釈し、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ICP-AES）（セイコーインスツルメンツ社製、型式：SPS-1700R）にて、測定波長324.754nmにて測定。
＜フッ素含有量、アンモニア含有量の測定＞
試料を純水にて希釈し、イオンクロマトグラフ（DIONEX社製、型式：DX-100型（フッ素の場合）、DX-320J型（アンモニアの場合））にて測定した。
＜過酸化水素含有量の測定＞
試料を純水にて希釈し、過マンガン酸カリウム水溶液での滴定により求めた。
実施例２〜５、比較例１〜３
表１に示す様に条件を変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。ろ液の組成を表１に示す。
＜二酸化マンガン＞ 三井金属社製
＜鉄粉＞ 株式会社神戸製鋼所社製。
＜高分子金属捕集剤＞株式会社モリテックス製、商品名「エポフロック」
表１に示す様に条件を変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。ろ液の組成を表１に示す。
＜二酸化マンガン＞ 三井金属社製
＜鉄粉＞ 株式会社神戸製鋼所社製。
＜高分子金属捕集剤＞株式会社モリテックス製、商品名「エポフロック」
Claims (4)
- 過酸化物、有害金属及びフッ化アンモニウムを含む酸性水溶液の処理において、(1)過酸化物を分解し、(2)金属捕集剤、及び水酸化カルシウムを添加して、ＰＨを７以上に調整し、（３）有害金属の水酸化物とフッ化カルシウムを沈殿させ、(４)沈殿物を分離後、中和することを特徴とする廃水処理方法。
- 過酸化物が過酸化水素、有害金属が銅であることを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
- 過マンガン酸カリウムを添加して過酸化物を分解することを特徴とする請求項１または２記載の廃水処理方法。
- 金属捕集剤が、チオール系キレート剤であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項記載の廃水処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004004000A JP3923046B2 (ja) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | 廃水処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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