JP2013132581A - Method for conditioning anion exchange resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OH形アニオン交換樹脂をF形アニオン交換樹脂に変換(調整)するためのアニオン交換樹脂のコンディショニング方法に関する。 The present invention relates to a method for conditioning an anion exchange resin for converting (adjusting) an OH type anion exchange resin into an F type anion exchange resin.
従来、太陽電池、半導体等の製造プロセスでの基板洗浄に用いられた廃フッ酸はそのまま産廃処分されており、産廃による環境負荷と薬液使用量の増加が問題となっている。廃フッ酸のリサイクルを目的としてアニオン交換樹脂によるフッ酸の精製技術が知られている。例えば、特許文献1には、フッ酸及び硝酸を含有する半導体洗浄排水をアニオン交換樹脂と接触させて硝酸を除去し、フッ酸を回収する方法が記載されている。 Conventionally, waste hydrofluoric acid used for substrate cleaning in the manufacturing process of solar cells, semiconductors, and the like has been disposed of as industrial waste, and there are problems of increasing environmental load and chemical usage due to industrial waste. For the purpose of recycling waste hydrofluoric acid, a technology for purifying hydrofluoric acid using an anion exchange resin is known. For example, Patent Document 1 describes a method of recovering hydrofluoric acid by removing nitric acid by bringing a semiconductor cleaning wastewater containing hydrofluoric acid and nitric acid into contact with an anion exchange resin.
ここで用いられるアニオン交換樹脂はフッ酸が希釈されないように予めOH形(水酸化物イオン形)からF形(フッ化物イオン形)に変換したものを用いることが望ましい。 As the anion exchange resin used here, it is desirable to use a resin that has been previously converted from OH form (hydroxide ion form) to F form (fluoride ion form) so that hydrofluoric acid is not diluted.
精製処理を行うアニオン交換樹脂は定期的にアルカリによる再生処理を行いOH形に変換して性能回復させる必要がある。フッ酸の精製に用いる際には、このOH形アニオン交換樹脂をF形に変換する。 An anion exchange resin to be purified needs to be periodically regenerated with an alkali to be converted into OH form to recover its performance. When used for purification of hydrofluoric acid, this OH-type anion exchange resin is converted to F-type.
アニオン交換樹脂の初期洗浄や再生時にF形に調整するためには別途フッ酸が必要である。従来は、このフッ酸として高純度のフッ酸試薬を使用しているが、コスト高であると共に、環境負荷や薬液使用量の低減に逆行する。 A separate hydrofluoric acid is required to adjust the anion exchange resin to the F form during initial cleaning and regeneration. Conventionally, a high-purity hydrofluoric acid reagent is used as the hydrofluoric acid, but the cost is high and the environmental load and the amount of chemical solution used are reduced.
本発明は、フッ酸薬液使用量の削減を可能にするアニオン交換樹脂のコンディショニング方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the conditioning method of the anion exchange resin which makes it possible to reduce the usage-amount of a hydrofluoric acid chemical | medical solution.
本発明のアニオン交換樹脂のコンディショニング方法は、OH形アニオン交換樹脂をフッ酸含有液と接触させてF形アニオン交換樹脂に変換するアニオン交換樹脂のコンディショニング方法において、該フッ酸含有液は、フッ酸含有廃液、フッ酸含有廃液をイオン交換樹脂で精製した精製廃液、及びフッ酸含有廃液槽のリンス水の少なくとも1種又はその希釈液であることを特徴とするものである。 The method for conditioning an anion exchange resin according to the present invention is a method for conditioning an anion exchange resin in which an OH type anion exchange resin is brought into contact with a hydrofluoric acid-containing liquid to convert it to an F type anion exchange resin. It is characterized by being at least one kind of diluted waste liquid containing hydrofluoric acid containing waste liquid purified by ion exchange resin, and rinsing water of a hydrofluoric acid containing waste liquid tank, or a diluted liquid thereof.
前記アニオン交換樹脂と接触させるフッ酸含有液のフッ酸の濃度は0.1〜15wt%であることが好ましい。 The concentration of hydrofluoric acid in the hydrofluoric acid-containing liquid brought into contact with the anion exchange resin is preferably 0.1 to 15 wt%.
本発明では、アニオン交換樹脂にフッ酸含有液を接触させてコンディショニングを行う方法において、このフッ酸含有液としてフッ酸含有廃液、フッ酸含有廃液をイオン交換樹脂で精製した精製廃液、及びフッ酸含有廃液槽のリンス水の少なくとも1種又はその希釈液を用いるので、アニオン交換樹脂のコンディショニングのための薬液使用量を減少させることができる。本発明方法では、アニオン交換樹脂のF形変換のために、工場内の製造プロセスから排出される低濃度のフッ酸廃液、またはフッ酸廃液を低濃度に調整したフッ酸廃液を使用でき、新たな高純度のフッ酸試薬を必要としない。また製造プロセスから排出されるフッ酸廃液の廃液処理の負荷を低減することができる。 In the present invention, in a method of performing conditioning by bringing a hydrofluoric acid-containing liquid into contact with an anion exchange resin, a hydrofluoric acid-containing waste liquid, a purified waste liquid obtained by purifying the hydrofluoric acid-containing waste liquid with an ion exchange resin, and hydrofluoric acid Since at least one type of rinse water in the contained waste liquid tank or a diluted solution thereof is used, the amount of chemical used for conditioning the anion exchange resin can be reduced. In the method of the present invention, a low-concentration hydrofluoric acid waste liquid discharged from a manufacturing process in a factory or a hydrofluoric acid waste liquid adjusted to a low concentration can be used for F-type conversion of an anion exchange resin. No high purity hydrofluoric acid reagent is required. Further, it is possible to reduce the load of waste liquid treatment of hydrofluoric acid waste liquid discharged from the manufacturing process.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明は、アニオン交換樹脂をフッ酸含有液と接触させてOH形アニオン交換樹脂のF形アニオン交換樹脂への変換を行う。また、このフッ酸含有液として、フッ酸含有廃液、フッ酸含有廃液をイオン交換樹脂で精製した精製廃液、及びフッ酸含有廃液槽のリンス水の少なくとも1種又はその希釈液を用いる。 In the present invention, an anion exchange resin is brought into contact with a hydrofluoric acid-containing liquid to convert an OH type anion exchange resin into an F type anion exchange resin. In addition, as the hydrofluoric acid-containing liquid, at least one kind of fluoric acid-containing waste liquid, purified waste liquid obtained by purifying the hydrofluoric acid-containing waste liquid with an ion exchange resin, and rinse water of a hydrofluoric acid-containing waste liquid tank or a diluted liquid thereof are used.
アニオン交換樹脂としては、一般に水処理で用いられているアニオン交換樹脂が使用できる。アニオン交換樹脂は、強塩基性アニオン交換樹脂でも弱塩基性アニオン交換樹脂でもよいが、フッ酸含有液が硝酸などの他の酸成分を含む酸性液である場合には、弱塩基性アニオン交換樹脂を用いるのが好ましい。好ましいアニオン交換樹脂としては、ジビニルベンゼンで架橋したポリスチレン系アニオン交換樹脂で、アルキルまたはアルカノールアミン型のアニオン交換基を有するものがあげられ、強塩基性アニオン交換樹脂の場合は第4級アンモニウム型のアニオン交換基を有するが、弱塩基性アニオン交換樹脂の場合は第1〜第3級アミン型のアニオン交換基を有するものがあげられる。交換基としてはOH形(水酸化物イオン)又はF形(フッ化物イオン)を用いることができる。 As the anion exchange resin, an anion exchange resin generally used in water treatment can be used. The anion exchange resin may be a strong base anion exchange resin or a weak base anion exchange resin. However, when the hydrofluoric acid-containing liquid is an acidic liquid containing other acid components such as nitric acid, the weak base anion exchange resin is used. Is preferably used. Preferred anion exchange resins include polystyrene-type anion exchange resins crosslinked with divinylbenzene and having an alkyl or alkanolamine type anion exchange group. In the case of strongly basic anion exchange resins, quaternary ammonium type resins are used. In the case of a weakly basic anion exchange resin having an anion exchange group, those having a primary to tertiary amine type anion exchange group may be mentioned. As the exchange group, OH form (hydroxide ion) or F form (fluoride ion) can be used.
フッ酸含有廃液としては、半導体製造工程、ガラス表面処理工程などからの排水が例示されるが、これに限定されない。このフッ酸含有廃液中のフッ酸濃度は通常は0.1〜50wt%特に0.5〜15wt%である。 Examples of the hydrofluoric acid-containing waste liquid include, but are not limited to, wastewater from a semiconductor manufacturing process, a glass surface treatment process, and the like. The concentration of hydrofluoric acid in the hydrofluoric acid-containing waste liquid is usually 0.1 to 50 wt%, particularly 0.5 to 15 wt%.
このフッ酸含有廃液中には硝酸、塩酸、硫酸などの酸成分や、Fe、Cu、Zn、Na、K、Ca、Al、Mo、Ti、Bなどの金属イオン、あるいはホウフッ化物、リン酸イオンなどを含むことがある。 This hydrofluoric acid-containing waste liquid contains acid components such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid, metal ions such as Fe, Cu, Zn, Na, K, Ca, Al, Mo, Ti and B, or borofluoride and phosphate ions. May be included.
このフッ酸含有廃液は、そのままアニオン交換樹脂のコンディショニング工程に供給されてもよく、カチオン交換樹脂などによる精製処理を行った後にコンディショニング工程に供給されてもよい。 This hydrofluoric acid-containing waste liquid may be supplied as it is to the conditioning step of the anion exchange resin, or may be supplied to the conditioning step after performing a purification treatment with a cation exchange resin or the like.
コンディショニング時にアニオン交換樹脂と接触させるフッ酸含有液のフッ酸濃度は2wt%以下特に0.1〜2.0wt%程度が好ましい。従って、フッ酸含有廃液やその精製液、フッ酸含有廃液槽リンス水のフッ酸濃度がこの範囲よりも高いときには、希釈水によりこの範囲となるように希釈するのが好ましい。 The hydrofluoric acid concentration of the hydrofluoric acid-containing liquid that is brought into contact with the anion exchange resin during conditioning is preferably 2 wt% or less, particularly about 0.1 to 2.0 wt%. Accordingly, when the hydrofluoric acid concentration of the hydrofluoric acid-containing waste liquid, the purified liquid thereof, or the hydrofluoric acid-containing waste liquid tank rinsing water is higher than this range, it is preferable to dilute with the diluting water to be within this range.
コンディショニング工程では、フッ酸含有液とOH形アニオン交換樹脂とを接触させてアニオン交換樹脂にフッ化物イオンを吸着させる。 In the conditioning step, the hydrofluoric acid-containing liquid is brought into contact with the OH-type anion exchange resin to adsorb fluoride ions on the anion exchange resin.
フッ酸含有液とアニオン交換樹脂との接触は単なる浸漬でもよいが、一般的にはアニオン交換樹脂をカラム(塔)に充填してアニオン交換樹脂層を形成し、これにフッ酸含有液を通液してフッ化物イオンを吸着させるものが好ましい。このカラムへのフッ酸含有液の通液速度はSV100h−1以下が好ましく、SV1〜10h−1が特に好ましい。 The contact between the hydrofluoric acid-containing liquid and the anion exchange resin may be simple immersion, but in general, the anion exchange resin is packed in a column to form an anion exchange resin layer, and the hydrofluoric acid-containing liquid is passed through the column. A liquid that adsorbs fluoride ions is preferable. The flow rate of the hydrofluoric acid-containing liquid through this column is preferably SV100h −1 or less, particularly preferably SV1 to 10h −1 .
この状態でそのまま通液を続け、フッ酸がリークするまで吸着(コンディショニング)を行わせることが好ましい。このように通液を続けると、最終的にはアニオン交換樹脂全体にフッ化物イオンが吸着してF形アニオン交換樹脂に変換された状態になる。このF形アニオン交換樹脂は、例えばフッ酸とケイフッ化水素酸とを含む廃液からケイフッ化水素酸イオンを吸着除去してフッ酸を回収する用途などに好適に用いることができる。 In this state, it is preferable that the liquid is continuously passed and adsorption (conditioning) is performed until hydrofluoric acid leaks. If the liquid flow is continued in this manner, the fluoride ion is finally adsorbed on the entire anion exchange resin and converted into an F-type anion exchange resin. This F-type anion exchange resin can be suitably used, for example, for the purpose of recovering hydrofluoric acid by adsorbing and removing hydrofluoric acid ions from a waste liquid containing hydrofluoric acid and hydrofluoric acid.
図1は、本発明方法を実施するのに好適な装置の一例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of an apparatus suitable for carrying out the method of the present invention.
図1では、フッ酸含有工場廃液を貯留するタンク20、このフッ酸含有工場廃液を図示しない精製手段で精製処理した精製廃液貯留タンク21、該タンク20又は21をリンス洗浄したときのリンス水を貯留するタンク22が設置され、タンク20〜22のいずれかから循環槽25を介してアニオン交換樹脂充填カラム26へフッ酸含有液が供給されるように配管及びバルブが設けられている。また、廃液を混合槽24に受け入れ、タンク23からの希釈水によって希釈してカラム26へ供給することも可能となっている。
In FIG. 1, a
カラム26の前段に循環槽25が設置されている。バルブ13,24を開とし、ポンプ19を作動させることにより、循環槽25内のフッ酸含有液をカラム26に循環通水することができる。
A
タンク20内の工場廃液を循環槽25に供給する場合には、バルブ1,6,12を開とし、タンク21内の精製廃液を循環槽25に供給する場合にはバルブ3,6,12を開とし、タンク22内のリンス水を循環槽25に供給する場合には、バルブ7,12を開とする。タンク20内の液を希釈してから循環槽25に供給するときには、バルブ1,6,9,10,11を開とし、タンク20内の液を混合槽24にてタンク23からの水と混合して希釈し、循環槽25に供給する。タンク21内の液を希釈してから循環槽25に供給するときには、バルブ3,6,9,10,11を開とし、タンク22内の液を希釈してから循環槽25に供給するときには、バルブ7,9,10,11を開とする。
When supplying the factory waste liquid in the
循環槽25内の液をカラム26に循環通水する場合には、バルブ13,14を開とし、バルブ15を閉とし、ポンプ19を作動させる。
When circulating the liquid in the
カラム26に通水するフッ酸含有液のフッ酸濃度は15wt%以下例えば0.1〜15wt%特に0.2〜2wt%程度が好適である。カラム26への通水SVは10以下、特に3〜7程度が好適であり、BVは1〜1000特に3〜900程度が好適である。
The hydrofluoric acid concentration of the hydrofluoric acid-containing liquid that passes through the
[実施例1〜4]
カラムにOH形アニオン交換樹脂(ランクセス社製MP62)15mLを充填し、模擬工場廃液として、工業用フッ酸水溶液(フッ酸濃度0.25wt%(実施例1)、0.5wt%(実施例2)、1.0wt%(実施例3)、又は2.0wt%(実施例4))をSV8でBV=200通水した。その後、アニオン交換樹脂を、HClO4溶液で再生処理し再生溶液中のフッ化物イオン濃度を分析することによりF形化率を測定した。結果を表1に示す。
[Examples 1 to 4]
The column was packed with 15 mL of OH-type anion exchange resin (MP62 manufactured by LANXESS) and used as a simulated factory waste solution as an industrial hydrofluoric acid aqueous solution (hydrofluoric acid concentration 0.25 wt% (Example 1), 0.5 wt% (Example 2). ), 1.0 wt% (Example 3), or 2.0 wt% (Example 4)) was passed through BV = 200 by SV8. Thereafter, the anion exchange resin was regenerated with an HClO 4 solution, and the fluoride ion concentration in the regenerated solution was analyzed to measure the F-formation rate. The results are shown in Table 1.
[比較例1〜4]
フッ酸水溶液として高純度フッ酸試薬の水溶液を用いた他は実施例1〜4と同様に通水してアニオン交換樹脂をF形化し、F形化率を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Examples 1-4]
Except for using an aqueous solution of a high-purity hydrofluoric acid reagent as the hydrofluoric acid aqueous solution, water was passed in the same manner as in Examples 1 to 4 to form an anion exchange resin, and the F-formation rate was measured. The results are shown in Table 1.
表1の通り、コンディショニングによるF形化率は工業用フッ酸を用いた実施例1〜4の場合と高純度試薬フッ酸を用いた比較例1〜4の場合とで実質的に同一であった。 As shown in Table 1, the F-formation rate by conditioning was substantially the same in Examples 1 to 4 using industrial hydrofluoric acid and Comparative Examples 1 to 4 using high-purity reagent hydrofluoric acid. It was.
[アニオン交換の性能確認]
実施例2及び比較例2でコンディショニングしたF形アニオン交換樹脂をカラムに充填し、ケイフッ酸溶液を下記条件で通水し、カラム流出水中のケイフッ酸濃度の経時変化を測定した。結果を図2に示す。
<通水条件>
充填樹脂量;15mL
SV5
HF5%
ケイフッ酸負荷量;138mg/L
図2の通り、実施例2及び比較例2でコンディショニングしたF形アニオン交換樹脂のケイフッ酸除去能は同等であった。
[Confirmation of anion exchange performance]
The column was filled with the F-type anion exchange resin conditioned in Example 2 and Comparative Example 2, and the silicic acid solution was passed under the following conditions, and the change over time in the silicic acid concentration in the column effluent was measured. The results are shown in FIG.
<Water flow conditions>
Filled resin amount: 15 mL
SV5
HF 5%
Silicic acid load: 138 mg / L
As shown in FIG. 2, the silicic acid removal ability of the F-type anion exchange resin conditioned in Example 2 and Comparative Example 2 was equivalent.
[樹脂吸着性能の確認]
実施例3と比較例3でコンディショニングしたアニオン交換樹脂について吸着平衡試験を行った。即ち、実施例3及び比較例3でコンディショニングしたF形アニオン交換樹脂15mLを吸着平衡試験用容器(500mL容)に採り、図3に示すケイフッ酸濃度でHF濃度5wt%のフッ酸酸性ケイフッ酸水溶液300mLを該容器に注入し、密栓後、室温で15Hr振盪した。15Hr後に溶液のケイフッ酸濃度を測定し、ケイフッ酸の吸着量を測定した。結果を図3に示す。
[Confirmation of resin adsorption performance]
An adsorption equilibrium test was performed on the anion exchange resin conditioned in Example 3 and Comparative Example 3. That is, 15 mL of F-type anion exchange resin conditioned in Example 3 and Comparative Example 3 was placed in an adsorption equilibrium test container (500 mL), and an aqueous hydrofluoric acid hydrofluoric acid solution having an HF concentration of 5 wt% as shown in FIG. 300 mL was poured into the container, sealed, and then shaken at room temperature for 15 hours. After 15 hours, the concentration of silicic acid in the solution was measured, and the amount of silicic acid adsorbed was measured. The results are shown in FIG.
図3の通り、実施例3及び比較例3でコンディショニングしたF形アニオン交換樹脂のケイフッ酸の平衡吸着量は同等であった。 As shown in FIG. 3, the equilibrium adsorption amount of silicic acid of the F-type anion exchange resin conditioned in Example 3 and Comparative Example 3 was the same.
以上の実験により、本発明によるとフッ酸廃液を用いてOH形アニオン交換樹脂をF形アニオン交換樹脂にコンディショニングしたF形アニオン交換樹脂は、高純度フッ酸試薬を用いてコンディショニングしたF形アニオン交換樹脂と同等のイオン交換能を有することが認められた。 From the above experiment, according to the present invention, the F-form anion exchange resin obtained by conditioning the OH-form anion exchange resin to the F-form anion exchange resin using the hydrofluoric acid waste liquid is the F-form anion exchange conditioned using the high-purity hydrofluoric acid reagent. It was found to have an ion exchange capacity equivalent to that of the resin.
1〜15 バルブ
25 循環槽
26 アニオン交換樹脂充填カラム
1-15
Claims (2)
該フッ酸含有液は、フッ酸含有廃液、フッ酸含有廃液をイオン交換樹脂で精製した精製廃液、及びフッ酸含有廃液槽のリンス水の少なくとも1種又はその希釈液であることを特徴とするアニオン交換樹脂のコンディショニング方法。 In the conditioning method of an anion exchange resin in which an OH type anion exchange resin is contacted with a hydrofluoric acid-containing liquid and converted to an F type anion exchange resin,
The hydrofluoric acid-containing liquid is at least one of a hydrofluoric acid-containing waste liquid, a purified waste liquid obtained by purifying the hydrofluoric acid-containing waste liquid with an ion exchange resin, and a rinsing water of a hydrofluoric acid-containing waste liquid tank or a diluted liquid thereof. An anion exchange resin conditioning method.
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Citations (2)
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JPS57144040A (en) * | 1981-02-27 | 1982-09-06 | Japan Organo Co Ltd | Removal method for silicic acid in water |
JP2003081613A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-19 | Daikin Ind Ltd | Method for recovering hydrogen fluoride |
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