JP3413394B2 - 光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液からの酸化セリウム回収方法及び光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液の無公害化処理方法 - Google Patents

光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液からの酸化セリウム回収方法及び光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液の無公害化処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学研磨用酸化セ
リウム研磨剤廃液からの酸化セリウム回収方法及び光学
研磨用酸化セリウム研磨剤廃液の無公害化処理方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】酸化セリウムは、日本国内では産出しな
い鉱物から得られるため、輸入に頼っている資源であ
る。この酸化セリウムは硬度が高い微粒子であるため、
光学レンズや半導体シリコン基板及び液晶画面のガラス
板など、電子部品関係の光学研磨剤として大量に使用さ
れている重要な資源であり、その再利用を強く望まれて
いる資源である。また、光学研磨用の研磨剤としては、
上述の酸化セリウムを主成分としてナトリウム塩やクロ
ム塩などの遷移金属元素、そのイットリウムやデシプロ
シウムなど希土類元素の微粒子を含んでいるため、単純
な廃棄は環境上強く禁止されている。そのため、研磨に
使用した後の廃液の無公害化処理が強く望まれている。
このように酸化セリウムを含有する光学研磨剤廃液につ
いては、資源の再利用化の目的においても無公害化の目
的においても重要である。
【0003】一般的に各種の工業において発生する懸濁
粒子を含む廃水の処理としては、中和剤や無機凝集剤、
高分子凝集剤等を用いて懸濁粒子を凝集分離し、処理水
は放流し、凝集分離した汚泥は廃棄処理されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に研磨剤は、無機微粒子を表面活性剤を用いて沈降防止
を図った安定なスラリーであり、使用後の研磨屑を含む
廃液は沈殿槽に2乃至3週間放置してある程度の沈殿物
(ケーキ)として産業廃棄物処理を行い、残った大量の
廃液は化学処理を行って廃棄しているのが現状である
が、沈殿物ケーキの処理費用は極めてコストがかかり、
大量の廃液は廃棄処理の能力以上にストックされ、困っ
た状態になっていた。また、研磨剤廃液から酸化セリウ
ムを回収する方法としては、沈殿物の化学精製処理法が
知られているが、研磨剤の性質上、沈殿させるために長
時間を必要とすること、並びに規模の大きい沈殿槽の設
備投資の困難さから実用化に至っていなかった。
【0005】さらに、例えば特開平9−327603号
公報には、凝集が困難視されていた酸化セリウム含有研
磨剤廃液に対して、水中に懸濁する微粒子を捕集してフ
ロックを形成させる凝集剤として、アルミナ、カルシ
ア、シリカ、及び酸化ナトリウムからなる凝集剤が提案
され、特開平11−90825号公報には、水酸化ナト
リウム又は水酸化カリウムの水溶液に、酸化セリウム含
有研磨廃棄物を混合して固液分離し、固形物を篩分けし
て微細な研磨剤を回収する方法などが提案されている。
しかし、前者の凝集剤を用いる方法では、凝集効果は考
えられるが、回収すべき酸化セリウムもその他の成分と
共に凝集させてしまうものであるため、回収方法として
は有効ではなかった。また、後者の方法は、極めて多量
のアルカリを使用する(2〜6NのNaOHaq又はK
OHaqを乾物ベースの研磨廃棄物に対して5〜7倍以
上添加する)上、酸化セリウム含有廃液を凝縮して固形
化する必要があった。したがって、酸化セリウム含有研
磨剤廃液から酸化セリウムを回収したり、或いは無公害
化するに当たり、効率良く、処理コストが低廉で、手間
もかからない方法が希求されていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、酸化セリウム研磨剤廃液中に水酸化ナ
トリウム等のアルカリ成分を添加してpH7〜11のア
ルカリ溶液に調整して研磨剤廃液のゼータ電位を負の2
5mV(−25mV)から負の70mV(−70mV)
に変化させた後、酸化セリウム成分を分離処理すること
を特徴とする光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液からの
酸化セリウム回収方法に関するものである。また、本発
明は、酸化セリウム研磨剤廃液中にアルカリ成分を添加
してpH7〜11のアルカリ溶液に調整して廃液のゼー
タ電位を−25〜−70mVに変化させた後、酸化セリ
ウム成分及びその他の固形分を分離処理することを特徴
とする光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液の無公害化処
理方法をも提案するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】酸化セリウム研磨剤廃液のpH値
は7より小さい値である。図1は研磨剤廃液のpH値と
ゼータ電位との関係を示すものであり、縦軸は負のゼー
タ電位mV、横軸はpH値を示している。ゼータ電位の
測定は顕微鏡電気泳動装置による測定値である。尚、図
中には研磨剤廃液中に存在する固形分として、研磨剤の
主成分である酸化セリウム(CeO2)、研磨屑である
光学レンズの主成分であるシリカ(SiO2)、凝集剤で
ある水酸化アルミニウムAl(OH) 3について示した。
この図1より明らかなように酸化セリウム研磨剤廃液中
にアルカリ成分を微量添加してpH7〜11までの範囲
のアルカリ溶液に調整すると、研磨剤廃液のゼータ電位
が−25〜−70mVになる。pH値を4から11に上
昇させると、ゼータ電位は−17mVから−60mVに
変化する。尚、ゼータ電位は、通常、同符号で20mV
以上の場合、粒子間のポテンシャルが15kT(k:ボ
ルツマン定数、T:絶対温度)以上となり、粒子は相互
に分散することができる。しかし、絶対値が20mV以
下では相互に凝集し、分散しにくくなる。過剰にアルカ
リ成分を添加してpH12より大きなアルカリ溶液にし
た場合には、電位が極めて低下し、負の同符号で20m
V以下となり、相互に凝集してしまい、研磨屑(研削ガ
ラス屑)と酸化セリウムの分離ができなくなる。
【0008】例えばpH10のアルカリ廃液の状態で
は、ゼータ電位が−50mVの領域に達し、研磨剤廃液
中の酸化セリウムや研磨時に生じた研磨屑などの分散状
態は極めて良好になることが見出された。即ち、研磨剤
廃液のゼータ電位を高めることによって研磨剤廃液中に
酸化セリウム成分の分散状態の良い状態を作ることがで
きる。分散状態が良い状態に達すると酸化セリウムは長
い時間をかけても沈降せずに研磨剤廃液中に浮遊して沈
殿物として堆積することはない。
【0009】しかし、思考を変えて考えると、このよう
に分散状態が良い状況下では原子番号の大きい酸化セリ
ウムは遠心分離させる好条件を与えることになる。即ち
この状況下の研磨剤廃液中の酸化セリウム(CeO2)
と、研磨屑である光学レンズの主成分であるシリカ(S
iO2)とを例にとると、酸化セリウムの比重は7.22
と重く、粒子径も数μm程度であるのに対し、シリカの
比重は2.7と軽く、粒子径もその十分の一程度であ
る。そのため、この研磨剤廃液を遠心分離機を用いて分
離処理すると、遠心分離機の底に酸化セリウム成分のみ
が選択的に分離されて堆積する。尚、分離処理は、上述
の遠心分離に限定するものではなく、例えばシックナー
装置(濃縮機)による自然沈降を利用した方法により、
酸化セリウムを回収してもよい。
【0010】このように研磨剤廃液にアルカリ成分を微
量添加することにより、−25〜−70mVの範囲に高
ゼータ電位を持つ研磨剤廃液の状態を作ることができ、
この状態で安定な浮遊状態を維持する酸化セリウム成分
を、遠心分離機やシックナー装置により容易に分離、回
収することができる。
【0011】研磨剤廃液の高ゼータ電位液から酸化セリ
ウムを回収した後の研磨剤廃液には、酸化セリウムより
も軽い固形分である鉛成分など第3の元素成分の微細粒
子や研磨屑などが分離されずに含まれており、これらは
依然として研磨剤廃液中に安定に浮遊し、それらの物質
の自然沈降には長時間を必要とする。そのため、そのま
ま放流することができないし、より短時間に処理するた
めには、以下に示す方法を行うことが望ましい。
【0012】第1段階として、研磨剤廃液に、ベントナ
イト或いはモンゴリオナイトなどを主成分とする粘土鉱
物微粒子及びゼオライトを懸濁させた溶液を撹拌添加す
る。第2段階として、研磨剤廃液に、硫酸バンド溶液を
撹拌添加する。第3段階として、高分子凝集剤溶液を撹
拌添加する。第1、第2そして第3段階の撹拌添加を行
うことによって、廃液中に浮遊している微粒子の物質は
急速に凝集沈降し、沈殿物として堆積させることが可能
である。
【0013】尚、シックナー装置(濃縮機)による自然
沈降を利用した酸化セリウムの回収並びに研磨剤廃液の
無公害化について説明すると、この場合、廃液を例えば
pH10の高ゼータ電位状態にした後、シックナー装置
にて重い酸化セリウムなどを沈降回収させた後、濁った
上澄み液を別のシックナー装置に移し、硫酸アルミニウ
ム及びベントナイトなどの粘土鉱物の上澄みを添加し、
緩く撹拌することで、濁った上澄み中のシリカや水酸化
物を自然沈降させ、清澄水を放流することができる。或
いは始めからシックナー装置に硫酸アルミニウム及びベ
ントナイトを入れ、水酸化物、シリカ及び酸化セリウム
を全て沈殿させた後、沈殿物にSDS(ドデシルスルホ
ン酸ナトリウム)等の表面活性剤などを添加し浮選にて
酸化セリウムを回収することもできる。
【0014】
【実施例】〔研磨剤廃液からの酸化セリウムの回収〕光
学レンズの研磨剤廃液に1N−水酸化ナトリウム水溶液
を微量添加してpH10に調整し、−50mVの高ゼー
タ電位状態になったことを確認した後、遠心分離機を用
いて1000r.p.m.の回転を10分間程度行ったとこ
ろ、遠心分離機の底に酸化セリウム成分が堆積すること
が確認された。その後、上澄み液を流し出した遠心分離
機にpH10の蒸留水を入れて、さらに数回の繰り返し
遠心分離を行い、堆積した酸化セリウムに付着した研磨
剤廃液を洗浄することができた。尚、上述の研磨剤廃液
は、光学レンズの研磨屑であるシリカ(SiO2)、並
びに研磨剤の主成分として酸化セリウムを含んでいる
が、研磨するガラスレンズによっては鉛イオン、リチウ
ムイオン、レアメタルイオンなどが含まれるものもあっ
たが、同様に酸化セリウムを選択的に回収することがで
きた。
【0015】〔研磨剤廃液の無公害化処理〕廃液中に酸
を点滴してpH7の廃液とした。第1段階として、ベン
トナイト或いはモンゴリオナイトなどを主成分とする粘
土鉱物微粒子及びゼオライトを0.1%/40mlの濃
度に懸濁させた溶液を撹拌添加した。第2段階として、
硫酸バンドの100ppm/l濃度溶液を撹拌添加し
た。第3段階として、アコフロックA95など高分子凝
集剤溶液2ppm/lから4ppm/lを点滴しながら
撹拌添加した。第1、第2そして第3段階の撹拌添加を
行うことによって、廃液中に浮遊している微粒子の物質
は急速に凝集沈降し、沈殿物として堆積させることが可
能であった。第3の段階の高分子凝集剤溶液を投入する
と同時に浮遊物が沈殿し、上澄み液は瞬間的に透明な液
に変わった。即ち、残債の微粒子及び第1、第2段階で
投入した添加物質は、凝集剤によって100%凝固して
沈殿した。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学研磨
用酸化セリウム研磨剤廃液からの酸化セリウム回収方法
及び光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液の無公害化処理
方法は、使用するアルカリ成分も微量であり、その後の
分離処理も遠心分離やシックナー装置による自然沈降を
利用して容易に且つ短時間に実施できるので、効率良
く、処理コストが低廉で、手間もかからない方法であっ
て、極めて実用的価値が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】酸化セリウム含有研磨剤廃液のpH値とゼータ
電位との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09K 3/14 550 C09K 3/14 550D (56)参考文献 特開2001−34107(JP,A) 特開2001−329250(JP,A) 特開2001−121144(JP,A) 特開2000−263441(JP,A) 特開2000−254659(JP,A) 特開2000−126768(JP,A) 特開 平11−138162(JP,A) 特開 平11−121408(JP,A) 特開 平11−28338(JP,A) 特開 平10−118899(JP,A) 特開 平8−115892(JP,A) 実用新案登録3072151(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/52 B01D 21/01 B03B 5/28 B24B 37/00 B24B 57/02 C09K 3/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化セリウム研磨剤廃液中にアルカリ成
    分を添加してpH7〜11のアルカリ溶液に調整して研
    磨剤廃液のゼータ電位を−25〜−70mVに変化させ
    た後、酸化セリウム成分を分離処理することを特徴とす
    る光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液からの酸化セリウ
    ム回収方法。
  2. 【請求項2】 酸化セリウム研磨剤廃液中にアルカリ成
    分を添加してpH7〜11のアルカリ溶液に調整して研
    磨剤廃液のゼータ電位を−25〜−70mVに変化させ
    た後、酸化セリウム成分及びその他の固形分を分離処理
    することを特徴とする光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃
    液の無公害化処理方法。
JP2000217057A 2000-07-18 2000-07-18 光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液からの酸化セリウム回収方法及び光学研磨用酸化セリウム研磨剤廃液の無公害化処理方法 Expired - Fee Related JP3413394B2 (ja)

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