JP3466637B2 - フッ素含有水の処理方法及び処理装置 - Google Patents
フッ素含有水の処理方法及び処理装置Info
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の改良に関するものである。さらに詳しくいえば、本発
明は、フッ素系エッチング剤の廃液などからフッ素を高
純度のフッ化カルシウムとして効率よく回収するフッ素
含有水の処理方法に関するものである。
あるいは各種金属材料、単結晶材料、光学系材料などの
表面処理分野などにおいては、多量のエッチング剤が使
用されており、そして、このエッチング剤としては、主
にフッ化水素や、フッ化水素とフッ化アンモニウムを主
成分とするエッチング剤が用いられている。フッ化水素
を主成分とするエッチング剤は、通常フッ素をHFとし
て0.9重量%程度を含む薬剤であって大量に用いられ
ており、一方、フッ化水素及びフッ化アンモニウムを主
成分として含むエッチング剤(バッファードフッ酸)
は、その使用量は少ないものの、フッ素をHFとして通
常7重量%程度含有していることから、これらのエッチ
ング剤は廃水系統へ移行した際、高濃度フッ素含有廃液
となる。一方、エッチング途中やエッチング終了時に
は、これらのエッチング剤で処理された材料を大量の洗
浄水で洗浄するため、その洗浄工程からは、大量の低濃
度フッ素含有廃液が排出される。従来、これらの高濃度
フッ素含有廃液及び低濃度フッ素含有廃液は混合されて
一括処理されている。このフッ素含有廃液の処理には、
一般に水酸化カルシウム[Ca(OH)2]などのカルシ
ウム化合物を添加してフッ化カルシウム(CaF2)と
して沈殿除去する方法が用いられている。しかしなが
ら、このようなフッ化カルシウムとして沈殿除去する方
法においては、フッ素含有水中に含まれるSiO2も、
そのほとんどが不溶化して沈殿するため、回収されたフ
ッ化カルシウムは純度が低いものとなって、再利用価値
が低減するのを免れないという問題がある。他方、炭酸
カルシウムを用いたフッ素処理方法が知られており、こ
の処理方法においては粉状や粒状の炭酸カルシウムが用
いられている。粉状の炭酸カルシウムの場合は、単に中
和剤として利用しているので、過剰に添加されることか
ら、沈殿物中に未反応の炭酸カルシウムが残存し、沈殿
物のフッ化カルシウム純度が低くなるのを免れない。ま
た、粒状の炭酸カルシウムを用いる場合も、これまで炭
酸カルシウム粒子のフッ化カルシウムへの転換率を予測
する手段がなく、回収物のフッ化カルシウム純度は不安
定であった。
従来のフッ素含有水の処理方法が有する欠点を克服し、
炭酸カルシウムによるフッ素含有水の処理方法におい
て、高純度のフッ化カルシウムを安定して回収する方法
を提供することを目的としてなされたものである。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、フッ素含有水
を炭酸カルシウム充填層に上向流で通水して処理する
際、該充填層の入口液と出口液のフッ素濃度又はpHがほ
ぼ同一になるまで通水処理することにより、ほぼ100
%近い純度のフッ化カルシウムを回収しうることを見い
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、 (1)複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直列系であっ
て、該複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直列系の1段
目の入口にフッ素濃度計又はpH計を設け、さらに、各炭
酸カルシウム充填反応塔の出口にもフッ素濃度計又はpH
計を設けた直列系に、フッ素含有水を全炭酸カルシウム
充填反応塔に対して上向流で通水して、該フッ素含有水
中のフッ素を除去するとともにフッ化カルシウムを回収
するにあたり、1段目の炭酸カルシウム充填反応塔の入
口直前のフッ素濃度計又はpH計と該塔の出口に設けたフ
ッ素濃度計又はpH計の数値がほぼ同一になるまで通水処
理し、ほぼ同一になった後に、1段目の炭酸カルシウム
充填反応塔への通水を中止して、2段目の炭酸カルシウ
ム充填塔に通水を切り替え、同時に、前記通水を中止し
た炭酸カルシウム充填反応塔内の高純度フッ化カルシウ
ムを新規炭酸カルシウムに入れ替え、該新規炭酸カルシ
ウム充填反応塔を複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直
列系の最後尾に連結し、以下同一の手順で順次1段目炭
酸カルシウム充填反応塔を最後尾にメリーゴーランド方
式で切り替えることを特徴とするフッ素含有水の処理方
法、 (2)直列に連結した複数の炭酸カルシウム充填反応塔
にフッ素含有水を上向流で通水することにより、該フッ
素含有水中のフッ素を除去するとともにフッ化カルシウ
ムを回収する装置であって、該複数の炭酸カルシウム充
填反応塔の直列系の1段目の入口直前にフッ素濃度計又
はpH計を設け、さらに、各炭酸カルシウム充填反応塔の
出口にもフッ素濃度計又はpH計を設けた装置系に、1段
目の炭酸カルシウム充填反応塔への通水を2段目の炭酸
カルシウム充填反応塔に通水を切り替える手段、1段目
炭酸カルシウム充填反応塔内のフッ化カルシウムを新規
炭酸カルシウムと入れ替えする手段、充填後の該反応塔
を前記複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直列系の最後
尾に連結する手段、以下同一の手順で順次1段目炭酸カ
ルシウム充填反応塔をメリーゴーランド方式で切り替え
る手段を有することを特徴とするフッ素含有水の処理装
置、 (3)反応塔へのフッ素含有水の通水を間欠的に供給す
る手段を有する第2項記載のフッ素含有水の処理装置、 (4)反応塔内に空気をバブリングさせる手段を有する
第2項又は第3項記載のフッ素含有水の処理装置、及び (5)炭酸カルシウム充填塔の容積の3倍以上の容量で
あるフッ素含有水貯留タンクを有する第1項、第2項、
第3項又は第4項記載のフッ素含有水の処理装置、を提
供するものである。
明する。図1は、本発明方法を実施するための1例の説
明図であって、まずエッチング廃水等のフッ素含有水
(被処理液)1はNo.1被処理液タンク2又はNo.2
被処理液タンク3に移送される。このタンクは被処理液
の均一化及び安定化のために設置され、2基以上あると
都合がよい。被処理液は、例えばNo.1タンク2に移
送され、満水になったら混合して均一化し、ポンプ4に
より、径0.1〜0.5mm程度の粒状炭酸カルシウムが充
填された1段目の反応塔5へ供給する。一方、新たに排
出される被処理液はNo.2タンク3に入れ貯留する。
被処理液タンク2及び3の容量は反応塔容量の3倍以上
が望ましい。
塔5に上向流で供給される。上記エッチング廃水等の中
には、通常フッ化水素又はフッ化水素とフッ化アンモニ
ウムとが含まれており、フッ化水素によって二酸化炭素
ガスが発生するので、被処理液を下向流で供給すると、
塔内はガス流によって水切れ現象が生じ、供給液の偏流
をもたらし、反応が阻害されるという好ましくない事態
を招来する。本発明においては、該被処理液の供給は、
ポンプ4により間欠的に行うのが望ましい。この間欠的
な通水により、前記したように発生する二酸化炭素ガス
の作用と相俟って、炭酸カルシウムのかたまりを効果的
にほぐすことができ、炭酸カルシウムは効率よくフッ化
カルシウムに変換される。運転−停止の流量、時間につ
いては、被処理液中のフッ素濃度、充填炭酸カルシウム
の粒度や充填高さ、被処理液温度などにより影響を受け
るので、それらに応じて最適条件を適宜選ぶのがよい。
めて少ない被処理液を処理する場合には、所望により、
空気を反応塔内に連続的又は間欠的にバブリングさせて
もよいし、該被処理液に塩化水素などの酸を添加しても
よい。なお、被処理液のpHは4〜6の範囲が好ましく、
必要ならばアルカリや酸を添加してpH調整を行ってもよ
い。1段目の反応塔5から出た処理液は、全量第2段目
の反応塔8に流入されるとともに、1段目の反応塔5で
発生したガスも分離することなく、2段目の反応塔8に
導入される。
の入口液及び出口液のpH又はフッ素濃度を監視すること
が必要であるので、1段目反応塔5の入口及び出口ライ
ンの適当な場所にpH計やフッ素濃度計6及び7が設けら
れる。1段目反応塔5の処理液は2段目反応塔8に供給
されるが、1段目反応塔の入口液及び出口液のpHやフッ
素濃度がほぼ一致したら、ポンプ4の運転を止めて通水
を停止し、1段目反応塔内の充填物を抜き出してフッ化
カルシウムを回収する。この際、該充填物に付着する被
処理液の水切り及び水洗を行ってから抜き出しする方が
フッ化カルシウムの純度が向上するとともに、移送時の
危険対策にもなるので有利である。2段目反応塔8の処
理液9はpH計やフッ素濃度計10によって処理効果を確
認し、処理水として排出する。
はフッ素濃度がほぼ一致して、1段目反応塔5の充填材
を抜き出した後は、新たな炭酸カルシウムを充填する
が、その場合、被処理水の通水は反応塔8→反応塔5の
方向に行うメリーゴーランド方式とする。この場合、pH
計やフッ素濃度計の役割もそれに応じて変わることにな
る。また、本発明方法においては反応塔の入口及び出口
のフッ素濃度から、フッ素の除去量を算出することによ
って、塔内の充填材のフッ化カルシウムへの転換率を知
ることが可能であり、その結果、充填材の取り替え日を
予測することができる。このような処理によって、ほぼ
100%に近い純度のフッ化カルシウムを回収すること
ができる。
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。
を内径30mmのカラムに充填した。このカラム2本をシ
リーズに連結し、1段目カラムに被処理液をSV1hr
-1の流速で通水し、2段目カラムから処理液を抜き出し
た。被処理液として、NH4F、HF及びH2SiF6を
混合して純水に加え、HF/全Fモル比0.13、フッ
素濃度22〜25g・F/リットル、SiO2濃度0〜2
g/リットルのものを調製して用いた。48時間通水
後、運転を止めて、カラム入口液及び1段目カラム出口
液と2段目カラム出口液のフッ素濃度及びpHを測定する
とともに、各カラムの充填物を水洗後に抜き出し、フッ
化カルシウムの純度を測定した。なお、フッ化カルシウ
ムの純度はJIS K-1468のウインラード/ウイン
ター法に準じて求めた。結果を第1表に示す。
液のフッ素濃度がほぼ同一になるとフッ化カルシウムの
純度が100%近くなることが分かる。またpHについて
も同様なことが言える。1段目カラムでのフッ素除去率
が高い(未飽和)とその処理液中にNH4CO3が多量に
含まれpHが上昇する。しかし、pH10以下ではpHを調整
することなく、2段目カラムにてフッ素が除去される。
フッ化カルシウム純度とフッ素除去率との関係及びフッ
化カルシウム純度とpH比(処理液pH/被処理pH)との関
係を、それぞれ図1及び図2にグラフで示す。
とほぼ100%に近い純度のフッ化カルシウムが回収さ
れるので再資源化が容易になる。また充填材の取替頻度
が予測でき、計画的な運転操作が可能になる。
図である。
とフッ素除去率との関係を示すグラフである。
とpH比(処理液pH/被処理液pH)との関係を示すグラフ
である。
Claims (5)
- 【請求項1】複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直列系
であって、該複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直列系
の1段目の入口にフッ素濃度計又はpH計を設け、さら
に、各炭酸カルシウム充填反応塔の出口にもフッ素濃度
計又はpH計を設けた直列系に、フッ素含有水を全炭酸カ
ルシウム充填反応塔に対して上向流で通水して、該フッ
素含有水中のフッ素を除去するとともにフッ化カルシウ
ムを回収するにあたり、1段目の炭酸カルシウム充填反
応塔の入口直前のフッ素濃度計又はpH計と該塔の出口に
設けたフッ素濃度計又はpH計の数値がほぼ同一になるま
で通水処理し、ほぼ同一になった後に、1段目の炭酸カ
ルシウム充填反応塔への通水を中止して、2段目の炭酸
カルシウム充填塔に通水を切り替え、同時に、前記通水
を中止した炭酸カルシウム充填反応塔内の高純度フッ化
カルシウムを新規炭酸カルシウムに入れ替え、該新規炭
酸カルシウム充填反応塔を複数の炭酸カルシウム充填反
応塔の直列系の最後尾に連結し、以下同一の手順で順次
1段目炭酸カルシウム充填反応塔を最後尾にメリーゴー
ランド方式で切り替えることを特徴とするフッ素含有水
の処理方法。 - 【請求項2】直列に連結した複数の炭酸カルシウム充填
反応塔にフッ素含有水を上向流で通水することにより、
該フッ素含有水中のフッ素を除去するとともにフッ化カ
ルシウムを回収する装置であって、該複数の炭酸カルシ
ウム充填反応塔の直列系の1段目の入口直前にフッ素濃
度計又はpH計を設け、さらに、各炭酸カルシウム充填反
応塔の出口にもフッ素濃度計又はpH計を設けた装置系
に、1段目の炭酸カルシウム充填反応塔への通水を2段
目の炭酸カルシウム充填反応塔に通水を切り替える手
段、1段目炭酸カルシウム充填反応塔内のフッ化カルシ
ウムを新規炭酸カルシウムと入れ替えする手段、充填後
の該反応塔を前記複数の炭酸カルシウム充填反応塔の直
列系の最後尾に連結する手段、以下同一の手順で順次1
段目炭酸カルシウム充填反応塔をメリーゴーランド方式
で切り替える手段を有することを特徴とするフッ素含有
水の処理装置。 - 【請求項3】反応塔へのフッ素含有水の通水を間欠的に
供給する手段を有する請求項2記載のフッ素含有水の処
理装置。 - 【請求項4】反応塔内に空気をバブリングさせる手段を
有する請求項2又は3記載のフッ素含有水の処理装置。 - 【請求項5】炭酸カルシウム充填塔の容積の3倍以上の
容量であるフッ素含有水貯留タンクを有する請求項1、
2、3又は4記載のフッ素含有水の処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08761892A JP3466637B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | フッ素含有水の処理方法及び処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08761892A JP3466637B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | フッ素含有水の処理方法及び処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05253578A JPH05253578A (ja) | 1993-10-05 |
JP3466637B2 true JP3466637B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=13919964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP08761892A Expired - Lifetime JP3466637B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | フッ素含有水の処理方法及び処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3466637B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3192557B2 (ja) | 1994-08-26 | 2001-07-30 | シャープ株式会社 | 排水処理装置および排水処理方法 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP08761892A patent/JP3466637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05253578A (ja) | 1993-10-05 |
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