JP3677164B2 - Method and apparatus for regenerating glass cleaning solution, and method and apparatus for cleaning silicate glass - Google Patents

Method and apparatus for regenerating glass cleaning solution, and method and apparatus for cleaning silicate glass Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液の再生方法および再生装置、ならびに珪酸塩ガラス(シリケートガラス)の洗浄方法および洗浄装置に関する。特に、本発明は、例えばブラウン管用パネルのように、高い清浄度を要求されるガラス表面を提供するための方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
フッ化水素酸は、珪酸を溶かす性質を有するために、装飾用ガラスの製造工程では、ガラス表面のエッチング加工に利用されている。また、ガラス表面を浸食する性質を利用して、ガラスを洗浄する工程においても利用されている。例えば、ブラウン管用のガラスパネルは、パネル内面に不純物が残存すると、その上に形成される蛍光体層等に悪影響が及び、ブラウン管の性能が低下する。そこで、ブラウン管用パネルのように、極めて清浄な表面を要求されるガラス製品を製造する工程においては、フッ化水素酸を用いた洗浄工程は、必須の工程となっている。
【0003】
ブラウン管用パネルの洗浄工程においては、フッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液が、パネル洗浄槽と接続された循環装置により循環させられながら、繰り返しパネルの洗浄に用いられる。しかし、このように洗浄液を繰り返し用いると、洗浄回数が増えるにつれて洗浄液中にガラス表面の付着物やガラス成分が溶出し、洗浄液の洗浄能力が低下していく。また、溶出したガラス成分等の不純物がブラウン管用パネルに付着して、パネル不良の原因ともなる。このような事情から、従来、ブラウン管用パネルの洗浄工程においては、洗浄液は定期的に交換されている。使用後の不純物を含む洗浄液は、産業廃棄物として処理されることになる。
【0004】
フッ化水素酸を補充することにより洗浄能力の低下を補えば、洗浄液の交換周期をある程度長くすることは可能である。しかし、フッ化水素酸を補充するのみでは、産業廃棄物を削減するための解決策とはならない。また、洗浄液中の不純物を除去することもできない。不純物中、特に問題となるのは、ガラス中の珪酸(SiO2)とフッ化水素(HF)とが反応して生じるフルオロ珪酸(H2SiF6)である。フルオロ珪酸は、洗浄液中に含まれる種々のカチオンとゲル状のフルオロ珪酸塩を形成する。この低流動性のゲル状物質は、透明であるために、ガラス表面に付着するとそのガラス表面が濡れている状態では視認しにくく、ガラス製品の不良の原因となりやすい。
【0005】
洗浄液から不純物を除去してフッ化水素酸を再生すれば、産業廃棄物を削減することも、不十分な洗浄や不純物の付着によるガラス製品の不良を低減することも可能となる。従来、不純物を含むフッ化水素酸を再生する方法としては、例えば特公昭46−15768号公報に記載されているように、電気分解を利用する方法が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気分解は、多量に排出されるガラス洗浄用溶液から効率的に不純物を除去する方法としては適していない。また、フッ化水素酸から微量のカチオンを除去する方法としては優れているが、フルオロ珪酸を除去する方法としては効果的な方法ではない。
【0007】
産業廃棄物の削減はもはや社会的課題であり、環境国際標準規格(ISO14001)の制定を期に、企業活動を継続していく上での課題ともなっている。このような状況においても、ガラス洗浄用溶液の洗浄能力を回復させ、ガラス製品への不純物の付着を防止するためには、ガラス洗浄用溶液を交換する以外に有効な方法が見当たらないという現状は、ガラス製品製造上の大きな問題となっている。
【0008】
本発明は、上記問題を解決するべく、珪酸塩ガラスの洗浄や加工に利用され、多量に排出されるフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液の効率的な再生方法および再生装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記溶液に含まれるフルオロ珪酸塩に起因するガラスの洗浄不良が低減できるようなガラス洗浄用溶液の再生方法および再生装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、再生した洗浄用溶液を用いた珪酸塩ガラスの洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のガラス洗浄用溶液の再生方法は、珪酸塩ガラスの表面を洗浄した後のフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液におけるSiの濃度を測定し、
前記Siの濃度に基づいて定められた量のフッ化物を前記ガラス洗浄用溶液に添加し、その際にガラス洗浄用溶液中のすべてのSiがフルオロ珪酸塩へと変化するために必要とされる量以上のフッ化物を添加することにより、前記ガラス洗浄用溶液中のフルオロ珪酸と前記フッ化物とを反応させてフルオロ珪酸塩を析出させ、
前記フルオロ珪酸塩を前記ガラス洗浄用溶液から除去することを特徴とする。
【0010】
このような再生方法によれば、多量のガラス洗浄用溶液を効率的に再生することができる。特に、上記方法によれば、ガラス洗浄用溶液に含まれるフルオロ珪酸をフルオロ珪酸塩として析出させることにより、効率的に除去することができる。さらに、上記方法によれば、フルオロ珪酸塩の析出反応においてフッ化水素が生成し、このフッ化水素がガラス洗浄用溶液の洗浄能力の回復に寄与することになる。このように、上記再生方法によれば、ガラス洗浄用溶液を、工業的に適用できる手法により再生することができるために、ガラス洗浄用溶液の交換周期を長期化することが可能となる。
【0011】
しかも、上記再生方法によれば、Si濃度に応じた量のフッ化物が添加されるから、余剰のフッ化物が洗浄用溶液中の不純物となって新たな問題を生じさせたり、フルオロ珪酸の除去が不十分となることを防止できる。
【0012】
上記再生方法において添加するフッ化物の量は、具体的には、ガラス洗浄用溶液中のすべてのSiがフルオロ珪酸塩へと変化するために必要な量以上とする。
【0013】
上記再生方法においては、フッ化物をフッ化水素酸とともに添加することが好ましい。上記再生方法により生成するフッ化水素は、フルオロ珪酸の生成等に消費されたフッ化水素を全て補充するものではない。従って、この好ましい例によれば、ガラス洗浄用溶液の洗浄能力がさらに回復し、ガラス洗浄用溶液の交換周期をさらに長期化することができる。
【0014】
上記再生方法においては、フッ化物が、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化コバルト、フッ化マンガン、フッ化銅およびフッ化アンモニウムから選ばれる少なくとも1つの化合物を含むことが好ましい。これらのフッ化物を用いることにより、フルオロ珪酸を効果的に除去し得るからである。
【0015】
また、上記再生方法においては、フルオロ珪酸塩を除去した後のガラス洗浄用溶液に、フッ化水素酸を補充することが好ましい。上記と同様、ガラス洗浄用溶液の洗浄能力の回復、および交換周期の長期化に有効だからである。
【0016】
上記目的を達成するために、本発明の珪酸塩ガラスの洗浄方法は、上記再生方法により再生したガラス洗浄用溶液を用いて、珪酸塩ガラスの表面を洗浄することを特徴とする。
【0017】
また、本発明の珪酸塩ガラスの別の洗浄方法は、上記再生方法により再生したガラス洗浄用溶液を再生する再生工程と、前記再生工程で得られるガラス洗浄用溶液を用いて珪酸塩ガラスの表面を洗浄する洗浄工程とを並行して実施し、前記洗浄工程において使用した前記ガラス洗浄用溶液をさらに前記再生工程において再生することにより、前記ガラス洗浄用溶液を再生しながら使用することを特徴とする。
【0018】
これらの洗浄方法によれば、従来よりもフッ化水素酸を含む産業廃棄物の量を削減することが可能となり、しかもフルオロ珪酸塩の付着に起因するガラス製品の不良を低減することも可能となる。
【0019】
上記洗浄方法においては、珪酸塩ガラスが、ブラウン管用パネルであることが好ましい。ブラウン管用パネルは、特に清浄な表面を要し、多量のフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液を使用して洗浄されるために、上記洗浄方法適用の効果が顕著となる。
【0020】
上記目的を達成するために、本発明のガラス洗浄用溶液の再生装置は、珪酸塩ガラスの表面を洗浄した後のフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液中のSiの濃度を測定するSi濃度測定装置と、
前記Siの濃度に基づいて、ガラス洗浄用溶液中のすべてのSiがフルオロ珪酸塩へと変化するために必要とされる量以上のフッ化物を前記ガラス洗浄用溶液に添加する手段を含む処理槽と、
前記ガラス洗浄用溶液中のフルオロ珪酸と前記フッ化物とが反応して析出したフルオロ珪酸塩を前記ガラス洗浄用溶液から除去するフルオロ珪酸塩回収手段とを含むことを特徴とする。
【0021】
このような再生装置によれば、多量のガラス洗浄用溶液を効率的に再生することができる。特に、上記装置によれば、ガラス洗浄用溶液に含まれるフルオロ珪酸をフルオロ珪酸塩として析出させることにより、効率的に除去することができる。さらに、上記装置によれば、フルオロ珪酸塩の析出反応においてフッ化水素が生成し、このフッ化水素がガラス洗浄溶液の洗浄能力の回復に寄与することになる。このように、上記再生装置によれば、ガラス洗浄用溶液を、工業的に適用できる手法により再生することができるために、ガラス洗浄用溶液の交換周期を長期化することが可能となる。
【0022】
しかも、上記再生装置によれば、Si濃度に応じた量のフッ化物が添加されるから、余剰のフッ化物が洗浄用溶液中の不純物となって新たな問題を生じさせたり、フルオロ珪酸の除去が不十分となることを防止できる。
【0023】
上記再生装置においては、フルオロ珪酸塩回収手段は、固体と液体とを分離し得る固液分離機能を備えた装置であればよく、フィルタ等の濾過装置であってもよいが、処理槽または処理槽の底部からガラス洗浄用溶液を受け入れる沈殿槽の底部に備えられた排出コックを含むことが好ましい。効率的な分離が可能であり、再生装置の連続運転にも好適だからである。
【0024】
上記再生装置においては、フルオロ珪酸塩を除去したガラス洗浄用溶液にフッ化水素酸を補充する調整槽をさらに備えていることが好ましい。この好ましい例によれば、ガラス洗浄用溶液の交換周期をさらに長期化することができる。また、特に限定するものではないが、上記調整槽は、上記沈殿槽の液面近傍からガラス洗浄用溶液を受け入れるように配置されていることが好ましい。
【0025】
上記目的を達成するために、本発明の珪酸塩ガラスの洗浄装置は、上記再生装置と、前記再生装置からガラス洗浄用溶液を供給され、このガラス洗浄用溶液により珪酸塩ガラスの表面を洗浄する洗浄槽とを含むことを特徴とする。
【0026】
また、本発明の別の珪酸塩ガラスの洗浄装置は、上記再生装置と、前記再生装置からガラス洗浄用溶液を供給され、このガラス洗浄用溶液により珪酸塩ガラスの表面を洗浄する洗浄槽とを含み、前記洗浄槽において使用した前記ガラス洗浄用溶液を前記再生装置においてさらに再生することにより、前記ガラス洗浄用溶液を再生しながら使用することを特徴とする。
【0027】
これらの再生装置によれば、従来よりもフッ化水素酸を含む産業廃棄物の量を削減することが可能となり、しかもフルオロ珪酸塩の付着に起因するガラス製品の不良を低減することも可能となる。
【0028】
また、上記洗浄装置においては、珪酸塩ガラスが、ブラウン管用パネルであることが好ましい。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0030】
図1は、本発明の珪酸塩ガラスの洗浄装置の概略を示す断面図である。この洗浄装置においては、ガラス洗浄用溶液の再生装置10とガラス洗浄槽11とにより、ガラス洗浄用溶液の循環経路が構成されている。
【0031】
再生装置10は、処理槽13と沈殿槽14と調整槽15とを含み、処理槽13および調整槽15には、それぞれ処理液タンク12およびフッ化水素酸タンク16が、ポンプ22、26を備えた配管を介して接続されている。
【0032】
処理槽13は、洗浄槽11から排出されてくるガラス洗浄液1と、処理液タンク12からポンプ22により注入される処理液2とを受け入れ、これらの液が混合されるようになっている。処理液タンク12には、後に例示するフッ化物を含む溶液が貯蔵されている。なお、処理槽13には、後述する調整槽に備えられているような攪拌装置を設置しても構わない。
【0033】
処理槽13には、Siモニタリングシステム36が設置されている。このシステムにより、ガラス洗浄液3におけるSiが定量分析される。このシステムには、添加する処理液2の量を調整するための添加量制御手段(コントローラ)も備えられている。コントローラは、測定して得たSiの量に応じて必要な処理液の量を算出し、この値に基づいてポンプ22に動作信号を送信して注入する処理液2の量を調整する。このように、Siモニタリングシステム36によって、ガラス洗浄液3中のSi量が監視され、かつフィードバックされながら、適切な量の処理液2が注入される。
【0034】
このように、効果を確認しながら処理液2を添加できるため、Siモニタリングシステム36は、処理槽13に設置することが好ましい。
【0035】
処理槽13の下方には、沈殿槽14が配置されている。処理液が混合された洗浄液3は、処理槽13の底部から沈殿槽14へと排出される。処理液を混入することにより洗浄液3から析出した沈殿物4は、液中を沈降して沈殿槽14の底部に蓄積される。沈殿槽14の底部には排出コック(ドレンコック)34が設置され、この排出コック34を通して沈殿物14は装置外へと排出できるようになっている。一方、沈殿物4が除去された後の洗浄液は、沈殿槽内の内壁により区切られた区画をフィルタ24を通過しながら上方へと移動し、調整槽15へと流出する。溶液中に残存する固体は、フィルタ24により濾過される。
【0036】
なお、処理槽13内において十分に沈殿物を析出させることができる場合には、上記のように沈殿槽14を設けずに、排出コックを処理槽13の底部に設け、その排出コックから沈殿物を排出するようにしても構わない。
【0037】
調整槽15は、沈殿槽14と共通の液面を有するように上部において沈殿槽と導通している。このように、調整槽15には、沈殿槽14内において沈殿物が分離された洗浄液の上澄みが流れ込むようになっている。また、調整槽15にはフッ化水素酸タンク16が接続され、このフッ化水素酸タンク16からポンプ26により所定量のフッ化水素酸6が注入されるようになっている。さらに、調整槽15には、フッ化水素酸6を添加された洗浄液5を混合するための攪拌器25と、局所排気を行うための排気口35とが配置されている。
【0038】
調整槽15には、その底部に配置された排液口近くにモニタリングシステム30が備えられている。このモニタリングシステム30は、洗浄液中のフッ化水素酸の濃度を測定するHFモニタであるが、フッ化水素酸の液量を制御するためのコントローラも備えられている。このコントローラは、フッ化水素酸の濃度、洗浄液の状態等に応じてポンプ26に動作信号を送信し、フッ化水素酸6の添加量を制御する。
【0039】
このように、この再生装置10においては、洗浄液中のフッ化水素酸の濃度を所定範囲内に制御できるような調整機構が含まれている。フッ化水素酸の調整槽の排液口は、循環ポンプ27を有する配管を介して洗浄槽11へと接続しており、再生されたガラス洗浄液は、調整槽15から洗浄槽11へと送り返される。
【0040】
このような再生装置10により再生された洗浄液は、洗浄槽11へと供給される。図1に示した洗浄槽11は、ブラウン管用パネルの洗浄槽である。この洗浄槽において、再生された洗浄液は、ノズル21によりブラウン管用パネル20の内側表面へと吐出され、この表面に存在する不純物および不純物とともに溶出するガラス成分を含んだ状態で、再び処理槽13へと供給される。また、ブラウン管用パネルは、図示しない搬送装置により連続的に洗浄槽に搬入され、また洗浄後には洗浄槽から搬出され得るようになっている。なお、洗浄槽11には、調整槽15と同様、排気口31が配置されている。
【0041】
以上説明したように、上記洗浄装置においては、洗浄液が、洗浄槽と再生装置との間を循環しながらブラウン管用パネルを連続的に洗浄していく。
【0042】
以下、この装置を用いたガラスの洗浄方法およびガラス洗浄液の再生方法の一形態について説明する。
【0043】
洗浄されるガラスは、シリカ(SiO2)をガラス骨格成分として含む珪酸塩ガラス(シリケートガラス)である。珪酸塩ガラスの組成は、特に限定されず、例えばフロート法により製造され得る汎用の板ガラス組成、ブラウン管用パネルのガラス組成等、種々の組成を用いることができる。表1に、ブラウン管用ガラス組成の例を示す。このガラス組成は、K2Oを5重量%以上、BaOを10重量%以上含有する点を特徴の一つとしている。
【0044】

Figure 0003677164
【0045】
一方、ガラス洗浄液としては、フッ化水素酸を含む水溶液が用いられる。洗浄液中の好ましいフッ化水素酸の濃度は、洗浄方法や洗浄の対象となるガラスに応じて決定すればよいが、例えば3〜20重量%程度である。
【0046】
ブラウン管用パネルは、洗浄槽11において、排気口31から局所排気を行いながら洗浄される。フッ化水素酸を含むガラス洗浄液は、ノズル21から上方に吐出され、略水平に保持されたブラウン管用パネル20の内側表面を洗い流す。洗浄液1は、ブラウン管用パネル20の表面の付着物を洗い出すとともに、微量のガラス成分を溶解する。フッ化水素酸の濃度等を調整すれば、ガラス成分の溶出をごく微量に抑えることは可能である。しかし、このように調整しても、洗浄液を単に循環させながら繰り返し使用したのでは、洗浄液中のガラス成分の量は増加していく。
【0047】
ガラス成分は、表1に例示したような含有比率を正確に反映した割合で溶出するのではなく、例えばアルカリ成分は含有率を上回って溶出することが多い。しかし、いずれにしても、ガラス成分中の半分以上を占めるSiO2は、主要な溶出成分として洗浄液中に存在することになる。SiO2は、以下の反応式に示すように、フッ化水素と反応し、フルオロ珪酸(ヘキサフルオロ珪酸)として上記洗浄液中に溶出する。
【0048】
SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O (1)
【0049】
フルオロ珪酸等の不純物を含んだガラス洗浄液1は、処理槽13へと流出し、この処理槽において、処理液2と混合される。処理液2は、フッ化物を含む水溶液あるいはフッ化物を含むフッ化水素酸溶液として供給される。ここで、フッ化物としては、無機フッ化物、特にフッ化水素酸塩が好ましい。
【0050】
混合される処理液2の量は、Siモニタリングシステム36によって制御される。Siモニタリングシステム36によって測定されるSiの濃度が所定の値に達すると、処理液2が処理槽13へと供給される。処理液2の供給量は、Siの濃度に応じて定められ、具体的には、Siに対して所定の比率となるフッ化物を含む量とされる。
【0051】
洗浄液にフッ化物が添加されるとフッ化水素脱離反応が生じる。即ち、フッ化物は、シリカから生じた上記フルオロ珪酸と反応して、フルオロ珪酸塩とフッ化水素とを生成させる。例えば、フッ化物としてフッ化カリウムを用いた場合のフッ化水素の脱離は、以下の化学反応式により表すことができる。
【0052】
2SiF6+2KF→K2SiF6↓+2HF (2)
【0053】
処理液を添加された洗浄液3は、上記反応式により例示されるようなフルオロ珪酸塩の生成反応を進行させながら、処理槽13の底部に配置された沈殿槽14へと排出される。沈殿槽14内において、溶液から析出したフルオロ珪酸塩を含む沈殿物4は、槽の底部に堆積する。この沈殿物4は、沈殿槽の下端に配置された排出コック34から排出される。一方、洗浄液は、フィルタ24によりろ過されながら沈殿槽内の区画を上方へと移送され、沈殿槽の液面近傍から調整槽15へと流出する。
【0054】
フッ化水素は、上記反応式(2)に示したように、その一部が再生される。しかし、併せて上記反応式(1)を参照すれば明らかなように、SiO2と反応して消費された全てのフッ化水素が再生されるわけではない。そこで、フルオロ珪酸塩が除去された洗浄液5には、調整槽15において、フッ化水素酸が補充される。フッ化水素酸の添加は、フッ化水素酸モニタリングシステム30により洗浄液中の濃度を測定しながら行われる。このようにして調整されるフッ化水素酸の好ましい濃度は、上記に例示したとおりである。
【0055】
なお、処理液2としてフッ化物を含むフッ化水素酸溶液を用いた場合には、調整槽15におけるフッ化水素酸の補充を省略することができる場合がある。
【0056】
モニタリングシステム30により、残存するフルオロ珪酸の濃度を同時に測定することも好ましい。この場合には、測定されたフルオロ珪酸の濃度に応じて、処理槽13へ供給するフッ化物の量をさらに微調整してもよい。
【0057】
このようにして、フルオロ珪酸の濃度を低減させ、かつフッ化水素酸の濃度を調整したガラス洗浄液は、循環ポンプ27により、再び洗浄槽11へと供給され、再びブラウン管用パネル20の洗浄に用いられる。
【0058】
以下、添加するフッ化物について検討する。フッ化物は、上記反応式(2)に示したように、フルオロ珪酸と反応してフルオロ珪酸塩とフッ化水素を生じさせるものであれば特に限定されないが、具体的には、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化カリウム(KF)、フッ化ルビジウム(RbF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化ストロンチウム(SrF2)、フッ化バリウム(BaF2)、フッ化コバルト(CoF2)、フッ化マンガン(MnF2)、フッ化銅(CuF2)およびフッ化アンモニウム(NH4F)から選ばれる少なくとも1つの化合物が好適である。
【0059】
フッ化物は、生成するフルオロ珪酸塩を効率的に除去するためには、対応するフルオロ珪酸塩の水に対する溶解度が小さいことが好ましい。一方、フッ化物自体は、水に対する溶解度がある程度大きいものが好ましい。洗浄液に混合しやすいからである。このような観点からは、フッ化物としては、NaF、KF、RbF、CsFがさらに好ましい。これらアルカリ金属(R)を含むフッ化物(RF)の水に対する溶解度、およびこれらフッ化物に対応するフルオロ珪酸塩(R2SiF6)の水に対する溶解度を表2に示す。なお、溶解度は、ともに水温を25℃としたときの値である。
【0060】
Figure 0003677164
【0061】
上記反応式(2)に従ってガラス洗浄液中の全てのフルオロ珪酸を析出させるためには、理論上は、当該ガラス洗浄液に存在するフルオロ珪酸と同当量のフッ化物を添加することが必要とされる。そこで、実際に必要とされるフッ化物の量を確認するために、ブラウン管用パネルを洗浄した後の洗浄液に、種々の量のフッ化物(KF)を添加してガラス洗浄液の洗浄能力を調査した。
【0062】
まず、図1に示したと同様の洗浄槽に、洗浄するガラスとして表1に示した範囲の組成を有するブラウン管用パネルを配置し、ガラス洗浄液を循環させながら、順次洗浄槽へと搬送されてくるブラウン管用パネルを洗浄した。なお、このとき、循環工程においてKFは添加せず、フッ化水素酸濃度をモニタリングしながら同濃度が一定となるように洗浄液にフッ化水素酸を添加した。所定時間経過後、洗浄液の一部を採取し、この洗浄液中のSi濃度をICP発光分光分析により定量した。そして、洗浄液に、Si濃度に対するモル比が所定比率となるようにKFを添加した。その後、上記モル比を調整した各洗浄液30mlに、上記ブラウン管用パネルと同様の組成を有する、厚さ1mm、直径15mmのガラス片を浸漬し、室温下、スターラーで攪拌しながら10分間放置し、浸漬前後のガラス片の重量を測定した。各ガラス片の重量減少率を図2に示す。
【0063】
図2に示したように、Siに対するKFのモル比が増加するにつれてガラス片の重量減少率は増加した。この結果により、上記反応式(2)に示したように、KFの添加によりHFを発生する化学反応が進行したことが確認された。一方、Siに対するKFのモル比が2を超えると(換言すればKFの当量が洗浄液中のフルオロ珪酸の当量を超えると)、それ以上KFを添加しても、ガラスの重量減少率は微増するのみであった。この傾向も、上記反応式(2)より予想される結果と一致する。
【0064】
また、KF添加によるガラス洗浄液中のSi濃度変化およびSi除去率変化を図3に示す。
【0065】
図3に示したように、KFのSiに対するモル比を2とすると(Siに対するKFの当量点)、ガラス洗浄液中のSiのほぼ70%以上が、上記モル比を3とすると、ガラス洗浄液中のSiのほぼ90%が除去された。図3に示した結果より、KFのSiに対するモル比は、2〜4(フッ化物のフルオロ珪酸に対する当量で表示すると1〜2)、さらに2〜3.5、特に2.5〜3.5が好ましいことがわかる。もっとも、余剰のKFが存在しても差し支えない場合には、現実の装置における反応率等を考慮して、モル比2〜4.5程度のKFを添加してもよい。
【0066】
図2および図3の結果より、以下、KFの添加量はSiに対してモル比3とした。
【0067】
次に、繰り返しガラス洗浄溶液を再生する場合のKF添加の効果、およびガラスから溶出する各種カチオンの挙動を確認するために、以下の検討を行った。
【0068】
まず、ガラス片をフッ化水素酸に溶解し、Si濃度2500ppm、フッ化水素酸11重量%となるように洗浄液を調製した。この洗浄液30mlに、表1と同様の組成を有する、厚さ1mm、直径15mmのガラス片を浸漬し、洗浄液の温度を34℃に保ち、スターラーで攪拌しながら10分間放置した。このときのガラス片の重量減少量および洗浄液中のカチオン濃度を測定した。カチオン濃度の測定は、ICP発光分光分析により行った。
【0069】
続いて、洗浄液中のSiに対してモル比3に相当するKFを添加し、フッ化水素酸濃度を11重量%に調整した。この洗浄液30mlに、表1と同様の組成を有する、厚さ1mm、直径15mmのガラス片を浸漬し、洗浄液の温度を34℃に保ち、スターラーで攪拌しながら10分間放置した。このときのガラス片の重量減少および洗浄液中のカチオン濃度を測定した。
【0070】
以上を1サイクルの試験として、1サイクル終了後の上記洗浄液について、さらに1サイクル目と同量のガラス片を溶解し、上記と同様の試験を計4サイクル繰り返し実施した。図4に洗浄液中の各種カチオンの濃度変化を、図5にガラス片の重量減少率を示す。なお、図4には示していないカチオンについても、同時に濃度変化は測定したが、その他のカチオンについては、濃度はBa程度またはそれ以下であった。
【0071】
図4に示したように、KFを添加することにより、Siの90%以上を連続的に除去できることが確認された。しかも、SiおよびKは連続的に蓄積されることがない。また、図5に示したように、ガラスの重量減少量もほぼ一定であり、洗浄液の洗浄能力も維持されていることが確認された。一方、KFを全く添加しない場合には、図6に示したように、ガラスの洗浄能力は単調に低下していった。
【0072】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の再生方法によれば、珪酸塩ガラスの表面を洗浄した後のガラス洗浄用溶液にフッ化物を添加することにより、この洗浄用溶液中に含まれ、ガラスに付着して洗浄不良の原因となるフルオロ珪酸をフッ化物に含まれるカチオンとのフルオロ珪酸塩として析出させて除去し、多量のガラス洗浄用溶液を効率的に再生することができる。また、処理槽内洗浄液中のSi濃度を連続的にモニタリングし、その結果をもとにフッ化物を定量的に添加できることから過不足なく最適量のフッ化物を添加でき、ひいてはフルオロ珪酸を効果的に除去できる。
【0073】
また、本発明の洗浄方法によれば、上記再生方法を利用してフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液の交換周期を長期化することにより、産業廃棄物を低減することができる。さらに、本発明は、上記再生方法および上記洗浄方法を実施するための再生装置および洗浄装置を提供するものでもある。
【0074】
このように、本発明は、従来は困難であったフッ化水素酸を含む産業廃棄物の削減を可能とし、同時にガラスの洗浄不良を低減するものであって、ガラス製品製造の技術分野において、利用価値の極めて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の洗浄装置の一形態の概略を示す図である。
【図2】 ガラス洗浄用溶液中のSiに対する添加KFのモル比と、当該溶液中に浸漬させたガラス片の重量減少率との関係を示す図である。
【図3】 ガラス洗浄用溶液中のSiに対する添加KFのモル比と、当該溶液中のSi濃度およびSi除去率との関係を示す図である。
【図4】 連続試験におけるフッ化水素酸洗浄液中のカチオン濃度の変化を示す図である。
【図5】 連続試験におけるガラス片の重量減少率の変化を示す図である。
【図6】 KFを添加しない場合のガラス片の重量減少率の変化を示す図である。
【符号の説明】
1、3、5 洗浄液
2 処理液
6 フッ化水素酸
10 再生装置
11 洗浄槽
12 処理液タンク
13 処理槽
14 沈殿槽
15 調整槽
16 フッ化水素酸タンク
20 ブラウン管用パネル
21 ノズル
22、26 ポンプ
24 フィルタ
27 循環ポンプ
30 モニタリングシステム
31、35 排気口
34 排出コック
36 Siモニタリングシステム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for regenerating a glass cleaning solution containing hydrofluoric acid, and a method and apparatus for cleaning silicate glass (silicate glass). In particular, the present invention relates to a method and apparatus for providing glass surfaces that require high cleanliness, such as cathode ray tube panels.
[0002]
[Prior art]
Since hydrofluoric acid has a property of dissolving silicic acid, it is used for etching processing of the glass surface in the manufacturing process of decorative glass. It is also used in the process of cleaning glass by utilizing the property of eroding the glass surface. For example, when impurities remain on the inner surface of a glass panel for a cathode ray tube, the phosphor layer formed thereon is adversely affected and the performance of the cathode ray tube is deteriorated. Therefore, in a process for producing a glass product that requires a very clean surface, such as a cathode ray tube panel, a cleaning process using hydrofluoric acid is an essential process.
[0003]
In the CRT panel cleaning process, a glass cleaning solution containing hydrofluoric acid is repeatedly used for cleaning the panel while being circulated by a circulation device connected to the panel cleaning tank. However, when the cleaning liquid is repeatedly used in this way, the glass surface deposits and glass components are eluted in the cleaning liquid as the number of cleanings increases, and the cleaning performance of the cleaning liquid decreases. In addition, impurities such as eluted glass components adhere to the cathode ray tube panel, causing a panel failure. Under such circumstances, conventionally, the cleaning liquid is periodically replaced in the cleaning process of the cathode ray tube panel. The cleaning liquid containing impurities after use is treated as industrial waste.
[0004]
If the reduction of the cleaning ability is compensated by supplementing with hydrofluoric acid, it is possible to lengthen the cleaning liquid replacement cycle to some extent. However, just replenishing hydrofluoric acid does not provide a solution to reduce industrial waste. Further, impurities in the cleaning liquid cannot be removed. Among the impurities, a particular problem is fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) produced by the reaction of silicic acid (SiO 2 ) and hydrogen fluoride (HF) in the glass. The fluorosilicic acid forms a gel-like fluorosilicate with various cations contained in the cleaning liquid. Since this low-fluidity gel-like substance is transparent, when it adheres to the glass surface, it is difficult to see when the glass surface is wet, and it is likely to cause a glass product to be defective.
[0005]
By removing impurities from the cleaning liquid and regenerating hydrofluoric acid, it becomes possible to reduce industrial waste and to reduce defects in glass products due to insufficient cleaning and adhesion of impurities. Conventionally, as a method for regenerating hydrofluoric acid containing impurities, for example, a method using electrolysis is known as described in Japanese Patent Publication No. 46-15768.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, electrolysis is not suitable as a method for efficiently removing impurities from a glass cleaning solution discharged in a large amount. Moreover, although it is excellent as a method for removing a small amount of cations from hydrofluoric acid, it is not an effective method for removing fluorosilicic acid.
[0007]
The reduction of industrial waste is no longer a social issue, and it is also an issue in continuing corporate activities with the establishment of the international environmental standard (ISO14001). Even in such a situation, in order to restore the cleaning ability of the glass cleaning solution and prevent the adhesion of impurities to the glass product, there is currently no effective method other than replacing the glass cleaning solution. It has become a big problem in glass product manufacturing.
[0008]
In order to solve the above problems, the present invention provides an efficient regeneration method and regeneration apparatus for a glass cleaning solution containing hydrofluoric acid which is used for cleaning and processing silicate glass and discharged in large quantities. With the goal. Another object of the present invention is to provide a glass cleaning solution regenerating method and a regenerating apparatus that can reduce glass cleaning defects caused by the fluorosilicate contained in the solution. Furthermore, an object of this invention is to provide the washing | cleaning method and washing | cleaning apparatus of silicate glass using the reproduced | regenerated washing | cleaning solution.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for regenerating a glass cleaning solution of the present invention measures the concentration of Si in a glass cleaning solution containing hydrofluoric acid after cleaning the surface of the silicate glass,
A defined amount of fluoride based on the Si concentration is added to the glass cleaning solution, which is required to convert all Si in the glass cleaning solution to fluorosilicate. By adding more than the amount of fluoride, the fluorosilicic acid in the glass cleaning solution reacts with the fluoride to precipitate fluorosilicate,
The fluorosilicate is removed from the glass cleaning solution.
[0010]
According to such a regeneration method, a large amount of glass cleaning solution can be efficiently regenerated. In particular, according to the above method, the fluorosilicic acid contained in the glass cleaning solution can be efficiently removed by precipitating as fluorosilicate. Further, according to the above method, hydrogen fluoride is generated in the precipitation reaction of fluorosilicate, and this hydrogen fluoride contributes to the recovery of the cleaning ability of the glass cleaning solution. Thus, according to the said regeneration method, since the glass cleaning solution can be regenerated by a technique that can be applied industrially, the replacement cycle of the glass cleaning solution can be prolonged.
[0011]
In addition, according to the above regeneration method, an amount of fluoride corresponding to the Si concentration is added, so that excess fluoride becomes an impurity in the cleaning solution, causing new problems or removing fluorosilicic acid. Can be prevented from becoming insufficient.
[0012]
The amount of fluoride to be added in the reproducing method, specifically, shall be the amount more than necessary for all the Si in the glass cleaning solution is changed to fluorosilicate.
[0013]
In the above regeneration method, it is preferable to add fluoride together with hydrofluoric acid. The hydrogen fluoride produced by the above regeneration method does not replenish all the hydrogen fluoride consumed for producing fluorosilicic acid. Therefore, according to this preferred example, the cleaning ability of the glass cleaning solution is further recovered, and the replacement cycle of the glass cleaning solution can be further prolonged.
[0014]
In the above regeneration method, the fluoride is lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, rubidium fluoride, cesium fluoride, magnesium fluoride, strontium fluoride, barium fluoride, cobalt fluoride, manganese fluoride, It is preferable to include at least one compound selected from copper fluoride and ammonium fluoride. It is because fluorosilicic acid can be effectively removed by using these fluorides.
[0015]
Moreover, in the said reproduction | regeneration method, it is preferable to replenish hydrofluoric acid to the solution for glass washing after removing fluorosilicate. This is because, similarly to the above, it is effective in restoring the cleaning ability of the glass cleaning solution and prolonging the replacement cycle.
[0016]
In order to achieve the above object, the silicate glass cleaning method of the present invention is characterized in that the surface of the silicate glass is cleaned using the glass cleaning solution regenerated by the regenerating method.
[0017]
Further, another cleaning method of the silicate glass of the present invention includes a regeneration step of regenerating the glass cleaning solution regenerated by the above regenerating method, and a surface of the silicate glass using the glass cleaning solution obtained in the regenerating step. The glass cleaning solution is used while regenerating the glass cleaning solution by regenerating the glass cleaning solution used in the cleaning step in the regeneration step. To do.
[0018]
According to these cleaning methods, it becomes possible to reduce the amount of industrial waste containing hydrofluoric acid than before, and it is also possible to reduce defects in glass products due to adhesion of fluorosilicate. Become.
[0019]
In the cleaning method, the silicate glass is preferably a cathode ray tube panel. Since the cathode ray tube panel requires a particularly clean surface and is cleaned using a glass cleaning solution containing a large amount of hydrofluoric acid, the effect of applying the cleaning method becomes remarkable.
[0020]
In order to achieve the above object, the glass cleaning solution regenerator according to the present invention measures the Si concentration in the glass cleaning solution containing hydrofluoric acid after cleaning the surface of the silicate glass. A measuring device;
A treatment tank comprising means for adding, to the glass cleaning solution, more fluoride than the amount required to convert all Si in the glass cleaning solution into fluorosilicate based on the Si concentration. When,
And fluorosilicate recovery means for removing from the glass cleaning solution the fluorosilicate precipitated by the reaction between the fluorosilicic acid in the glass cleaning solution and the fluoride.
[0021]
According to such a regenerating apparatus, a large amount of glass cleaning solution can be efficiently regenerated. In particular, according to the said apparatus, the fluorosilicate contained in the glass washing | cleaning solution can be efficiently removed by depositing as a fluorosilicate. Furthermore, according to the said apparatus, hydrogen fluoride produces | generates in precipitation reaction of fluorosilicate, This hydrogen fluoride will contribute to recovery | restoration of the washing | cleaning capability of a glass washing | cleaning solution. Thus, according to the said reproducing | regenerating apparatus, since the solution for glass washing | cleaning can be reproduced | regenerated with the technique which can be applied industrially, it becomes possible to lengthen the replacement period of the solution for glass washing | cleaning.
[0022]
In addition, according to the above-mentioned regenerating apparatus, since an amount of fluoride corresponding to the Si concentration is added, excess fluoride becomes an impurity in the cleaning solution, causing new problems or removing fluorosilicic acid. Can be prevented from becoming insufficient.
[0023]
In the above regenerating apparatus, the fluorosilicate recovery means may be an apparatus having a solid-liquid separation function capable of separating solid and liquid, and may be a filtration apparatus such as a filter. It is preferable to include a discharge cock provided at the bottom of the settling tank that receives the glass cleaning solution from the bottom of the tank. This is because efficient separation is possible and it is suitable for continuous operation of the regenerator.
[0024]
In the said reproducing | regenerating apparatus, it is preferable to further provide the adjustment tank which replenishes hydrofluoric acid to the glass-cleaning solution from which the fluorosilicate was removed. According to this preferable example, the replacement cycle of the glass cleaning solution can be further prolonged. Moreover, although it does not specifically limit, it is preferable that the said adjustment tank is arrange | positioned so that the solution for glass washing | cleaning may be received from the liquid level vicinity of the said precipitation tank.
[0025]
In order to achieve the above object, the silicate glass cleaning device of the present invention is supplied with a glass cleaning solution from the regenerator and the regenerator, and cleans the surface of the silicate glass with the glass cleaning solution. And a washing tank.
[0026]
Further, another silicate glass cleaning device of the present invention includes the above-described regenerating device and a cleaning tank that is supplied with a glass cleaning solution from the regenerating device and cleans the surface of the silicate glass with the glass cleaning solution. In addition, the glass cleaning solution used in the cleaning tank is further regenerated in the regenerator, so that the glass cleaning solution is used while being regenerated.
[0027]
According to these regenerators, it is possible to reduce the amount of industrial waste containing hydrofluoric acid than before, and it is also possible to reduce defects in glass products due to adhesion of fluorosilicate. Become.
[0028]
Moreover, in the said washing | cleaning apparatus, it is preferable that silicate glass is a panel for cathode-ray tubes.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a silicate glass cleaning apparatus of the present invention. In this cleaning apparatus, the glass cleaning solution regenerator 10 and the glass cleaning tank 11 constitute a circulation path for the glass cleaning solution.
[0031]
The regenerator 10 includes a processing tank 13, a sedimentation tank 14, and an adjustment tank 15, and the processing tank 13 and the adjustment tank 15 are respectively provided with a processing liquid tank 12 and a hydrofluoric acid tank 16 with pumps 22 and 26, respectively. Are connected via a pipe.
[0032]
The processing tank 13 receives the glass cleaning liquid 1 discharged from the cleaning tank 11 and the processing liquid 2 injected by the pump 22 from the processing liquid tank 12, and these liquids are mixed. The treatment liquid tank 12 stores a solution containing a fluoride exemplified later. In addition, you may install the stirring apparatus which is equipped in the processing tank 13 with the adjustment tank mentioned later.
[0033]
A Si monitoring system 36 is installed in the processing tank 13. By this system, Si in the glass cleaning liquid 3 is quantitatively analyzed. This system also includes an addition amount control means (controller) for adjusting the amount of the treatment liquid 2 to be added. The controller calculates the amount of processing liquid required according to the amount of Si obtained by measurement, and adjusts the amount of processing liquid 2 to be injected by sending an operation signal to the pump 22 based on this value. As described above, the Si monitoring system 36 monitors the amount of Si in the glass cleaning liquid 3 and feeds back an appropriate amount of the processing liquid 2 while feeding back.
[0034]
Thus, since the processing liquid 2 can be added while confirming the effect, the Si monitoring system 36 is preferably installed in the processing tank 13.
[0035]
A sedimentation tank 14 is disposed below the processing tank 13. The cleaning liquid 3 mixed with the processing liquid is discharged from the bottom of the processing tank 13 to the precipitation tank 14. The precipitate 4 deposited from the cleaning liquid 3 by mixing the treatment liquid settles in the liquid and accumulates at the bottom of the precipitation tank 14. A discharge cock (drain cock) 34 is installed at the bottom of the precipitation tank 14, and the precipitate 14 can be discharged out of the apparatus through the discharge cock 34. On the other hand, the cleaning liquid from which the precipitate 4 has been removed moves upward while passing through the filter 24 through the section partitioned by the inner wall in the precipitation tank, and flows out to the adjustment tank 15. The solid remaining in the solution is filtered by the filter 24.
[0036]
In addition, when the precipitate can be sufficiently deposited in the treatment tank 13, the discharge cock is provided at the bottom of the treatment tank 13 without providing the precipitation tank 14 as described above, and the precipitate is discharged from the discharge cock. May be discharged.
[0037]
The adjustment tank 15 is electrically connected to the precipitation tank at the top so as to have a common liquid level with the precipitation tank 14. As described above, the supernatant of the cleaning liquid from which the precipitate is separated in the precipitation tank 14 flows into the adjustment tank 15. A hydrofluoric acid tank 16 is connected to the adjustment tank 15, and a predetermined amount of hydrofluoric acid 6 is injected from the hydrofluoric acid tank 16 by a pump 26. Further, the adjustment tank 15 is provided with a stirrer 25 for mixing the cleaning liquid 5 to which the hydrofluoric acid 6 has been added and an exhaust port 35 for performing local exhaust.
[0038]
The adjustment tank 15 is provided with a monitoring system 30 near the drainage port arranged at the bottom thereof. The monitoring system 30 is an HF monitor that measures the concentration of hydrofluoric acid in the cleaning liquid, but is also provided with a controller for controlling the amount of hydrofluoric acid. This controller transmits an operation signal to the pump 26 according to the concentration of hydrofluoric acid, the state of the cleaning liquid, etc., and controls the amount of hydrofluoric acid 6 added.
[0039]
As described above, the regeneration apparatus 10 includes an adjustment mechanism that can control the concentration of hydrofluoric acid in the cleaning liquid within a predetermined range. The drain of the adjustment tank of hydrofluoric acid is connected to the cleaning tank 11 via a pipe having a circulation pump 27, and the regenerated glass cleaning liquid is sent back from the adjustment tank 15 to the cleaning tank 11. .
[0040]
The cleaning liquid regenerated by such a regenerating apparatus 10 is supplied to the cleaning tank 11. The cleaning tank 11 shown in FIG. 1 is a CRT panel cleaning tank. In this cleaning tank, the regenerated cleaning liquid is discharged to the inner surface of the cathode ray tube panel 20 by the nozzle 21 and again enters the processing tank 13 in a state containing impurities present on the surface and a glass component eluted together with the impurities. Supplied with. The CRT panel is continuously carried into the washing tank by a conveying device (not shown), and can be carried out of the washing tank after washing. In the cleaning tank 11, an exhaust port 31 is arranged similarly to the adjustment tank 15.
[0041]
As described above, in the cleaning device, the cleaning liquid continuously cleans the CRT panel while circulating between the cleaning tank and the regenerator.
[0042]
Hereinafter, an embodiment of a glass cleaning method and a glass cleaning liquid regeneration method using this apparatus will be described.
[0043]
The glass to be cleaned is silicate glass (silicate glass) containing silica (SiO 2 ) as a glass skeleton component. The composition of the silicate glass is not particularly limited, and various compositions such as a general-purpose plate glass composition that can be produced by a float process and a glass composition of a cathode ray tube panel can be used. Table 1 shows examples of CRT glass compositions. One feature of this glass composition is that it contains 5% by weight or more of K 2 O and 10% by weight or more of BaO.
[0044]
Figure 0003677164
[0045]
On the other hand, an aqueous solution containing hydrofluoric acid is used as the glass cleaning liquid. The preferable concentration of hydrofluoric acid in the cleaning liquid may be determined according to the cleaning method and the glass to be cleaned, and is, for example, about 3 to 20% by weight.
[0046]
The CRT panel is cleaned in the cleaning tank 11 while performing local exhaust from the exhaust port 31. A glass cleaning liquid containing hydrofluoric acid is discharged upward from the nozzle 21 to wash away the inner surface of the CRT panel 20 held substantially horizontal. The cleaning liquid 1 cleans the deposits on the surface of the CRT panel 20 and dissolves a trace amount of glass components. By adjusting the concentration of hydrofluoric acid and the like, it is possible to suppress the elution of the glass component to a very small amount. However, even if it adjusts in this way, the amount of the glass component in the cleaning liquid will increase if the cleaning liquid is repeatedly used while being circulated.
[0047]
The glass component does not elute at a rate that accurately reflects the content ratio as exemplified in Table 1. For example, the alkali component often elutes above the content rate. However, in any case, SiO 2 occupying more than half of the glass component is present in the cleaning liquid as a major elution component. As shown in the following reaction formula, SiO 2 reacts with hydrogen fluoride and elutes into the cleaning liquid as fluorosilicic acid (hexafluorosilicic acid).
[0048]
SiO 2 + 6HF → H 2 SiF 6 + 2H 2 O (1)
[0049]
The glass cleaning liquid 1 containing impurities such as fluorosilicic acid flows out into the processing tank 13 and is mixed with the processing liquid 2 in this processing tank. The treatment liquid 2 is supplied as an aqueous solution containing fluoride or a hydrofluoric acid solution containing fluoride. Here, the fluoride is preferably an inorganic fluoride, particularly a hydrofluoric acid salt.
[0050]
The amount of the processing liquid 2 to be mixed is controlled by the Si monitoring system 36. When the Si concentration measured by the Si monitoring system 36 reaches a predetermined value, the processing liquid 2 is supplied to the processing tank 13. The supply amount of the treatment liquid 2 is determined according to the concentration of Si, and specifically, is an amount containing fluoride having a predetermined ratio with respect to Si.
[0051]
When fluoride is added to the cleaning liquid, a hydrogen fluoride elimination reaction occurs. That is, the fluoride reacts with the fluorosilicic acid generated from silica to produce fluorosilicate and hydrogen fluoride. For example, the elimination of hydrogen fluoride when potassium fluoride is used as the fluoride can be expressed by the following chemical reaction formula.
[0052]
H 2 SiF 6 + 2KF → K 2 SiF 6 ↓ + 2HF (2)
[0053]
The cleaning liquid 3 to which the treatment liquid has been added is discharged to a precipitation tank 14 disposed at the bottom of the treatment tank 13 while a fluorosilicate formation reaction as exemplified by the above reaction formula proceeds. In the precipitation tank 14, the precipitate 4 containing the fluorosilicate precipitated from the solution is deposited at the bottom of the tank. This deposit 4 is discharged from a discharge cock 34 disposed at the lower end of the settling tank. On the other hand, the cleaning liquid is transferred upward through the section in the precipitation tank while being filtered by the filter 24, and flows out from the vicinity of the liquid level of the precipitation tank to the adjustment tank 15.
[0054]
A part of the hydrogen fluoride is regenerated as shown in the reaction formula (2). However, as is clear from the above reaction formula (1), not all hydrogen fluoride consumed by reacting with SiO 2 is regenerated. Accordingly, the cleaning liquid 5 from which the fluorosilicate has been removed is supplemented with hydrofluoric acid in the adjustment tank 15. The addition of hydrofluoric acid is performed while measuring the concentration in the cleaning liquid by the hydrofluoric acid monitoring system 30. The preferable concentration of hydrofluoric acid thus adjusted is as exemplified above.
[0055]
When a hydrofluoric acid solution containing fluoride is used as the treatment liquid 2, replenishment of hydrofluoric acid in the adjustment tank 15 may be omitted.
[0056]
It is also preferable to simultaneously measure the concentration of the remaining fluorosilicic acid by the monitoring system 30. In this case, the amount of fluoride supplied to the treatment tank 13 may be further finely adjusted according to the measured concentration of fluorosilicic acid.
[0057]
In this way, the glass cleaning liquid in which the concentration of fluorosilicic acid is reduced and the concentration of hydrofluoric acid is adjusted is supplied again to the cleaning tank 11 by the circulation pump 27 and is again used for cleaning the CRT panel 20. It is done.
[0058]
Hereinafter, the fluoride to be added will be examined. As shown in the above reaction formula (2), the fluoride is not particularly limited as long as it reacts with fluorosilicic acid to produce fluorosilicate and hydrogen fluoride. Specifically, lithium fluoride ( LiF), sodium fluoride (NaF), potassium fluoride (KF), rubidium fluoride (RbF), cesium fluoride (CsF), magnesium fluoride (MgF 2 ), strontium fluoride (SrF 2 ), barium fluoride At least one compound selected from (BaF 2 ), cobalt fluoride (CoF 2 ), manganese fluoride (MnF 2 ), copper fluoride (CuF 2 ), and ammonium fluoride (NH 4 F) is preferred.
[0059]
In order to efficiently remove the generated fluorosilicate, the fluoride preferably has a low solubility of the corresponding fluorosilicate in water. On the other hand, it is preferable that the fluoride itself has a certain degree of solubility in water. This is because it is easy to mix with the cleaning liquid. From such a viewpoint, NaF, KF, RbF, and CsF are more preferable as the fluoride. Table 2 shows the solubility of fluoride (RF) containing these alkali metals (R) in water, and the solubility of fluorosilicate (R 2 SiF 6 ) corresponding to these fluorides in water. The solubility is a value when the water temperature is 25 ° C.
[0060]
Figure 0003677164
[0061]
In order to precipitate all the fluorosilicic acid in the glass cleaning liquid according to the above reaction formula (2), it is theoretically necessary to add a fluoride equivalent to the fluorosilicic acid present in the glass cleaning liquid. Therefore, in order to confirm the amount of fluoride actually required, various amounts of fluoride (KF) were added to the cleaning solution after cleaning the CRT panel, and the cleaning ability of the glass cleaning solution was investigated. .
[0062]
First, a CRT panel having a composition in the range shown in Table 1 is disposed as a glass to be cleaned in the same cleaning tank as shown in FIG. 1, and the glass cleaning liquid is circulated and sequentially conveyed to the cleaning tank. The CRT panel was washed. At this time, KF was not added in the circulation step, and hydrofluoric acid was added to the cleaning liquid so that the same concentration was maintained while monitoring the concentration of hydrofluoric acid. After a predetermined time, a part of the cleaning solution was collected, and the Si concentration in the cleaning solution was quantified by ICP emission spectroscopic analysis. Then, KF was added to the cleaning liquid so that the molar ratio with respect to the Si concentration was a predetermined ratio. Thereafter, a glass piece having a thickness of 1 mm and a diameter of 15 mm having the same composition as that of the CRT panel is immersed in 30 ml of each cleaning liquid with the above molar ratio adjusted, and left for 10 minutes while stirring with a stirrer at room temperature. The weight of the glass piece before and after immersion was measured. The weight reduction rate of each glass piece is shown in FIG.
[0063]
As shown in FIG. 2, the weight reduction rate of the glass piece increased as the molar ratio of KF to Si increased. From this result, as shown in the above reaction formula (2), it was confirmed that the chemical reaction for generating HF progressed by the addition of KF. On the other hand, when the molar ratio of KF to Si exceeds 2 (in other words, when the equivalent of KF exceeds the equivalent of fluorosilicic acid in the cleaning liquid), the weight reduction rate of the glass slightly increases even if KF is further added. It was only. This tendency is also consistent with the result expected from the above reaction formula (2).
[0064]
FIG. 3 shows changes in Si concentration and Si removal rate in the glass cleaning solution due to the addition of KF.
[0065]
As shown in FIG. 3, when the molar ratio of KF to Si is 2 (equivalent point of KF to Si), about 70% or more of Si in the glass cleaning liquid is 3 in the glass cleaning liquid. Almost 90% of the Si was removed. From the results shown in FIG. 3, the molar ratio of KF to Si is 2 to 4 (1-2 when expressed in terms of the equivalent of fluoride to fluorosilicic acid), 2 to 3.5, especially 2.5 to 3.5. Is preferable. However, if there is no problem even if excess KF is present, KF having a molar ratio of about 2 to 4.5 may be added in consideration of the reaction rate in an actual apparatus.
[0066]
From the results shown in FIGS. 2 and 3, hereinafter, the amount of KF added was set to a molar ratio of 3 with respect to Si.
[0067]
Next, in order to confirm the effect of KF addition when regenerating the glass cleaning solution repeatedly and the behavior of various cations eluted from the glass, the following examination was performed.
[0068]
First, the glass piece was dissolved in hydrofluoric acid to prepare a cleaning solution so that the Si concentration was 2500 ppm and the hydrofluoric acid was 11% by weight. A glass piece having a composition similar to that in Table 1 and having a thickness of 1 mm and a diameter of 15 mm was immersed in 30 ml of this cleaning liquid, and the temperature of the cleaning liquid was maintained at 34 ° C. and left for 10 minutes while stirring with a stirrer. The weight reduction amount of the glass piece at this time and the cation concentration in the cleaning solution were measured. The cation concentration was measured by ICP emission spectroscopic analysis.
[0069]
Subsequently, KF corresponding to a molar ratio of 3 with respect to Si in the cleaning solution was added to adjust the hydrofluoric acid concentration to 11% by weight. A glass piece having a composition similar to that in Table 1 and having a thickness of 1 mm and a diameter of 15 mm was immersed in 30 ml of this cleaning liquid, and the temperature of the cleaning liquid was maintained at 34 ° C. and left for 10 minutes while stirring with a stirrer. At this time, the weight loss of the glass piece and the cation concentration in the cleaning solution were measured.
[0070]
With the above as a one-cycle test, the same amount of glass pieces as in the first cycle were further dissolved in the cleaning solution after the end of one cycle, and the same test was repeated four times in total. FIG. 4 shows changes in the concentration of various cations in the cleaning solution, and FIG. 5 shows the weight reduction rate of the glass pieces. In addition, although the concentration change was measured simultaneously also about the cation which is not shown in FIG. 4, the density | concentration was about Ba or less about the other cation.
[0071]
As shown in FIG. 4, it was confirmed that 90% or more of Si can be continuously removed by adding KF. Moreover, Si and K are not continuously accumulated. Further, as shown in FIG. 5, it was confirmed that the amount of weight reduction of the glass was almost constant and the cleaning ability of the cleaning liquid was maintained. On the other hand, when KF was not added at all, as shown in FIG. 6, the glass cleaning ability decreased monotonously.
[0072]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the regeneration method of the present invention, by adding fluoride to the glass cleaning solution after cleaning the surface of the silicate glass, it is contained in the cleaning solution, and the glass A large amount of glass cleaning solution can be efficiently regenerated by precipitating and removing fluorosilicic acid that adheres to the glass and causes cleaning failure as a fluorosilicate with a cation contained in the fluoride. In addition, the concentration of fluoride can be added quantitatively based on the results of continuous monitoring of the Si concentration in the cleaning liquid in the treatment tank, and the optimum amount of fluoride can be added without excess or deficiency. Can be removed.
[0073]
Moreover, according to the cleaning method of the present invention, industrial waste can be reduced by prolonging the replacement cycle of the glass cleaning solution containing hydrofluoric acid using the above-described regeneration method. Furthermore, the present invention also provides a regeneration apparatus and a cleaning apparatus for performing the regeneration method and the cleaning method.
[0074]
Thus, the present invention enables the reduction of industrial waste containing hydrofluoric acid, which has been difficult in the past, and at the same time reduces poor glass cleaning. In the technical field of glass product production, The utility value is extremely large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an embodiment of a cleaning apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a molar ratio of added KF to Si in a glass cleaning solution and a weight reduction rate of a glass piece immersed in the solution.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the molar ratio of added KF to Si in a glass cleaning solution, and the Si concentration and Si removal rate in the solution.
FIG. 4 is a diagram showing changes in cation concentration in a hydrofluoric acid cleaning solution in a continuous test.
FIG. 5 is a diagram showing a change in a weight reduction rate of a glass piece in a continuous test.
FIG. 6 is a diagram showing a change in a weight reduction rate of a glass piece when KF is not added.
[Explanation of symbols]
1, 3, 5 Cleaning liquid 2 Processing liquid 6 Hydrofluoric acid 10 Regeneration device 11 Cleaning tank 12 Processing liquid tank 13 Processing tank 14 Precipitation tank 15 Adjustment tank 16 Hydrofluoric acid tank 20 CRT panel 21 Nozzles 22, 26 Pump 24 Filter 27 Circulating pump 30 Monitoring system 31, 35 Exhaust port 34 Discharge cock 36 Si monitoring system

Claims (7)

珪酸塩ガラスの表面を洗浄した後のフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液におけるSiの濃度を測定し、
前記Siの濃度に基づいて定められた量のフッ化物を前記ガラス洗浄用溶液に添加し、その際にガラス洗浄用溶液中のすべてのSiがフルオロ珪酸塩へと変化するために必要とされる量以上のフッ化物を添加することにより、前記ガラス洗浄用溶液中のフルオロ珪酸と前記フッ化物とを反応させてフルオロ珪酸塩を析出させ、
前記フルオロ珪酸塩を前記ガラス洗浄用溶液から除去することを特徴とするガラス洗浄用溶液の再生方法。
Measure the concentration of Si in the glass cleaning solution containing hydrofluoric acid after cleaning the surface of the silicate glass,
A defined amount of fluoride based on the Si concentration is added to the glass cleaning solution, which is required to convert all Si in the glass cleaning solution to fluorosilicate. By adding more than the amount of fluoride, the fluorosilicic acid in the glass cleaning solution reacts with the fluoride to precipitate fluorosilicate,
A method for regenerating a glass cleaning solution, comprising removing the fluorosilicate from the glass cleaning solution.
珪酸塩ガラスの表面を洗浄した後のフッ化水素酸を含むガラス洗浄用溶液中のSiの濃度を測定するSi濃度測定装置と、
前記Siの濃度に基づいて、ガラス洗浄用溶液中のすべてのSiがフルオロ珪酸塩へと変化するために必要とされる量以上のフッ化物を前記ガラス洗浄用溶液に添加する手段を含む処理槽と、
前記ガラス洗浄用溶液中のフルオロ珪酸と前記フッ化物とが反応して析出したフルオロ珪酸塩を前記ガラス洗浄用溶液から除去するフルオロ珪酸塩回収手段とを含むことを特徴とするガラス洗浄用溶液の再生装置。
A Si concentration measuring device for measuring the concentration of Si in the glass cleaning solution containing hydrofluoric acid after cleaning the surface of the silicate glass;
A treatment tank comprising means for adding, to the glass cleaning solution, more fluoride than the amount required to convert all Si in the glass cleaning solution into fluorosilicate based on the Si concentration. When,
A fluorosilicate recovery means for removing from the glass cleaning solution fluorosilicate precipitated by the reaction between the fluorosilicic acid in the glass cleaning solution and the fluoride. Playback device.
フルオロ珪酸塩回収手段が、処理槽または前記処理槽の底部からガラス洗浄用溶液を受け入れる沈殿槽の底部に備えられた排出コックを含む請求項に記載のガラス洗浄用溶液の再生装置。The apparatus for regenerating a glass cleaning solution according to claim 2 , wherein the fluorosilicate recovery means includes a discharge cock provided at the bottom of the processing tank or the precipitation tank that receives the glass cleaning solution from the bottom of the processing tank. フルオロ珪酸塩を除去した後のガラス洗浄用溶液にフッ化水素酸を補充する調整槽をさらに備えた請求項又はに記載のガラス洗浄用溶液の再生装置。The apparatus for regenerating a glass cleaning solution according to claim 2 or 3 , further comprising an adjusting tank for replenishing hydrofluoric acid to the glass cleaning solution after removing the fluorosilicate. 請求項2〜4のいずれかに記載の再生装置と、前記再生装置からガラス洗浄用溶液を供給され、このガラス洗浄用溶液により珪酸塩ガラスの表面を洗浄する洗浄槽とを含むことを特徴とする珪酸塩ガラスの洗浄装置。5. A regenerator according to claim 2 , and a cleaning tank that is supplied with a glass cleaning solution from the regenerator and cleans the surface of the silicate glass with the glass cleaning solution. Silicate glass cleaning equipment. 請求項2〜4のいずれかに記載の再生装置と、前記再生装置からガラス洗浄用溶液を供給され、このガラス洗浄用溶液により珪酸塩ガラスの表面を洗浄する洗浄槽とを含み、前記洗浄槽において使用した前記ガラス洗浄用溶液を前記再生装置においてさらに再生することにより、前記ガラス洗浄用溶液を再生しながら使用することを特徴とする珪酸塩ガラスの洗浄装置。A cleaning apparatus comprising: the regenerator according to any one of claims 2 to 4 ; and a cleaning tank that is supplied with a glass cleaning solution from the regenerator and that cleans the surface of the silicate glass with the glass cleaning solution. The glass cleaning solution used in the above is further regenerated in the regenerator so that the glass cleaning solution is regenerated and used. 珪酸塩ガラスが、ブラウン管用パネルである請求項5又は6に記載の珪酸塩ガラスの洗浄装置。The apparatus for cleaning silicate glass according to claim 5 or 6 , wherein the silicate glass is a panel for a cathode ray tube.
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