JP6559082B2 - Isopropyl alcohol recovery device and recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水からのイソプロピルアルコールの回収装置及び回収方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for recovering isopropyl alcohol from isopropyl alcohol-containing water containing basic impurities.

イソプロピルアルコール(IPA)は、化学工業用の洗浄剤や溶剤、合成原料として多量に用いられている。特に、半導体デバイスの製造における半導体製造工程では、洗浄及び乾燥等の用途で多量のIPAが使用されている。例えば、半導体デバイスに対して純水洗浄を行った後にその水分除去を行うためのIPAを用いた乾燥法は、水分除去を行う工程として効果的である。この水分除去工程には、高純度のIPAが使用される。
高純度のIPAの製造原価は高く、半導体デバイスの製造コストの上昇の一因となる場合があった。
そこで、半導体製造工程から排出されるIPA含有水からIPAを濃縮して回収して、精製工程に供給して再利用することができれば、高純度のIPAの購入費を下げることができ、半導体デバイスの製造コストの低減を図ることが可能となる。更には、IPAの再利用は、各種用途でのIPAの使用にかかるコストの低減に寄与することができる。
アルコール含有水溶液からアルコール濃縮液を得る方法としては、超音波霧化法による方法が知られている。特許文献1には、アルコール含有水溶液を超音波振動によりミスト化して、アルコール濃度の高いミストを生成させ、このミストを分離回収することにより高濃度のアルコールを含むアルコール濃縮液を得る方法が開示されている。
Isopropyl alcohol (IPA) is used in large quantities as a cleaning agent, solvent, and synthetic raw material for the chemical industry. In particular, in a semiconductor manufacturing process in manufacturing a semiconductor device, a large amount of IPA is used for cleaning and drying. For example, a drying method using IPA for removing moisture after performing pure water cleaning on a semiconductor device is effective as a step of removing moisture. High purity IPA is used for this moisture removal step.
The manufacturing cost of high-purity IPA is high, which may contribute to an increase in the manufacturing cost of semiconductor devices.
Therefore, if IPA can be concentrated and recovered from the IPA-containing water discharged from the semiconductor manufacturing process, and supplied to the purification process for reuse, the purchase cost of high-purity IPA can be reduced. The manufacturing cost can be reduced. Furthermore, the reuse of IPA can contribute to a reduction in the cost of using IPA in various applications.
As a method for obtaining an alcohol concentrate from an alcohol-containing aqueous solution, a method using an ultrasonic atomization method is known. Patent Document 1 discloses a method for producing an alcohol concentrate containing high-concentration alcohol by mist-forming an alcohol-containing aqueous solution by ultrasonic vibration to generate a mist having a high alcohol concentration and separating and recovering the mist. ing.

特開2007−118005号公報JP 2007-118055 A

各種の製造プロセスにおいて洗浄剤や溶剤として利用されたイソプロピルアルコールを含む排液中には、アンモニア等の塩基性不純物が含まれることがある。
従って、本発明の目的は、塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水からイソプロピルアルコールを効率良く回収する装置及び方法を提供することにある。
In the waste liquid containing isopropyl alcohol used as a cleaning agent or a solvent in various manufacturing processes, basic impurities such as ammonia may be contained.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for efficiently recovering isopropyl alcohol from isopropyl alcohol-containing water containing basic impurities.

本発明にかかるイソプロピルアルコールの回収装置は、
塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水からのイソプロピルアルコールの回収装置であって、
前記イソプロピルアルコール含有水に酸を添加する酸添加手段と、
前記酸を添加したイソプロピルアルコール含有水のミストを生成する超音波霧化手段と、
前記ミストの凝縮によりイソプロピルアルコール濃縮液を得るミスト凝縮手段と、
を有する。
本発明にかかるイソプロピルアルコールの回収方法は、
塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水からのイソプロピルアルコールの回収方法であって、
前記イソプロピルアルコール含有水に酸を添加する酸添加工程と、
前記酸を添加したイソプロピルアルコール含有水のミストを生成する超音波霧化工程と、
前記ミストの凝縮によりイソプロピルアルコール濃縮液を得るミスト凝縮工程と、
を有する。
The isopropyl alcohol recovery device according to the present invention is:
An apparatus for recovering isopropyl alcohol from isopropyl alcohol-containing water containing basic impurities,
Acid addition means for adding an acid to the isopropyl alcohol-containing water;
Ultrasonic atomizing means for generating a mist of isopropyl alcohol-containing water to which the acid is added;
Mist condensing means for obtaining an isopropyl alcohol concentrate by condensation of the mist;
Have
The method for recovering isopropyl alcohol according to the present invention includes:
A method for recovering isopropyl alcohol from isopropyl alcohol-containing water containing basic impurities,
An acid addition step of adding an acid to the isopropyl alcohol-containing water;
An ultrasonic atomization step of generating a mist of isopropyl alcohol-containing water to which the acid is added;
A mist condensation step for obtaining an isopropyl alcohol concentrate by condensation of the mist;
Have

本発明によれば、塩基性不純物を含むIPA含有水からイソプロピルアルコールを効率良く回収する装置及び方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus and method which collect | recover isopropyl alcohol efficiently from IPA containing water containing a basic impurity can be provided.

本発明にかかるイソプロピルアルコール回収装置を半導体デバイス製造装置に適用した場合の装置構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an apparatus structure at the time of applying the isopropyl alcohol collection | recovery apparatus concerning this invention to a semiconductor device manufacturing apparatus.

本発明にかかるイソプロピルアルコール(IPA)回収装置は、塩基性不純物を含むIPA含有水からのIPAの回収を行う装置であり、塩基性不純物を含むIPA含有水に酸を添加する酸添加手段と、酸を添加したIPA含有水からミストを生成する超音波霧化手段と、ミストの凝縮によりIPA濃縮液を得るミスト凝縮手段と、を少なくとも有して構成される。
酸添加手段は、塩基性不純物を含むIPA含有水と酸を混合する混合領域と、混合領域に塩基性不純物を含むIPA含有水を供給する供給系と、混合領域に酸を供給する供給系により構成することができる。例えば、酸添加処理に必要な量の酸を混合領域に供給するためのポンプ及び流量制御装置を配管で接続した構成とすることができる。
酸添加手段により酸が添加されることにより塩基性不純物の塩を含むIPA含有水は、超音波霧化手段に被処理水として供給される。
An isopropyl alcohol (IPA) recovery apparatus according to the present invention is an apparatus for recovering IPA from IPA-containing water containing basic impurities, and an acid addition means for adding an acid to IPA-containing water containing basic impurities; It comprises at least ultrasonic atomizing means for generating mist from IPA-containing water to which an acid has been added, and mist condensing means for obtaining an IPA concentrate by condensation of mist.
The acid addition means includes a mixing region in which IPA-containing water containing basic impurities and acid are mixed, a supply system that supplies IPA-containing water containing basic impurities to the mixing region, and a supply system that supplies acid to the mixing region. Can be configured. For example, a pump for supplying an amount of acid required for the acid addition treatment to the mixing region and a flow rate control device may be connected by piping.
IPA-containing water containing a salt of a basic impurity by adding an acid by the acid addition means is supplied to the ultrasonic atomization means as treated water.

超音波霧化手段としては、超音波により被処理水のミストを生成可能な超音波霧化装置が利用でき、被処理水としての塩基性不純物の塩を含むIPA含有水からミストを生成できる装置であれば、その構成は限定されない。例えば、超音波振動子を有する超音波発生器から被処理水に超音波を付与してミストを発生させるための液相領域と、発生したミストを取り出し可能な状態で保持し得る気相領域を形成する超音波霧化槽を有する装置を用いることができる。
ミスト中のIPA濃度を高めるために、複数の超音波霧化槽を直列した多段式の超音波霧化装置を用いることもできる。
なお、超音波霧化槽を、塩基性不純物を含むIPA含有水への酸添加用の混合領域として利用してもよい。
超音波霧化手段により被処理水から発生したミストを凝縮手段に搬送して、凝縮により液化することで、被処理水よりもIPAの濃度が高く、かつ塩基性不純物の濃度が低いIPA濃縮液を得ることができる。
凝縮手段としては、冷却装置を内蔵するコンデンサ等の各種の凝縮装置を利用することができる。
超音波霧化手段から凝縮手段へのミストの搬送は、例えば、ブロアーポンプ等の気流発生手段によって発生させた気流にミストを載せることにより行うことができる。
As the ultrasonic atomizing means, an ultrasonic atomizing device capable of generating mist of water to be treated by ultrasonic waves can be used, and an apparatus capable of generating mist from IPA-containing water containing a salt of basic impurities as water to be treated. If so, the configuration is not limited. For example, a liquid phase region for generating mist by applying ultrasonic waves to water to be treated from an ultrasonic generator having an ultrasonic vibrator, and a gas phase region that can hold the generated mist in a state where it can be taken out. An apparatus having an ultrasonic atomization tank to be formed can be used.
In order to increase the IPA concentration in the mist, a multi-stage ultrasonic atomizing apparatus in which a plurality of ultrasonic atomizing tanks are connected in series can also be used.
In addition, you may utilize an ultrasonic atomization tank as a mixing area | region for the acid addition to the IPA containing water containing a basic impurity.
The mist generated from the water to be treated by the ultrasonic atomizing means is transported to the condensing means and liquefied by condensation, so that the concentration of IPA is higher than the water to be treated and the concentration of basic impurities is low. Can be obtained.
As the condensing means, various condensing devices such as a condenser having a built-in cooling device can be used.
The mist can be transported from the ultrasonic atomizing means to the condensing means by placing the mist on an airflow generated by an airflow generating means such as a blower pump.

特許文献1にはアルコール含有水溶液からのアルコールの回収に超音波霧化法が利用可能であることが開示されている。アンモニア等の水溶性の塩基性不純物は、水との親和性が高く、超音波霧化槽内の気相に発生するミスト側よりも被処理水相側に相対的に多く残留すると考えられた。しかしながら、本発明者の検討によれば、アンモニア等の塩基性不純物の場合には、IPAとともにミスト中に移行して塩基性不純物の量が十分に低減されていないミストが気相中に生じることが見出された。更に、本発明者の検討によれば、被処理水相中の塩基性不純物を塩の状態、すなわち、IPA含有水を塩基性不純物と酸の塩を含む状態とすることによって、塩基性不純物の被処理水相中から気相に放出されるミスト側への移行が抑制されることが見出された。その理由としては、塩基性不純物が水分子との結び付が強くなり、塩基性不純物と水分子が結びついた部分は、塩基性不純物に対してフリーであるIPA分子や水分子に比べて気相中へミストとして放出され難いためと考えられる。このような理由から、塩基性不純物の塩を形成するための酸添加によって、ミストへの塩基性不純物の移行を抑えることが可能となると考えられる。   Patent Document 1 discloses that an ultrasonic atomization method can be used to recover alcohol from an alcohol-containing aqueous solution. It is thought that water-soluble basic impurities such as ammonia have a high affinity with water and remain relatively more on the treated water phase side than the mist side generated in the gas phase in the ultrasonic atomization tank. . However, according to the study of the present inventor, in the case of basic impurities such as ammonia, the mist in which the amount of basic impurities is not sufficiently reduced is generated in the gas phase due to transfer to the mist together with IPA. Was found. Further, according to the study by the present inventor, the basic impurities in the water phase to be treated are in a salt state, that is, the IPA-containing water is in a state containing basic impurities and an acid salt. It was found that the migration from the water phase to be treated to the mist side released into the gas phase is suppressed. The reason is that the basic impurities are strongly bonded to the water molecules, and the portion where the basic impurities and the water molecules are combined is in the gas phase as compared with the IPA molecules and water molecules which are free from the basic impurities. It is thought that it is difficult to be released as a mist. For these reasons, it is considered that the addition of an acid for forming a salt of a basic impurity can suppress the transfer of the basic impurity to the mist.

超音波霧化手段において発生したミストを分級する気流分級手段を、必要に応じて超音波霧化手段と凝縮手段との間に配置することができる。
超音波霧化手段において発生したミストには粒径(質量)の異なるミストが含まれる。本発明者の検討によれば、IPA濃度が高いミスト中において塩基性不純物の含有割合が低くなることが見出された。
そこで、被処理水から得られるミストを、被処理水よりも高濃度のIPAを含み、かつ塩基性不純物の含有割合が低減されている小粒径ミストと、小粒径ミストよりも低濃度のIPAと高濃度の塩基性不純物を含み、かつ粒径の大きな大粒径のミストを分級し、小粒径ミストを回収し、凝縮により液化することによって高濃度のIPAを含み、塩基性不純物の含有割合が低減されたIPA濃縮水を得ることができる。
気流分級手段としては、各種の気流分級装置を用いることができ、上述した分級が可能であればその構成は限定されない。小粒径ミストを、より効率良く凝縮手段に供給し、IPA濃度の低い被処理水に対しても効率良く濃縮が可能である、という観点からは、サイクロン式の分級装置が好ましい。
なお、超音波霧化手段から凝縮手段までの経路中における目的とするミストの凝縮を防ぐために、必要に応じて経路を構成する装置の温度制御を行うことができる。
Airflow classification means for classifying mist generated in the ultrasonic atomization means can be disposed between the ultrasonic atomization means and the condensation means as necessary.
The mist generated in the ultrasonic atomizing means includes mists having different particle sizes (mass). According to the study of the present inventor, it has been found that the content of basic impurities is reduced in a mist having a high IPA concentration.
Therefore, the mist obtained from the water to be treated includes a small particle size mist containing IPA at a higher concentration than the water to be treated and a reduced content of basic impurities, and a lower concentration than the small particle size mist. IPA and high-concentration basic impurities are contained, and mists with a large particle size are classified, and small-particle mists are collected and liquefied by condensation. An IPA concentrated water with a reduced content can be obtained.
As the airflow classifying means, various airflow classifying devices can be used, and the configuration is not limited as long as the above-described classification is possible. From the viewpoint that the small particle size mist can be more efficiently supplied to the condensing means and can be efficiently concentrated even for water to be treated having a low IPA concentration, a cyclone classifier is preferable.
In addition, in order to prevent the condensation of the target mist in the path | route from an ultrasonic atomization means to a condensation means, the temperature control of the apparatus which comprises a path | route can be performed as needed.

本発明にかかるIPA回収装置の実施形態を図1に示す。
図1に示すIPA回収装置は、半導体製造装置に接続された形態をとる。
図1(A)に示すIPA回収装置は、半導体製造装置1から回収したIPA含有水を貯留する回収タンク2、酸水溶液の供給系4、超音波霧化槽5、ブロアーポンプ9、サイクロン6、コンデンサ7及び濃縮液回収タンク8を有する。
酸水溶液の供給手段4は、酸水溶液を貯留するタンク(不図示)と、タンクから酸水溶液を、IPA含有水に添加混合する混合領域に供給する供給系を有する。酸水溶液の供給系には、送液ポンプ及び流量制御装置を設けることができる。送液ポンプ3により送液されるIPA含有水には塩基性の不純物が含まれており、酸水溶液の添加によってIPA含有水中で塩基性不純物と酸との塩が形成される。すなわち、塩基性不純物の少なくとも一部(好ましくは塩基性不純物全量の90質量%以上)は添加した酸との塩の状態でIPA含有水中に含まれる。
超音波霧化槽5は超音波霧化手段を構成する。超音波霧化槽5には、酸水溶液が添加されることより生成した塩基性不純物と酸との塩を含むIPA含有水が被処理水として供給される。超音波霧化槽5に供給された被処理水に超音波が付与されることにより、ミストが発生する。
更に、ミストには、被処理水よりも高濃度のIPAを含み、かつ塩基性不純物と酸との塩の含有割合が低減されている小粒径ミストと、小粒径ミストよりも低濃度のIPAと高濃度の塩基性不純物を含み、かつ粒径の大きな大粒径のミストが含まれる。これらの小粒径ミストと大粒径ミストをブロアーポンプ9とサイクロン6によって分級し、分級された小粒径ミストを凝縮手段であるコンデンサ7に供給して、小粒径ミストの凝縮、液化を行い、IPA濃縮液として濃縮液回収タンク8に回収する。
ブロアーポンプ9により超音波霧化槽5の気相域に供給されたブロアーガスによる気流は、サイクロン6、コンデンサ7を通ってブロアーポンプ9に戻され、ブロアーガスの循環系を形成する。また、超音波霧化槽5、サイクロン6の残液は、回収タンク2に戻される。
An embodiment of an IPA recovery apparatus according to the present invention is shown in FIG.
The IPA recovery apparatus shown in FIG. 1 is connected to a semiconductor manufacturing apparatus.
The IPA recovery apparatus shown in FIG. 1A includes a recovery tank 2 that stores IPA-containing water recovered from the semiconductor manufacturing apparatus 1, an acid aqueous solution supply system 4, an ultrasonic atomization tank 5, a blower pump 9, a cyclone 6, It has a condenser 7 and a concentrate recovery tank 8.
The acid aqueous solution supply means 4 has a tank (not shown) for storing the acid aqueous solution, and a supply system for supplying the acid aqueous solution from the tank to a mixing region for adding and mixing the IPA-containing water. The acid aqueous solution supply system may be provided with a liquid feed pump and a flow rate control device. The IPA-containing water fed by the liquid feed pump 3 contains basic impurities, and a salt of basic impurities and acid is formed in the IPA-containing water by the addition of the acid aqueous solution. That is, at least a part of the basic impurities (preferably 90% by mass or more of the total amount of basic impurities) is contained in the IPA-containing water in a salt state with the added acid.
The ultrasonic atomization tank 5 constitutes an ultrasonic atomization means. The ultrasonic atomization tank 5 is supplied with IPA-containing water containing a salt of a basic impurity and an acid generated by adding an acid aqueous solution as treated water. Mist is generated by applying ultrasonic waves to the water to be treated supplied to the ultrasonic atomization tank 5.
Further, the mist contains a small particle mist containing a higher concentration of IPA than the water to be treated and having a reduced content of salt of basic impurities and acid, and a lower concentration than the small particle mist. A large particle size mist containing IPA and a high concentration of basic impurities and having a large particle size is included. These small particle size mist and large particle size mist are classified by a blower pump 9 and a cyclone 6, and the classified small particle size mist is supplied to a condenser 7 which is a condensing means to condense and liquefy the small particle size mist. And collect in the concentrate recovery tank 8 as an IPA concentrate.
The air flow by the blower gas supplied to the gas phase region of the ultrasonic atomization tank 5 by the blower pump 9 is returned to the blower pump 9 through the cyclone 6 and the condenser 7 to form a blower gas circulation system. Moreover, the residual liquid of the ultrasonic atomization tank 5 and the cyclone 6 is returned to the collection tank 2.

図1(B)に示す回収装置は、図1(A)に示す回収装置における濃縮液回収タンク8に脱水膜10を接続し、脱水膜10による脱水処理を経て高純度化されたIPAを送液ポンプ12により半導体製造装置1への供給タンク11に送る送液系が付加された構成を有する。
脱水膜10は、濃縮液回収タンク8に回収されたIPA濃縮液に対して浸透気化(PV)あるいは蒸気透過(VP)による膜脱水を行う膜であり、脱水膜を通すことによりIPAの更なる濃縮を行うことができる。脱水膜10は、例えば、透水性膜モジュールの形態を採ることができる。膜を構成する材料としては、ポリイミド系、セルロース系、ポリビニルアルコール系等の高分子系材料もしくはゼオライト等の無機系の材料を挙げることができる。機械的強度、脱水性能、耐熱性などの観点から、ゼオライト膜が好ましい。
The recovery device shown in FIG. 1 (B) connects a dehydration membrane 10 to the concentrated liquid recovery tank 8 in the recovery device shown in FIG. 1 (A), and sends purified IPA through a dehydration treatment by the dehydration membrane 10. The liquid pump 12 has a configuration in which a liquid feeding system to be sent to the supply tank 11 to the semiconductor manufacturing apparatus 1 is added.
The dehydration membrane 10 is a membrane that performs membrane dehydration by pervaporation (PV) or vapor permeation (VP) on the IPA concentrate collected in the concentrate collection tank 8, and further passes through the dehydration membrane. Concentration can be performed. The dehydration membrane 10 can take the form of a water permeable membrane module, for example. Examples of the material constituting the membrane include polymer materials such as polyimide, cellulose, and polyvinyl alcohol, and inorganic materials such as zeolite. From the viewpoints of mechanical strength, dehydration performance, heat resistance, etc., a zeolite membrane is preferred.

超音波霧化槽を有する超音波霧化装置は、複数の超音波音波霧化槽、コンデンサをそれぞれ介して直列に連結した多段式の構成とすることができる。
また、サイクロン式分級装置についても複数段のサイクロン塔を直列に連結した多段式としてもよい。
図1(A)及び図1(B)に示す回収装置では、回分式または連続式でIPAの回収を行うことができる。また、IPAは揮発性のため、回収装置のIPAを含有する被処理水、ミスト、濃縮液等を処理する部分は閉鎖系とすることが好ましい。
An ultrasonic atomization apparatus having an ultrasonic atomization tank can have a multistage configuration in which a plurality of ultrasonic wave atomization tanks and a condenser are connected in series.
Also, the cyclone classifier may be a multistage type in which a plurality of cyclone towers are connected in series.
In the recovery apparatus shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), IPA can be recovered batchwise or continuously. Moreover, since IPA is volatile, it is preferable that the part which processes the to-be-processed water, mist, concentrated liquid, etc. which contain IPA of a collection | recovery apparatus be a closed system.

上記の構成のIPA回収装置を用いるIPAの回収方法について以下に説明する。
本発明にかかるIPAの回収方法は、以下の工程を有することができる。
(A)塩基性不純物と酸の塩と、IPAを含む被処理水からミストを生成する超音波霧化工程。
工程(B)ミストの凝縮によりIPA濃縮液を得るミスト凝縮工程。
塩基性不純物を含むIPA含有水としては、洗浄剤、乾燥剤、溶剤等として使用したIPAを回収した各種工程からの排液を挙げることができる。中でも、半導体製造工程において洗浄乾燥工程から排出されるIPA含有水を挙げることができる。
工程(A)において超音波霧化処理される被処理水は、塩基性不純物を含むIPA含有水に酸を添加して塩基性不純物の塩を含む状態となったIPA含有水である。
塩基性不純物の塩をIPA含有水中に形成させるために添加する酸としては、目的とする塩形成が可能であれば特に限定されないが、硫酸、硝酸、塩酸等、塩基性不純物が水との親和性の高い塩を形成できる酸を挙げることができる。これらの酸の少なくとも1種を塩形成に好適な濃度として水溶液として用いることができる。
例えば、アンモニアを含むIPA含有水に硫酸を添加すると、アンモニアとの反応により硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムが形成され、IPA含有水中に存在することになる。硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムは、水との親和性が高いため、超音波霧化により被処理水から生成するIPA濃度の高いミストへのこれらの塩の分配が抑制され、被処理水よりもIPA濃度が高く、アンモニア濃度が低いミストが得られるものと考えられる。
An IPA recovery method using the IPA recovery apparatus having the above configuration will be described below.
The method for recovering IPA according to the present invention can include the following steps.
(A) The ultrasonic atomization process which produces | generates mist from the to-be-processed water containing a basic impurity, an acid salt, and IPA.
Step (B) A mist condensation step for obtaining an IPA concentrate by condensation of mist.
Examples of the IPA-containing water containing basic impurities include drainage from various processes in which IPA used as a cleaning agent, a desiccant, a solvent, and the like is recovered. Among these, IPA-containing water discharged from the washing and drying process in the semiconductor manufacturing process can be mentioned.
The water to be treated which is subjected to ultrasonic atomization in the step (A) is IPA-containing water which is in a state containing a salt of basic impurities by adding an acid to IPA-containing water containing basic impurities.
The acid added to form the salt of the basic impurity in the IPA-containing water is not particularly limited as long as the target salt formation is possible, but the basic impurity such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, etc. has an affinity for water. An acid capable of forming a highly soluble salt can be mentioned. At least one of these acids can be used as an aqueous solution at a concentration suitable for salt formation.
For example, when sulfuric acid is added to IPA-containing water containing ammonia, ammonium sulfate or ammonium hydrogen sulfate is formed by reaction with ammonia, and is present in the IPA-containing water. Since ammonium sulfate and ammonium hydrogen sulfate have high affinity with water, the distribution of these salts to mist with high IPA concentration generated from the treated water by ultrasonic atomization is suppressed, and the IPA concentration is higher than the treated water. It is considered that a mist having a high ammonia concentration and a low ammonia concentration can be obtained.

塩基性不純物を含むIPA含有水への酸の添加量は、塩基性不純物の全量の少なくとも90質量%が、添加した酸との塩の状態となる量とすることが好ましい。このような観点から、IPA含有水における想定される塩基性不純物の含有量の全量を塩とすることを想定した量の酸を加えることが好ましい。
塩基性不純物を含むIPA含有水の酸を添加する酸添加工程は、本発明の回収方法に対して別途おこなっても、本発明の回収方法が有する工程として、工程(A)の前段に組み込んでもよい。なお、超音波霧化槽を酸添加用の混合領域として利用してもよい。
The amount of acid added to the IPA-containing water containing basic impurities is preferably such that at least 90% by mass of the total amount of basic impurities is in a salt state with the added acid. From such a viewpoint, it is preferable to add an amount of acid that assumes that the total amount of basic impurities in the IPA-containing water is assumed to be a salt.
The acid addition step of adding the IPA-containing water acid containing basic impurities may be performed separately for the recovery method of the present invention, or may be incorporated in the previous stage of the step (A) as a step of the recovery method of the present invention. Good. In addition, you may utilize an ultrasonic atomization tank as a mixing area | region for acid addition.

本発明の回収方法においては、IPA濃度が0.1〜50質量%のIPA含有水のIPA濃縮に好適に用いることができる。また、水分含有量が45質量%以上のIPA含有水を処理対象とすることができる。
なお、IPA含有水のIPAの濃度が0.1質量%未満である場合には、酸添加処理の前に、逆浸透膜濾過装置による処理によってIPA濃度を0.1質量%以上として酸添加による被処理水調製用として利用することができる。
塩基性不純物としてはアンモニアを挙げることができる。本発明の回収方法は、1mg/L〜100mg/Lのアンモニアを含むIPA含有水の処理に好適に利用することができる。
超音波霧化を行うための超音波の周波数や出力は、特に限定されず、目的とするミストを生じさせることができるように設定すればよい。
In the recovery method of this invention, it can use suitably for IPA concentration of IPA containing water whose IPA density | concentration is 0.1-50 mass%. Moreover, the IPA containing water whose water content is 45 mass% or more can be made into a process target.
In addition, when the concentration of IPA containing IPA is less than 0.1% by mass, the acid concentration is set to 0.1% by mass or more by acid addition before the acid addition treatment. It can be used for preparation of water to be treated.
A basic impurity may be ammonia. The recovery method of the present invention can be suitably used for the treatment of IPA-containing water containing 1 mg / L to 100 mg / L of ammonia.
The frequency and output of the ultrasonic wave for performing the ultrasonic atomization are not particularly limited, and may be set so that the target mist can be generated.

超音波霧化法では、被処理液のIPA濃度に応じて濃縮液に含まれるIPAの濃度が概ね決まると考えられる。例えば、被処理液のIPA濃度が20質量%の場合、超音波霧化法で濃縮した後の濃縮液のIPA濃度は50〜80質量%程度となる。
IPAの濃縮率を更に上げたい場合、例えば90質量%程度までに上げたい場合には、多段式の超音波霧化装置を用いることができる。
工程(A)における超音波の振動数、超音波霧化槽の温度、気相の圧力等は特に限定されず、被処理水のIPA濃度、塩基性不純物の種類やその濃度等に応じて設定することができる。超音波の振動数としては、15kHz〜400MHzの範囲から選択することができる。
In the ultrasonic atomization method, it is considered that the concentration of IPA contained in the concentrate is generally determined according to the IPA concentration of the liquid to be treated. For example, when the IPA concentration of the liquid to be treated is 20% by mass, the IPA concentration of the concentrated solution after concentration by the ultrasonic atomization method is about 50 to 80% by mass.
When it is desired to further increase the IPA concentration rate, for example, up to about 90% by mass, a multistage ultrasonic atomizer can be used.
The frequency of ultrasonic waves, the temperature of the ultrasonic atomization tank, the pressure of the gas phase, etc. in the step (A) are not particularly limited, and are set according to the IPA concentration of the water to be treated, the type and concentration of basic impurities, etc. can do. The frequency of the ultrasonic wave can be selected from the range of 15 kHz to 400 MHz.

工程(B)は、各種のミスト凝縮手段を用いて行うことができる。ミスト凝縮手段としては冷却装置を内蔵するコンデンサ等の各種の凝縮装置を利用することができる。
工程(A)から工程(B)へのミストの搬送は、例えば、ブロアーポンプ等の気流発生手段によって発生させた気流にミストを載せることによる行うことができる。
工程(A)と工程(B)の間に、工程(A)において得られたミストを、被処理水よりも高いIPA濃度の小粒径ミストと、小粒径ミストよりも粒径の大きなミストに気流分級する分級工程を追加することができる。分級工程において用いる気流分級方法としては各種の方法が利用可能である。中でも、サイクロン式分級装置を用いた分級方法を用いることが好ましい。被処理水よりも高いIPA濃度の小粒径ミストを分級して分離し、凝縮液化することによって、IPA濃度をより高め、塩基性不純物の濃度を大幅に低下させたIPA濃縮液を得ることができる。
こうして得られたIPA濃縮液のIPA濃度を更に上げるために、IPA濃縮液に対して脱水膜による脱水処理工程を行うことができる。脱水処理工程を追加することによって、例えばIPAの含有量を99.9質量%程度まで上げることが可能となる。
脱水膜としては、先に挙げた材料からなる脱水膜を用いることができる。
A process (B) can be performed using various mist condensation means. As the mist condensing means, various condensing devices such as a condenser having a built-in cooling device can be used.
The transport of the mist from the step (A) to the step (B) can be performed, for example, by placing the mist on an airflow generated by an airflow generating means such as a blower pump.
Between the step (A) and the step (B), the mist obtained in the step (A) is converted into a small particle size mist having a higher IPA concentration than the water to be treated and a mist having a larger particle size than the small particle size mist. It is possible to add a classification step for classifying airflow. Various methods can be used as the airflow classification method used in the classification step. Among these, it is preferable to use a classification method using a cyclone classifier. It is possible to obtain an IPA concentrated solution in which the IPA concentration is further increased and the concentration of basic impurities is greatly reduced by classifying and separating a small particle size mist having a higher IPA concentration than the water to be treated and condensing it into a condensed liquid. it can.
In order to further increase the IPA concentration of the IPA concentrate thus obtained, a dehydration treatment step using a dehydration membrane can be performed on the IPA concentrate. By adding a dehydration treatment step, for example, the IPA content can be increased to about 99.9% by mass.
As the dehydration film, a dehydration film made of the above-described materials can be used.

本発明の回収方法によれば、IPA濃縮液中の塩基性不純物の濃度を大幅に低下させることができる。例えば、塩基性不純物がアンモニアの場合には、IPA濃縮液中のアンモニアの含有量を10mg/L未満で、かつ被処理水よりも低い量に低下させることができる。   According to the recovery method of the present invention, the concentration of basic impurities in the IPA concentrate can be greatly reduced. For example, when the basic impurity is ammonia, the content of ammonia in the IPA concentrate can be reduced to less than 10 mg / L and lower than the water to be treated.

(実施例1)
図1(A)に示した回収タンク2、酸水溶液の供給系4、超音波霧化槽5、送液ポンプ3、ブロアーポンプ9、サイクロン6、コンデンサ7及び濃縮液回収タンク8を有するユニット部分からなる回収装置を用いて、アンモニアを含有するIPA排水の分離濃縮処理を行った。IPA排水を回収タンク2に供給し、IPA排水に含まれていたアンモニアは、酸水溶液の供給系4からのHSO水溶液の添加により(NHSOとした状態で、超音波霧化槽5に送液する被処理水(HSO水溶液添加後)として用いた。被処理水のIPA濃度は20.3質量%、アンモニア濃度(NH−N)は60mg/Lであった。被処理水のpHは4.1であった。
被処理水(HSO水溶液添加添後)を送液ポンプ3にて超音波霧化槽5へ送り、内部に備えられた超音波振動子により生じる超音波振動により、ミストを発生させた。発生したミストはブロアーポンプ9により後段のサイクロン6に送り、IPA濃度の高い小さな粒径のミストはさらに後段のコンデンサ7で冷却回収し、濃縮液回収タンク8に送液し、水分濃度の高い大きな粒径のミストはサイクロン6で分離して回収タンク2へ返送した。
結果を表1に示す。上記処理により濃縮液回収タンク8に回収された濃縮液中のIPA濃度は76.3質量%、アンモニア濃度(NH−N)<5mg/Lであり、IPAは濃縮され、アンモニアは大幅に低減される結果が得られた。また、濃縮液回収タンク8に回収されたIPA濃縮液の硫酸イオンをイオンクロマトグラフにより分析したところ、硫酸イオン濃度は<1mg/Lであり、IPA濃縮側に混入しなかった。
(Example 1)
1A includes a recovery tank 2, an acid aqueous solution supply system 4, an ultrasonic atomization tank 5, a liquid feed pump 3, a blower pump 9, a cyclone 6, a condenser 7, and a concentrated liquid recovery tank 8. Using a recovery device consisting of the above, the IPA wastewater containing ammonia was separated and concentrated. The IPA wastewater is supplied to the recovery tank 2, and the ammonia contained in the IPA wastewater is converted into (NH 4 ) 2 SO 4 by adding H 2 SO 4 aqueous solution from the acid aqueous solution supply system 4. Used as treated water (after adding H 2 SO 4 aqueous solution) to be sent to the atomization tank 5. The IPA concentration of the water to be treated was 20.3% by mass, and the ammonia concentration (NH 3 -N) was 60 mg / L. The pH of the water to be treated was 4.1.
The water to be treated (after addition of H 2 SO 4 aqueous solution) was sent to the ultrasonic atomization tank 5 by the liquid feed pump 3, and mist was generated by the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator provided inside. . The generated mist is sent to the subsequent cyclone 6 by the blower pump 9, and the small particle size mist having a high IPA concentration is further cooled and recovered by the subsequent condenser 7, and sent to the concentrate recovery tank 8, where the water concentration is high. The particle size mist was separated by a cyclone 6 and returned to the collection tank 2.
The results are shown in Table 1. The IPA concentration in the concentrated liquid recovered in the concentrated liquid recovery tank 8 by the above processing is 76.3% by mass, the ammonia concentration (NH 3 -N) <5 mg / L, the IPA is concentrated, and the ammonia is greatly reduced. Results were obtained. Moreover, when the sulfate ion of the IPA concentrate recovered in the concentrate recovery tank 8 was analyzed by ion chromatography, the sulfate ion concentration was <1 mg / L and was not mixed into the IPA concentration side.

Figure 0006559082
Figure 0006559082

(比較例1)
実施例1で用いたのと同様のアンモニアを含有するIPA排水をそのまま(HSO水溶液を添加しない)の状態で用いる以外は実施例1と同様にしてIPA濃縮液を得て濃縮液回収タンク8に回収した。
結果を表2に示す。
SO水溶液を添加しない場合は、IPA濃縮側にアンモニアが大幅に濃縮される結果となった。
(Comparative Example 1)
The IPA concentrated solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the same IPA wastewater containing ammonia as that used in Example 1 was used as it was (without adding H 2 SO 4 aqueous solution). Collected in tank 8.
The results are shown in Table 2.
When the H 2 SO 4 aqueous solution was not added, ammonia was greatly concentrated on the IPA concentration side.

Figure 0006559082
Figure 0006559082

1 半導体製造装置
2 回収タンク
3 送液ポンプ
4 酸水溶液供給系
5 超音波霧化槽
6 サイクロン
7 コンデンサ
8 濃縮液回収タンク
9 ブロアーポンプ
10 脱水膜
11 供給タンク
12 送液ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor manufacturing apparatus 2 Recovery tank 3 Liquid feed pump 4 Acid aqueous solution supply system 5 Ultrasonic atomization tank 6 Cyclone 7 Condensate 8 Concentrated liquid recovery tank 9 Blower pump 10 Dehydration film 11 Supply tank 12 Liquid feed pump

Claims (8)

塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水からのイソプロピルアルコールの回収装置であって、
前記イソプロピルアルコール含有水に酸を添加する酸添加手段と、
前記酸を添加したイソプロピルアルコール含有水のミストを生成する超音波霧化手段と、
前記ミストの凝縮によりイソプロピルアルコール濃縮液を得るミスト凝縮手段と、
を有し、
前記塩基性不純物がアンモニアである
ことを特徴とするイソプロピルアルコールの回収装置。
An apparatus for recovering isopropyl alcohol from isopropyl alcohol-containing water containing basic impurities,
Acid addition means for adding an acid to the isopropyl alcohol-containing water;
Ultrasonic atomizing means for generating a mist of isopropyl alcohol-containing water to which the acid is added;
Mist condensing means for obtaining an isopropyl alcohol concentrate by condensation of the mist;
I have a,
The basic impurity is ammonia
Recovery apparatus isopropyl alcohol, characterized in that.
前記被処理水のイソプロピルアルコールの濃度が0.1〜50質量%である請求項1に記載の回収装置。   The recovery device according to claim 1, wherein the concentration of isopropyl alcohol in the water to be treated is 0.1 to 50 mass%. 前記被処理水のアンモニア濃度が、1mg/L〜100mg/Lである請求項1または2に記載の回収装置。 The recovery device according to claim 1 or 2 , wherein the ammonia concentration of the water to be treated is 1 mg / L to 100 mg / L. 前記酸が、硫酸、硝酸及び塩酸の少なくとも1種である請求項1乃至のいずれか1項に記載の回収装置。 The recovery apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the acid is at least one of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. 塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水からのイソプロピルアルコールの回収方法であって、
前記イソプロピルアルコール含有水に酸を添加する酸添加工程と、
前記酸を添加したイソプロピルアルコール含有水のミストを生成する超音波霧化工程と、
前記ミストの凝縮によりイソプロピルアルコール濃縮液を得るミスト凝縮工程と、
を有し、
前記塩基性不純物がアンモニアである
ことを特徴とするイソプロピルアルコールの回収方法。
A method for recovering isopropyl alcohol from isopropyl alcohol-containing water containing basic impurities,
An acid addition step of adding an acid to the isopropyl alcohol-containing water;
An ultrasonic atomization step of generating a mist of isopropyl alcohol-containing water to which the acid is added;
A mist condensation step for obtaining an isopropyl alcohol concentrate by condensation of the mist;
I have a,
The basic impurity is ammonia
A method for recovering isopropyl alcohol.
前記塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水のイソプロピルアルコールの濃度が0.1〜50質量%である請求項に記載の回収方法。 The recovery method according to claim 5 , wherein the concentration of isopropyl alcohol in water containing isopropyl alcohol containing basic impurities is 0.1 to 50 mass%. 前記塩基性不純物を含むイソプロピルアルコール含有水のアンモニア濃度が、1mg/L〜100mg/Lである請求項5または6に記載の回収方法。 The recovery method according to claim 5 or 6 , wherein the ammonia concentration of the isopropyl alcohol-containing water containing the basic impurities is 1 mg / L to 100 mg / L. 前記酸が、硫酸、硝酸及び塩酸の少なくとも1種である請求項5乃至7のいずれか1項に記載の回収方法。 The recovery method according to claim 5 , wherein the acid is at least one of sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4599459A (en) * 1984-08-31 1986-07-08 Masanao Hirose Method for the ultrasonic treatment of a dilute alcoholic solution
JPH06216105A (en) * 1993-01-20 1994-08-05 Hitachi Ltd Paper drying device
JPH10167720A (en) * 1996-11-29 1998-06-23 Toshiba Eng & Constr Co Ltd Treatment of ammonia-containing solution
JP3799356B2 (en) * 2004-03-30 2006-07-19 超音波醸造所有限会社 Solution concentration method and concentration device
JP2012192367A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Kurita Water Ind Ltd Treatment device for organic waste water containing nitrogen

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