JPH05293475A - 酸性フッ素含有水の処理方法 - Google Patents
酸性フッ素含有水の処理方法Info
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Abstract
通水してフッ素をフッ化カルシウムとして除去する方法
において、酸性フッ素含有水に含まれるフッ酸以外の酸
の当量以上の量のアルカリ剤を、該酸性フッ素含有水に
あらかじめ添加することを特徴とする酸性のフッ素含有
水の処理方法。 【効果】本発明処理方法は、処理水中への微細なCaF
2微粒子の流出がなく、CaF2の回収率が高い利点、処
理水中への微細な濁質リークがないので後処理としての
固液分離装置が不要となる利点、アンモニアを添加した
した場合はそのアンモニアを循環利用するので、薬品コ
ストが安い利点及び塩分増加が無く再利用水としての純
水化が容易である利点がある。
Description
方法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、例えば半導体製造工程などから排出される酸
性フッ素含有水中のフッ素イオンを回収する方法に関す
るものである。
各種金属材料、単結晶材料等の表面処理分野では、多量
のエッチング剤が使われ、主としてフッ化水素若しくは
フッ化アンモニウムとフッ化水素の混合液、さらにはこ
れらに酢酸や硝酸などを含む混合液等、多種に雑多の組
成のものが、廃液として排出される。この廃液を炭酸カ
ルシウムと接触反応させてフッ化カルシウムとして、フ
ッ素をろ材表面に不溶化固定する場合には、原液の組成
や濃度によって反応状態が変化し、特に、硝酸等の酸を
含む場合などは、ろ材が崩壊し、処理水中へろ材表面が
流出するために乳濁化した処理水になる現象が生じる。
その結果、炭酸カルシウムをフッ化カルシウムに転換さ
せて、最終的に高純度、低含水率のフッ化カルシウムを
生成させ、たとえば、これをHF等の原料に再利用する
ことを意図しても、ろ材崩壊によってフッ素回収率が低
下する。しかも流出した乳濁化したフッ化カルシウムの
回収には別途凝集沈殿処理を必要とし、凝集沈殿処理に
より捕集しても、低品位、高含水率の凝集物しか得られ
ず、フッ素の再利用には不適当なものであった。この現
象は、特に、HF系エッチング剤廃液に顕著に現れる欠
点である。
剤廃液中のフッ素をカルシウム充填材に接触させてフッ
化カルシウムとして回収する方法において、ろ材の崩壊
を防止して、ろ材から低含水率のフッ化カルシウムを回
収して、フッ化水素生産等の再利用を可能にすることを
目的とするものである。
を達成するためにはろ剤の崩壊を防止することが肝要と
考え、酸性フッ素濃厚系廃水からフッ素をフッ化カルシ
ウムとして固定化するために、予めアルカリ剤を原水に
添加した後、炭酸カルシウム充填材に通水すれば、ろ材
の崩壊を防止し得ることを見出し、この知見に基づき本
発明を完成するに至った。
を炭酸カルシウム充填槽に通水してフッ素をフッ化カル
シウムとして除去する方法において、酸性フッ素含有水
に含まれるフッ酸以外の酸当量以上の量のアルカリ剤
を、該酸性フッ素含有水にあらかじめ添加することを特
徴とする酸性のフッ素含有水の処理方法を提供するもの
である。酸性フッ素含有水中の酸の種類は、分析するか
又は工場で使用される酸の種類から判明するが、標準的
に含まれるのはフッ酸、硝酸、ケイ酸である。
説明する。まず、フッ素を含む原水は原水槽1に入り、
処理水用配管5により、炭酸カルシウム充填塔2、2'
によりフッ素が除去される。本発明の対象とするフッ素
含有水は、硝酸やケイ酸等の酸を含むものであり、通常
pH1〜4程度のものである。本発明においては、このよ
うな酸性のフッ素含有水を、炭酸カルシウム充填塔に通
水する前にアルカリ剤を添加してpH4.5〜8.5程度に
中和する。すなわち、原水槽1において、原水中のフッ
酸以外の全酸の当量以上のアルカリ剤を供給管10によ
り供給する。このようなアルカリ剤としては、アンモニ
アガスや水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等が挙げられる。アルカリ剤と原水の接触を
高めるために撹拌機等を設けるのが望ましい(図示せ
ず)。
水ポンプ4で炭酸カルシウム充填塔2に通水する。充填
塔へは上向流、下向流いづれの流れでもよいが、炭酸カ
ルシウムとの反応によってCO2等のガスを発生するこ
とがあるので、塔内の水切れ防止や充填材の混合・流動
化のためには上向流通水の方が望ましい。又、塔の数
は、図面では2塔であるが1塔または2塔以上の多段工
程にすることができる。本発明に用いる炭酸カルシウム
層は、炭酸カルシウム層が液と接触する構造のものであ
れば特に制限はなく、例えば、充填塔の代わりに微細炭
酸カルシウムを用いたスラリー型の沈殿槽方式を使用す
ることができ、また、反応槽−沈殿槽の単段又は多段方
式の炭酸カルシウム充填槽にも適用できる。炭酸カルシ
ウム塔に充填する炭酸カルシウム粒子としては粒径0.
1〜0.5mmの炭酸カルシウム粒子が好ましい。通水速
度はSV0.1〜5hr-1、好ましくはSV1〜3hr-1程
度とする。
除去された処理水はアルカリ剤としてアンモニア系化合
物を添加した場合には、必要に応じ、処理水槽3に送
り、水中に含まれるアンモニア成分を除去する。具体的
には炭酸カルシウム充填塔2でフッ素を除去した処理水
は処理水槽3に送り、ブロワー8等で曝気する。処理水
中のアンモニアはNH4HCO3や(NH4)2CO3の形で
溶存しているので、空気等のガスで曝気すれば、容易に
NH3ガスとして揮散するが、揮散効率を高めるため
に、プラスチック材等の充填物や多段の棚段とした放出
塔を好適に使用することができる。又、加温又は減圧手
段を付与して曝気効率を高める手段を用いてもよい。こ
こで例示した空気曝気の他にも、処理量に応じて、酸ス
トリッピング方法やゼオライト等の吸着剤による方法を
適宜採用することができる。
処理水は配管5'により系外に排出されるが、さらに必
要に応じてアンモニア、フッ素、BOD等の浄化処理を
行い、放流するか、又は工程用水として再利用する。本
発明において、アルカリ剤としてアンモニア系化合物を
用いた場合、好ましくは処理水槽3で脱アンモニアが行
われるので、前述のアルカリ剤添加工程において、こう
して回収されたアンモニアガスを新品のアンモニアに替
えて、もしくは新品のアンモニア又は、別工程から排出
されるアンモニア水と共に使用することができる。以
下、処理水槽で空気曝気によりアンモニア成分を分離し
た例を述べる。処理水槽3をブロワー8により曝気して
得たアンモニアガスを含む排ガスは、アンモニア通気管
9により原水槽1の底から通気する。原水槽1から排出
されたガスは一定回数循環させた後、まだ、アンモニア
が含まれているようならば、ガス吸収塔6へ送る。ガス
吸収塔6には、ガス吸収剤槽7からガス吸収剤が供給さ
れる。吸収剤としては、通常硫酸、塩酸、硝酸等の酸を
用いるが、吸収剤として原水の一部を塔頂から噴霧して
使用することができる。
は、原水に含有されるフッ酸以外の硝酸、及びケイ酸
(H2SiO3)等の各酸量の総和の当量以上の量を添加
するが、必ずしもこのアンモニアだけで原水を中和する
必要はなく、アルカリ剤として別に用意したアンモニア
水、苛性ソーダ、苛性カリなどを単独又は処理水槽から
の曝気排ガスとともに併用して使用することができる。
この場合も、アンモニア水が処理工程の操作性の面から
最適である。原水槽1の中和用アルカリ剤として、Ca
(OH)2、CaO、CaCO3などのカルシウム剤を使用
すると、原水中のフッ素と化合して微細なフッ化カルシ
ウムやSiO2を生成するので好ましくない。又、苛性
ソーダや苛性カリは共存するフッ酸以外の遊離の硝酸等
の酸に当量添加すれば、ろ材崩壊防止には有効だが、不
足する場合には処理水が乳濁し、一方、過剰添加の場合
はフッ素除去性が悪くなるので適正添加の制御に難しさ
がある。
る。 実施例1及び比較例 試薬HF、H2SiO3、HNO3を使用して、全フッ素
濃度10gF/l、HNO3濃度3.0g/lのフッ素含
有原水(pH3.7)を調製した。この原水中には、硝酸
濃度0.048当量/l、H2SiO3濃度0.088当
量、HF濃度0.263当量/lが存在する。この原水
にアンモニア含有ガスを約2リットル/分の流量で0〜
20時間吹き込み、第1表に表示の量を吸収させた。こ
れらアンモニアガス吸収原水を内径30φmmカラムに平
均粒径0.32φmmの炭酸カルシウム粒子100mlを充
填したカラムに空間速度2hr-1で通水した。通水開始
後、3時間の処理水を集め、分析した結果を第1表に示
す。表中の酸当量比は、酸に対するアンモニアの添加量
を当量で示したものである。実験番号1はアンモニアを
添加しなかった場合であり、実験場合2〜4はアンモニ
アを添加した場合の結果を示す。
験番号1では、炭酸カルシウム粒子が崩壊して懸濁物質
(SS)として処理水中に流出した。使用するアンモニ
ア量は、実験番号2を見れば、硝酸をちょうど中和する
量では不十分である。実験番号4により十分目的を達成
していることから、アンモニンガスは、全酸を中和する
当量までは不要であることが分かる。実験番号4では、
HNO3とH2SiO3の合計以上添加すれば無添加時よ
りも懸濁物質発生量の80%以上を抑制している。実験
番号4の懸濁物質の成分はSiO2が主成分であった。
なお、実験番号4の処理水をもう一度同一規模の炭酸カ
ルシウム充填塔に通水したところ、pH7.3、フッ素濃
度4.5mg/l、懸濁物質2000mg/lの処理水が得
られた。このことは、炭酸カルシウム充填塔を多段にす
れば、処理水中のフッ素濃度が増加した場合に十分対処
できることがわかる。 実施例2 フッ素を8790mg/リットル、硝酸を6900mg/リ
ットル及びケイ酸を2300mg/リットル(SiO2と
して)含むpH3.2の電子部材エッチング工程廃水を対
象として本発明を実施した。この廃水中の硝酸及びケイ
酸の合計量に対して第2表記載の量の水酸化ナトリウム
を添加した後、実施例1と同様にして炭酸カルシウム充
填層に通水した。結果を第2表に示す。これから、硝酸
とケイ酸の合計量に対して、水酸化ナトリウムの添加量
が1当量未満になると、ろ剤のリークが認められるが、
1当量以上では認められなくなることがわかる。
CaF2微粒子の流出がなく、CaF2の回収率が高い利
点、処理水中への微細な濁質リークがないので後処理と
しての固液分離装置が不要となる利点、好ましくはアン
モニア添加の場合、添加したアンモニアを循環利用する
ので、薬品コストが安い利点及び循環利用により、塩分
増加が無く再利用水としての純水化が容易である利点が
ある。
フロー説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】酸性のフッ素含有水を炭酸カルシウム充填
槽に通水してフッ素をフッ化カルシウムとして除去する
方法において、酸性フッ素含有水に含まれるフッ酸以外
の酸の当量以上の量のアルカリ剤を、該酸性フッ素含有
水にあらかじめ添加することを特徴とする酸性フッ素含
有水の処理方法。 - 【請求項2】添加されるアルカリ剤の全量若しくは一部
が充填槽流出水から回収したアンモニア含有ガスである
請求項1記載の酸性フッ素含有水の処理方法。
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---|---|---|---|
JP12137492A JP3266309B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 酸性フッ素含有水の処理方法 |
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JPH05293475A true JPH05293475A (ja) | 1993-11-09 |
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Family
ID=14809653
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JP12137492A Expired - Lifetime JP3266309B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 酸性フッ素含有水の処理方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3266309B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0698579A2 (en) | 1994-08-26 | 1996-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for treatment of waste water and/or exhaust gases containing fluorine and surface active agents |
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JP2011143337A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Hitachi Plant Technologies Ltd | フッ素および硫酸含有排水の処理方法およびフッ素および硫酸含有排水処理装置 |
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-
1992
- 1992-04-15 JP JP12137492A patent/JP3266309B2/ja not_active Expired - Lifetime
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