JPH078971A - フッ化アンモニウム含有水の処理方法 - Google Patents

フッ化アンモニウム含有水の処理方法

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JPH078971A
JPH078971A JP18195593A JP18195593A JPH078971A JP H078971 A JPH078971 A JP H078971A JP 18195593 A JP18195593 A JP 18195593A JP 18195593 A JP18195593 A JP 18195593A JP H078971 A JPH078971 A JP H078971A
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JP
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catalyst
catalytic treatment
water
ammonium fluoride
added
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JP18195593A
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English (en)
Inventor
Shuichi Sakamoto
秀一 坂本
Toshiji Nakahara
敏次 中原
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】フッ化アンモニウム含有水に酸化剤を添加した
のち、加熱条件下に触媒と接触させるとともに、接触処
理後の処理水のpHが6以上となるように、接触処理前又
は接触処理中にアルカリ剤を添加するフッ化アンモニウ
ム含有水の処理方法である。 【効果】触媒の溶解、崩壊を防止して、触媒活性を長時
間保持し、アンモニウムイオンを効率よく分解、除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフッ化アンモニウム含有
水の処理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、フッ化アンモニウム含有水中のアン
モニウムイオンを触媒を用いて分解、除去するに際し、
該触媒の活性を長時間維持して、アンモニウムイオンを
効率よく分解、除去する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体製造分野やその関連分野、
あるいは各種金属材料、単結晶材料、光学系材料などの
表面処理分野などにおいては、多量のエッチング剤が使
用されており、そして、このエッチング剤としては、主
にフッ化水素や、フッ化水素とフッ化アンモニウムを主
成分とするエッチング剤が用いられている。フッ化水素
を主成分とするエッチング剤は、通常フッ素をHFとし
て0.9重量%程度を含む薬剤であって大量に用いられ
ており、一方、フッ化水素及びフッ化アンモニウムを主
成分として含むエッチング剤(バッファードフッ酸)
は、その使用量は少ないものの、フッ素をHFとして通
常7重量%程度含有していることから、これらのエッチ
ング剤は廃水系統へ移行した際、高濃度フッ素含有廃液
となる。一方、エッチング途中やエッチング終了時に
は、これらのエッチング剤で処理された材料を大量の洗
浄水で洗浄するため、その洗浄工程からは、大量の低濃
度のフッ素含有廃液が排出される。従来、これらの高濃
度フッ素含有廃液及び低濃度フッ素含有廃液は混合され
て一括処理されている。一般にフッ化アンモニウム含有
廃液の処理においては、フッ化物イオン(以下フッ素イ
オンと言う)は、水酸化カルシウムなどのカルシウム化
合物を添加してフッ化カルシウムとして回収除去されて
おり、一方アンモニウムイオンは、生物学的硝化脱窒素
法、アンモニアストリッピング法、塩素酸化法、触媒法
などにより除去されている。アンモニウムイオンの除去
方法の中で、生物学的方法は、硝化細菌によりアンモニ
ウムイオンを亜硝酸又は硝酸性窒素に酸化したのち、脱
窒細菌により窒素ガスに還元する方法である。この方法
は安価であるものの、微生物反応であるため、フッ素イ
オン濃度が50ppm以上であると活性が低下し、かつそ
の他の変動要因に対しても不安定である上、広い設置面
積が必要であるなどの欠点を有している。また、アンモ
ニアストリッピング法は、アルカリ性下に大量の空気と
接触させて、アンモニアを大気中に放散させる方法であ
る。しかしながら、この方法はアルカリコストが高く、
かつ放散させたアンモニアを再度吸着濃縮する必要があ
り、経済的でない。一方、塩素酸化法は塩素添加によ
り、アンモニウムイオンをクロラミン経由で窒素ガスに
酸化する方法である。この方法は塩素添加量がアンモニ
アの10倍程度必要であり、高アンモニウムイオン濃度
の処理には不向である。これらに対し、触媒法は、設置
面積が小さい、運転管理が容易である、汚泥や残留塩素
といった後処理を必要とする物質が生成しない、等の優
れた特徴を有する処理方法であり、注目されている。し
かしながら、フッ素共存下に触媒によるアンモニアの分
解処理を行う際、pHが酸性になると、フッ化水素酸が生
成し、その結果触媒担体の溶解、崩壊が発生する。この
ため従来、フッ素共存下のアンモニアの触媒を用いた分
解方法では、先ず被処理水中のフッ素イオンを消石灰な
どのカルシウム塩により難溶化し、固液分離した後に、
アンモニアを触媒分解する方法が検討されていた。しか
し、このカルシウム塩による処理方法では、得られる処
理水中に多量のカルシウムイオンが含まれる結果とな
り、次に触媒法でアンモニア除去しようとしても、運転
時間によってはカルシウム塩がスケール化し、触媒活性
が低下するという問題があった。このためフッ化物イオ
ン共存下でのアンモニアの分解除去方法が望まれてい
た。また、バッファードフッ酸排水を炭酸カルシウムを
用いて脱フッ素した後の排水は、通常pHが酸性であり、
かつ、フッ素イオンが残留しているため、このような排
水中のアンモニアを触媒を用いて分解する場合、触媒の
活性が低下する問題が生じる。さらに、バッファードフ
ッ酸排水とアンモニア、過酸化水素排水との混合排水中
のアンモニアを触媒を用いて分解する場合、下の反応式
に従ってフッ化水素酸が生成し、その分解過程において
pHが酸性となり、触媒の活性が低下する問題が生じる。 2NH4+3H22→N2+2HF+6H2O さらにまた、バッファードフッ酸排水と硝酸排水の混合
排水を触媒を用いて脱窒処理を行う際、処理過程におい
てpHが酸性になる場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、フッ化アンモニウム含有水中のアンモニ
ウムイオンを触媒を用いて分解、除去するに際し、フッ
化水素酸や他の酸性イオンに起因する該触媒の溶解、崩
壊を防止して、触媒活性を長時間維持し、効率よくアン
モニウムイオンを分解、除去するフッ化アンモニウム含
有水の処理方法を提供することを目的としてなされたも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、フッ化アンモ
ニウム含有水に酸化剤を添加し、加熱条件下に触媒と接
触させてアンモニアを分解、除去させるに際し、接触処
理後の処理水のpHが6以上となるように、接触処理前又
は接触処理中にアルカリ剤を添加することにより、その
目的を達成しうることを見い出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、フッ
化アンモニウム含有水に酸化剤を添加したのち、加熱条
件下に触媒と接触させるとともに、接触処理後の処理水
のpHが6以上となるように、接触処理前又は接触処理中
にアルカリ剤を添加することを特徴とするフッ化アンモ
ニウム含有水の処理方法を提供するものである。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明方
法においては、フッ化アンモニウム含有水に酸化剤を添
加し、加熱条件下に触媒と接触させて、アンモニアを分
解、除去するが、この際、接触処理後の処理水のpHが6
以上となるように、接触処理前又は接触処理中にアルカ
リ剤を添加することが必要である。被処理水が酸性の場
合は、接触処理後の処理水のpHが6〜14、好ましくは
7〜10になるように、アルカリ剤を接触処理前に添加
するのが望ましい。また接触処理過程でpHが酸性になる
場合には、接触処理後の処理水のpHが6〜14、好まし
くは7〜10になるように、アルカリ剤を接触処理前及
び接触処理途中に複数回に分けて添加するのが望まし
い。該アルカリ剤としては、例えばアルカリ金属やアル
カリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属やアルカリ土類
金属と弱酸との塩、アミン類などが挙げられるが、これ
らの中でアルカリ金属の水酸化物及びアルカリ金属と弱
酸との塩が好適である。本発明方法において用いられる
触媒としては、例えばアルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、シリカ、活性炭、ゼオライトなどの担体に、白金、
パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、銅などを担持
したものが好ましく用いられる。これらの触媒はカラム
に充填し、加熱下にフッ化アンモニウム含有水を、酸化
剤及びアルカリ剤と共に通液して反応を行うのが有利で
ある。この場合、SVは通常1〜20hr-1、好ましくは
5hr-1前後で、かつ上向流通液が望ましい。また、酸化
剤としては、例えば過酸化水素、次亜塩素酸塩、オゾン
などが好ましく用いられる。処理温度は、通常50〜3
00℃、好ましくは70〜200℃の範囲で選ばれ、一
方、接触時間は3〜60分間程度、好ましくは10〜3
0分間程度が望ましい。このようにしてアンモニウムイ
オンが分解、除去された処理水中のフッ素イオンは、従
来公知の方法、例えば水酸化カルシウムによる凝集沈殿
方法、水和酸化セリウムなどのフッ素吸着剤やOH型弱
塩基性アニオン交換樹脂による吸着方法、炭酸カルシウ
ム結晶充填層に通水する方法などによって除去される。
本発明の処理方法は、フッ化アンモニウム含有排水以外
に、フッ化水素とフッ化アンモニウムを含有する排水、
例えばバッファードフッ酸排水や、バッファードフッ酸
排水を炭酸カルシウムを用いて脱フッ素した後の排水、
バッファードフッ酸排水とアンモニア、過酸化水素排水
との混合排水及びバッファードフッ酸排水と硝酸排水の
混合排水などにも適用することができる。
【0006】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。 実施例1 下記に示す条件にてフッ素共存下でのアンモニアの分解
除去試験を行い、処理水のpH、NH4 +濃度、NO2 -濃度
及びNO3 -濃度を測定し、酸性になる条件で処理した場
合(NaOHを添加しない場合:被処理水1)と、酸性
にならない条件で処理した場合(NaOHを添加した場
合:被処理水2)の触媒活性の経時変化を比較した。ま
た、試験後、触媒を取出して乾燥重量を測定し、触媒の
溶解が起きたか否かの確認を行った。なお、処理水は、
硫酸を添加してpHを1.5に調整したのち、炭酸カルシ
ウム(フレーク状)を充てんしたカラムにSV0.6hr
-1で通液してフッ素除去処理を行った。 〈条件〉 触媒:0.5wt%Pt/チタニア球、35.0g(40cm
3) 被処理水1:H22添加1000ppm(Nとして)NH4
F水溶液(H22:3600ppm) 被処理水2:NaOH、H22添加1000ppm(Nと
して)NH4F水溶液(NaOH:0.04モル/リット
ル、H22:3600ppm) 流量:3.0ミリリットル/分(SV4.5hr-1) 温度:140℃ 処理水のpHは、NaOHを添加しない場合は3〜4、添
加した場合は9〜10であった。触媒の比活性の経時変
化を図1に示す。ここで比活性は次式によって算出され
る。
【0007】
【数1】
【0008】図1から分かるように、酸性になる条件で
処理した場合には、約600時間で活性が約半分まで低
下した。これに対し、酸性にならないようにNaOHを
添加した場合には600時間以上経過した時点において
も初期の活性を維持していた。また、試験後の触媒量
は、酸性になる条件では24.9g、酸性にならない条
件では34.1gであった。pHを酸性にしないことで、
触媒の溶解、流失を妨ぎ、触媒活性を維持できることが
確認できた。フッ素除去処理後の処理水のフッ素イオン
濃度は14ppmであった。
【0009】
【発明の効果】本発明によると、フッ化アンモニウム含
有水中のアンモニウムイオンを触媒を用いて分解、除去
するに際し、該触媒の溶解、崩壊を防止して、初期の触
媒活性を長時間保持し、アンモニウムイオンを効率よく
分解、除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、フッ化アンモニウム含有水に過酸化水
素を添加してアンモニウムイオンを分解処理する際に、
水酸化ナトリウムを添加しない場合と添加した場合の触
媒活性の経時変化を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ化アンモニウム含有水に酸化剤を添加
    したのち、加熱条件下に触媒と接触させるとともに、接
    触処理後の処理水のpHが6以上となるように、接触処理
    前又は接触処理中にアルカリ剤を添加することを特徴と
    するフッ化アンモニウム含有水の処理方法。
JP18195593A 1993-06-28 1993-06-28 フッ化アンモニウム含有水の処理方法 Pending JPH078971A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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