KR102577320B1 - 희석된 불산의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 장치 (1)를 사용하여 희석된 불산을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 전극 장치는 애노드 (4)를 갖는 애노드 챔버 (2) 및 캐소드 (8)를 갖는 캐소드 챔버 (6)를 포함하고, 애노드 챔버 및 캐소드 챔버는 음이온 교환 막 (10)에 의해 서로 분리되고, 상기 방법에서, 순수는 애노드 챔버 (2)를 통해 안내되고, 불화 이온 (F-)을 형성하는 적어도 하나의 전해질을 포함하는 순수는 캐소드 챔버 (6)를 통해 안내되고, 전압이 애노드 (4) 및 캐소드 (8) 사이에 인가되어, 불화 이온 (F-)이 음이온 교환 막 (10)을 통해 애노드 챔버 (2)로 이동되고, 전류가 흐른다.

Description

희석된 불산의 제조 방법
본 발명은 희석된 불산을 제조하는 방법, 희석된 불산을 취급하는 방법, 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
불산 (hydrofluoric acid)은 플루오르하이드릭 액시드 (fluorhydric acid)라고도 불리며, 불화수소 (HF)의 수용액이다. 이것은 많은 기술적 적용에서 에칭제 (etchant)로서 사용된다. 예를 들어, 유리는 무광 또는 광택-에칭될 수 있거나, 또는 페인트층은 목표된 방식으로 유리 기판으로부터 제거될 수 있다. 그러나, 불산 적용의 가장 큰 영역 중 하나는 반도체 생산에서 에칭제 및 세정제로서 불산의 사용이며, 여기서 불산은 작업 대상인 실리콘의 세정 영역에 대해 고도로 희석된 형태로 사용된다. 특히 이산화 규소로 이루어질 수 있는 표면 불순물이 제거될 수 있다. 이들 적용의 경우, 불산은 일반적으로 고도로 희석된 형태로 사용되며, 예를 들어, 1000 당(per) 수 부분(parts)의 농도를 갖는 수용액으로 사용된다. 그러나 사용 전에, 불산은 이런 희석된 형태로 저장되지 않고, 대신에 탱크에서 농축된 형태로 수용되어진다. 사용을 위해, 이와 같이 저장된 불산은 원하는 농도로 희석된다. 그러나, 원하는 농도가 최대 정확도로 설정되어야 하기 때문에, 원하는 농도를 설정하는 것은, 특히 1000 당(per) 수 부분 이하의 저 및 초저 농도의 경우, 기술적으로 복잡하다는 단점이 있다.
불산의 또 다른 단점은 그것이 강한 접촉 독(poison)이라는 것이다. 불산 화상은 침범받은 신체 부위의 절단, 복합 장기 부전에까지 가는, 극심하고, 급성으로 위협적인 대사 장애, 및 사망을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 심지어 저 및 초저 농도의 불산이 쉽게 및 정확하게 제조되는 것을 허용하여, 불산을 가지고 가동할 때 작업장 안정성이 향상될 수 있는 불산을 제조하는 방법 및 또한 불산을 취급하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 전극 장치 (electrode arrangement)에 의해 희석된 불산을 제조하는 방법에 의해 상기 목적을 달성하며, 상기 전극 장치는 애노드를 갖는 애노드 챔버 및 캐소드를 갖는 캐소드 챔버를 포함하고, 애노드 챔버 및 캐소드 챔버는 음이온 교환 막에 의해 서로 분리되고, 상기 방법에서, 순수는 애노드 챔버를 통해 통과되고, 불화 이온 (fluoride ions)을 형성하는 적어도 하나의 전해질을 함유하는 순수는 캐소드 챔버를 통해 통과되고, 전압이 애노드 및 캐소드 사이에 인가되어, 불화 이온이 음이온 교환 막를 통해 애노드 챔버로 이동하고 전류가 흐른다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 개략적 인 단면도를 나타낸다.
본 발명은 전극 장치 (electrode arrangement)에 의해 희석된 불산을 제조하는 방법에 의해 상기 목적을 달성하며, 상기 전극 장치는 애노드를 갖는 애노드 챔버 및 캐소드를 갖는 캐소드 챔버를 포함하고, 애노드 챔버 및 캐소드 챔버는 음이온 교환 막에 의해 서로 분리되고, 상기 방법에서, 순수는 애노드 챔버를 통해 통과되고, 불화 이온을 형성하는 적어도 하나의 전해질을 함유하는 순수는 캐소드 챔버를 통해 통과되고, 전압이 애노드 및 캐소드 사이에 인가되어, 불화 이온이 음이온 교환 막를 통해 애노드 챔버로 이동하고 전류가 흐른다.
그때, 순수, 초순수 또는 증류수가 애노드 챔버로 도입된다. 애노드 및 캐소드 사이의 전압은 물 속에서 하이드로늄 양이온 (H+)이 형성하게 한다. 캐소드 챔버는 불화 이온 (F-)을 형성시키는 적어도 하나의 전해질을 함유하는 순수를 함유한다. 애노드와 캐소드 사이의 전압의 결과로서, 이들 불화 이온은 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버 안으로 이동된다. 따라서, 상기 챔버는 증류수뿐만 아니라 하이드로늄 이온 및 불화 이온을 함유한다. 결과적으로 희석된 불산이 형성된다. 이와 같이 형성된 희석된 불산의 농도는 심지어 ppm (ppm:　parts per million) 범위의 농도까지의 저 및 초저 농도에 대하여도 매우 정확할 수 있다.
불화 암모늄 농도는 유리하게는 10　ppm 내지 20,000　ppm 범위일 수 있다. 유리하게는, 그것은 100　ppm 내지 5000　ppm, 좀더 바람직하게는 500　ppm 내지 2000　ppm에 있다. 전극에서 사용되는 전류 밀도는 10　mA/㎠ 내지 250　mA/㎠ 애노드 면적이다. 유리한 수치는 50 내지 150　mA/㎠ 애노드 면적이다. 캐소드 챔버에서 부피 흐름은 바람직하게는 0.1 내지 10　l/min이고, 반면에 애노드 부피 흐름은 1 내지 50　l/min, 바람직하게는 2 내지 20　l/min, 좀더 바람직하게는 4 내지 6　l/min이다.
음이온 교환막이 애노드 챔버 및 캐소드 챔버 사이에 위치하고, 음이온 교환막을 통해, 따라서 오직 음이온, 즉, 음으로 대전된 이온만이 캐소드 챔버로부터 애노드 챔버로 전환 (switch)할 수 있다. 양이온, 즉, 양으로 대전된 이온은 음이온 교환 막을 통해 이동할 수 없기 때문에, 애노드 챔버에서 형성된 희석된 불산에는 파괴적인 (disruptive) 금속 이온이나 다른 양이온성 불순물이 전혀 없다. 그 다음, 이와 같이 제조된 희석된 불산이 표면을 세정하기 위해, 특히 금속성 잔류물을 제거하기 위해 사용된다면, 금속성 불순물의 희석된 불산에 의한 혼입 (entrainment), 및 실제로 세정되어야할 표면 상에 이러한 불순물의 침착은 거의 완전히 배제되나, 유리하게는 이 방식으로 완전히 배제된다.
전해질은 유리하게는 불화 암모늄을 포함한다. 따라서, 캐소드 챔버로 이 전해질과 함께 공급된 순수에서, 물은 암모늄 이온 (NH4 +) 및 전술한 불화 이온 (F-)을 동반한다.
상기 방법의 하나의 바람직한 구체예에서, 제조되는 희석된 불산의 농도는 적어도 하나의 전해질의 농도를 조정함으로써 및/또는 전류를 조정함으로써 미리결정된 값으로 조정된다. 캐소드 챔버로 공급되는 순수에 첨가되는 적어도 하나의 전해질의 농도를 변화시킴으로써, 캐소드 챔버 내의 불화 이온의 농도에 영향을 주는 것이 또한 가능하다. 이것은 얼마나 많은 불화 이온이 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버로 이동될 수 있는지에 대한 제어를 허용한다.
전압 및 전류를 변화시킴으로써, 형성된 하이드로늄 이온 (H+)의 수를 조정하는 것이 가능하다. 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버로 이동한 불화 이온은 심지어 애노드와 직접 접촉할 때도 중성의 불소 원자가 되지 않기 때문에, 이것은 애노드의 불충분한 전위 때문에 수용액에서 불가능하고, 전체 전류 흐름은 하이드로늄 이온의 형성을 통해 실현된다. 따라서, 매우 정확하게 측정가능하고 조정가능한 조절 변수가 이용가능하여, 특히, 원하는 농도의 하이드로늄 이온이 쉽게 및 그럼에도 불구하고 정확하게 조정되는 것을 허용한다.
바람직하게는, 오존도 또한 애노드 챔버에서 형성된다. 오존 역시 소독제 및 세정제로서, 다양한 기술 적용에서 사용된다. 게다가, 많은 적용에서, 세정 및 에칭의 결과를 더욱 개선시키기 위하여, 오존 및 희석된 불산을 동시에 사용하는 것은 알려진 관행이다. 선행 기술로부터 알려진 것은 우선 오존 및 불산이 따로따로 제조되고, 후속적으로 서로 혼합되는 방법이다. 이 경우에, 혼합 과정에서, 오존 및 희석된 불산의 개별 농도는 액체의 총량에 관하여 다시 변경된다는 점을 명심해야 한다. 이런 종류의 방법은 제어 및 조절의 면에서 및 관련된 장치의 면에서 비용이 많이 들고 불편한데, 그 이유는 우선 불산 및 오존이 따로따로 생산되어야 하고, 그 다음에 제3의 장치에서 혼합되어야 하기 때문이다. 여기서 주어진 본 발명의 실시예에 따른 방법의 경우, 오존 및 불산이 동일 액체 용기, 즉 애노드 챔버에서 동일한 메카니즘에 의해 동시에 생산된다.
형성되는 오존의 농도는 전류를 조정함으로써 미리결정된 값으로 바람직하게 조정된다. 특히, 형성되는 오존의 농도 및 생산되어야 할 희석된 불산의 농도가 서로 독립적으로 조정될 수 있다는 것이 장점이다. 이것은 전류 및 전해질 농도의 두 개의 제어 파라미터의 방식에 의해 가능하다. 따라서, 희석된 불산 및 오존의 혼합물을 원하는 요건에 맞추는 것이 가능하다. 본 발명은 희석된 불산을 취급하는 방법에 의해 상기 목적을 추가로 달성하며, 여기서 희석된 불산이 전해질의 양이온을 함유하는 물과 혼합된다. 이미 언급한 바와 같이, 심지어 고도로 희석된 불산조차도 이 물질을 가지고 작업하는 사람에게 큰 위험 잠재성 및 건강 위험을 보유하고 있다. 따라서, 불산이 매우 고도로 희석된 형태로지만 정밀하게 지시가능한 (mandatable) 농도로 생산될 수 있는 방법을 제공하는 것에 관심이 있을 뿐만 아니라, 이 희석된 불산이 더 이상 사용되지 않을 때, 이것이 제공하는 위험 잠재성을 감소시키기 위해서 이 희석된 불산을 처리하는 방법에 대한 요구가 있다. 이 목적을 위해, 본 발명에 따르면, 희석된 불산은 전해질의 양이온을 함유하는 물과 혼합된다. 더욱이, 유리하게는, 전해질은 불화 이온 (fluoride ions)을 형성한다. 특히 유리하게는, 이들 불화 이온은 물/양이온 혼합물에서 더 이상 존재하지 않거나, 단지 감소된 농도로 존재한다. 양이온이 암모늄 이온인 경우, 특히 유리한 것으로 드러났다.
결과적으로, 희석된 불산을 취급하는 하나의 특히 유리한 방법은 위에서 보다 상세하게 기재된 방법들 중 하나에 따른 희석된 불산의 제조로 우선 시작한다. 희석된 불산이 애노드 챔버에서 형성되고, 애노드 챔버의 애노드 챔버 유출구를 통해 돌려져서 사용을 위해 공급되는 반면에, 전해질의 양이온은 캐소드 챔버내 물에서 용액 형태로 남아있으며, 따라서 이들 양이온은 유리하게는 암모늄 이온이다. 나중에, 희석된 불산이 원하는 목적으로 사용될 때, 및 적절한 처분이 필요한 경우, 그것은 물 및 전해질 양이온의 상기 혼합물과 혼합된다. 이러한 방식으로, 전해질 이온이 용해된 물이 다시 형성되어, 위험 잠재성 및 운전 위험을 현저히 감소시킨다. 동시에, 이온이 함유된 이 액체는 전극 장치의 캐소드 챔버로 다시 공급될 수 있다. 이는 폐수의 양뿐만 아니라 생산 및 공정 비용을 감소시켜서, 상기 방법이 좀더 정확하게, 좀더 안전하게, 및 좀더 비용-효율적으로 수행되게 한다.
본 발명은 또한 여기에 기재된 방법을 수행하기 위한 장치에 의해 상기 목적을 달성하는데, 상기 장치는 특히 애노드를 갖는 애노드 챔버, 캐소드를 갖는 캐소드 챔버, 및 애노드 챔버를 캐소드 챔버로부터 분리시키는 음이온 교환 막을 포함한다. 상기 장치는 전해질의 농도를 결정하기 위한 적어도 하나의 센서 및/또는 예를 들어 전류계일 수 있는 전류를 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 더욱 보유한다. 전해질의 농도는 예를 들어 전기 전도도의 측정으로부터 확인될 수 있다. 상기 장치에 추가적으로 보유되는 전기 제어는 여기에 기재된 방법을 유리하게 수행하기 위해 설정 (set up)된다. 보다 구체적으로, 그것은 센서로부터 얻어진 측정값에 기초하여, 캐소드 챔버의 순수에서 전압 및/또는 전류 및/또는 전해질의 농도를 조절 및/또는 제어하도록 설정된다.
애노드 및/또는 캐소드는 바람직하게는 다이아몬드 전극의 형태이다. 이러한 방식으로, 전극 재료에 의한 금속 오염이 신뢰성 있게 회피된다. 혼합된-산화물 애노드인, 시장에서 입수할 수 있는 "차원적으로 안정한 애노드 (dimensionally stable anodes)"조차도, 희석된 불산의 금속 오염의 고 위험을 보유한다. 그래파이트 또는 유리질 탄소로 구성된 탄소 애노드는 희석된 불산의 생산에 대해 충분히 안정적이지 않으며, 짧은 시간 후에 부식될 수 있다.
택일적으로, 여기에 기재된 실시예 및 장점을 모두 갖는 여기에 기재된 방법은 마찬가지로 희석된 형태로 과산화이중황산 (peroxodisulfuric acid)을 생산하는데 역시 사용될 수 있다. 이 경우에서, 캐소드 챔버로 공급되는 물은 불화 이온을 형성하는 전해질과 함께 공급되지 않으며; 그 대신에, 황산 이온 (SO4 2-)을 형성하는 적어도 하나의 전해질이 공급된다. 이들 황산 이온도 또한 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버로 이동되어, 과산화이황산 (peroxodisulfate) 이온 (S2O8 - 2)을 형성한다.
수소 기체 및 수산화 이온 (OH-)이 캐소드 챔버에서 물 및 첨가된 전자로부터 형성된다. 애노드 챔버에서, 존재하는 물로부터, 프로톤 (H+) 및 또한 OH 라디칼이, 이어서 결합하여 물 및 오존을 형성한다. 프로톤 (H+) 및 수산화 이온 (OH-)은 물의 자체양성자반응 (autoprotolysis)에서 반응하여 물을 생산한다. 불화 이온이 캐소드 챔버로부터 애노드 챔버로 전달되지 않고, 캐소드로 (cathodically) 형성된 수산화 이온은 애노드로 (anodically) 형성된 하이드로늄 이온 또는 프로톤과 다시 결합하여, 물의 자체양성자반응에 따라, 물 분자를 형성할 것이다. 오직 오존화된 물이 애노드 챔버에서 생산될 것이다. 그러나, 특히 전기장에서의 전달 때문에, 불화 이온은 추가적으로 애노드실로 또한 전달된다. 그 결과, 하이드로늄 이온의 농도가 증가하여, 상기 전달로 인한 음 전하를 보상하고, 이러한 방식으로 희석된 불산이 형성된다. 따라서, 불산의 농도는 전기장의 세기 및 캐소드 불화 이온 농도에 의존한다. 이것은 첨가된 전해질의 농도를 통해 제어될 수 있다. 오존 농도는 애노드 반응의 직접적인 결과이고, 따라서 오로지 전류에 의존한다. 캐소드 불화물 농도, 다시 말하면 첨가된 전해질의 농도 및 전류가 서로 독립적으로 조정될 수 있기 때문에, 서로 개별적으로 조정될 수 있는, 독립적인 오존 농도 및 불산 농도가 얻어진다.
캐소드 챔버 내에서, 물의 전기분해로부터 형성된 수산화 이온은 애노드실로 이동한 불화 이온을 보상하고, 따라서 수산화 암모늄이 캐소드실에서 형성된다. 이 용액은 희석된 불산과 다시 조합될 수 있어서, 첨가된 전해질에 해당하는, 불화 암모늄을 다시 생산한다. 수산화 암모늄의 농도는 음이온 교환 막을 통해 이동한 불화 이온의 양에 정확하게 해당하고, 따라서 불산의 농도에 해당하기 때문에, 캐소드 챔버의 액체는 불산의 완전한 중화를 위한 정확한 (right) 양의 수산화 암모늄을 또한 항상 함유한다.
첨부된 도면의 도움으로, 본 발명의 실시예가 이하 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 개략적 인 단면도를 나타낸다.
도 1은 애노드 (4)가 있는 애노드 챔버 (2) 및 캐소드 (8)가 있는 캐소드 챔버 (6)를 포함하는 전극 장치 (1)를 나타낸다. 애노드 챔버 (2)와 캐소드 챔버 (6) 사이에는 캐소드 챔버 (6)로부터 애노드 챔버 (2)를 분리시키는 음이온 교환 막 (10)이 위치한다. 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방법의 경우, 순수, 증류수 또는 초순수가 애노드 챔버 유입구 (12)를 통해 애노드 챔버 (2) 내로 도입된다. 동시에, 불화 이온을 형성하는 전해질을 함유하는 순수, 초순수 또는 증류수는 캐소드 챔버 유입구 (14)를 통해 캐소드 챔버 (6) 안으로 통과된다. 캐소드 챔버 (6)는 이제 물 (H2O)뿐만 아니라 암모늄 이온 (MH4 +) 및 불화 이온 (F-)도 함유한다는 사실이 도 1에 개략적으로 나타내어진다. 전압이 애노드 (4)와 캐소드 (8) 사이에 인가된다. 이것은 애노드 (4)의 방향으로 화살표 (16)를 따라 불화 이온 (F-)이 가속되게 한다. 그들 (불화 이온)은 음이온 교환 막 (10)을 통해 통과할 수 있고, 그 다음 애노드 챔버 (2) 내에 위치된다.
애노드 챔버 유출구 (18)을 통해, 도 1에서 나타낸 구성요소는 애노드 챔버 (2)를 빠져나간다. 이들 구성요소는, 애노드 (4) 및 캐소드 (8) 사이의 전압에 의해 생산된 하이드로늄 이온 (H+), 불화 이온 (F-) 및 물이다. 동시에, 오존 (O3)은 애노드 챔버 (2)에서 형성되고, 마찬가지로 애노드 챔버 유출구 (18)를 통해 애노드 챔버 (2)를 빠져나간다. 따라서, 존재하는 혼합물은 농도가 심지어 낮은 및 매우 낮은 수준으로도 매우 정밀하게 조정될 수 있는 희석된 불산 및 오존의 혼합물이다. 이 혼합물은 산업의 다른 분야에서 수많은 적용으로 사용된다.
물뿐만 아니라 암모늄 이온 (NH4 +) 및 수산화 이온 (OH-)도 캐소드 챔버 유출구 (20)로부터 캐소드 챔버 (6)를 빠져나간다.
도시되지 않았지만, 이 방법의 또 다른 구체예에서, 오존 및 희석된 불산의 혼합물은 그의 원하는 의도대로 공급된다. 그것은 후속적으로 캐소드 챔버 유출구 (20)로부터 회수된 액체와 혼합된다. 그 결과, 다시, 물 및 전해질의 혼합물이 생산되고, 이 혼합물의 건강 위험은 현저하게 감소된다.
1. 전극 장치 2. 애노드 챔버
4. 애노드 6. 캐소드 챔버
8. 캐소드 10. 음이온 교환 막
12. 애노드 챔버 유입구 14.캐소드 챔버 유입구
16. 화살표 18. 애노드 챔버 유출구
20. 캐소드 챔버 유출구

Claims (10)

  1. 전극 장치에 의해 불산 (hydrofluoric acid)을 제조하는 방법이며, 상기 전극 장치는
    애노드를 갖는 애노드 챔버, 및
    캐소드를 갖는 캐소드 챔버를 포함하고,
    상기 애노드 및 캐소드는 음이온 교환 막에 의해 서로 분리되며,
    상기 방법은:
    - 증류수를 애노드 챔버를 통해 통과시키는 단계;
    - 불화 이온 (F-)을 형성하는 전해질을 캐소드 챔버를 통해 통과시키는 단계;
    - 애노드 및 캐소드 사이에서 전압을 인가하여, 하이드로늄 이온 (H+)이 애노드 챔버의 증류수에서 형성되고, 캐소드 챔버 내의 불화 이온 (F-)이 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버로 이동하여 애노드 챔버에서 불산 및 오존을 형성시키고, 애노드와 캐소드 사이에서 전류가 흐르며, 여기서 애노드 챔버 내의 양이온은 오직 하이드로늄 이온인, 애노드 및 캐소드 사이에서 전압을 인가하는 단계; 및
    - 적어도 하나의 전해질의 농도 및 전류 중 하나 이상을 제어함으로써 형성되는 불산의 농도를 제어하는 단계를 포함하는, 불산을 제조하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해질은 불화암모늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 불산을 제조하는 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 오존의 농도는 전류를 조정함으로써 미리 결정된 값으로 조정되는 것을 특징으로 하는 불산을 제조하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방법은 하이드로늄 이온의 농도를 조정하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 불산을 제조하는 방법.
  6. 불산을 취급하는 방법으로서,
    애노드를 갖는 애노드 챔버 및 캐소드를 갖는 캐소드 챔버를 포함하고, 상기 애노드 및 상기 캐소드는 음이온 교환 막에 의해 서로 분리되어 있는 전극 장치에 의해 불산을 제조하는 단계; 여기서 상기 불산을 제조하는 단계는:
    - 증류수를 애노드 챔버를 통해 통과시키는 단계;
    - 불화 이온 (F-)을 형성하는 전해질을 캐소드 챔버를 통해 통과시키는 단계;
    - 애노드 및 캐소드 사이에서 전압을 인가하여, 하이드로늄 이온이 애노드 챔버의 증류수에서 형성되고, 캐소드 챔버 내의 불화 이온 (F-)이 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버로 이동하여 애노드 챔버에서 불산 및 오존을 형성시키고, 애노드와 캐소드 사이에서 전류가 흐르며, 여기서 애노드 챔버 내의 양이온은 오직 하이드로늄 이온인 것이 되게하는, 애노드 및 캐소드 사이에서 전압을 인가하는 단계를 포함하며; 및
    - 불산을 또다른 전해질의 양이온을 함유하는 물과 혼합시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 혼합시키는 단계는 캐소드 챔버로부터 회수된 물을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 불산을 취급하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 혼합시키는 단계의 양이온은 암모늄 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 불산을 취급하는 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 방법은 하이드로늄 이온의 농도를 조정하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 불산을 취급하는 방법.
  9. 불산을 제조하는 장치로서,
    애노드를 갖는 애노드 챔버;
    캐소드를 갖는 캐소드 챔버;
    음이온 교환 막, 여기서 상기 애노드 챔버 및 상기 캐소드 챔버는 음이온 교환 막에 의해 서로 분리되며, 및;
    전기 제어를 포함하며, 상기 전기 제어는:
    증류수를 애노드 챔버를 통해 통과시키고;
    불화 이온 (F-)을 형성하는 전해질을 캐소드 챔버를 통해 통과시키고; 및
    애노드 및 캐소드 사이에서 전압을 인가하여, 하이드로늄 이온이 애노드 챔버의 증류수에서 형성되고, 캐소드 챔버 내의 불화 이온 (F-)이 음이온 교환 막을 통해 애노드 챔버로 이동하여 애노드 챔버에서 불산 및 오존을 형성시키고, 애노드와 캐소드 사이에서 전류가 흐르며, 여기서 애노드 챔버 내의 양이온은 오직 하이드로늄 이온이 되도록 구성되는,
    불산을 제조하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 장치는 전해질의 농도를 결정하기 위한 적어도 하나의 센서 및/또는 전류를 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 더욱 포함하고,
    여기서 전기 제어는 적어도 하나의 센서로부터 측정에 기초한 적어도 하나의 전해질의 농도 및 전압 중 하나 이상을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불산을 제조하는 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016119080B4 (de) 2016-10-07 2020-11-12 Condias Gmbh Vorrichtung zum elektrochemischen Behandeln von Abwasser
IT201900020252A1 (it) * 2019-11-04 2021-05-04 R E R Group S R L Sistema per la modifica delle proprieta' superficiali dei materiali
CN116411289B (zh) * 2023-03-10 2023-11-17 福建省龙氟新材料有限公司 氟硅酸回收制备氢氟酸的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3109083B2 (ja) * 1990-06-13 2000-11-13 日本電気株式会社 シリコン酸化膜のエッチング液およびシリコン酸化膜のエッチング方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3256164A (en) * 1963-10-30 1966-06-14 Standard Oil Co Electrolytic production of ozone
US3450609A (en) * 1966-03-14 1969-06-17 Ppg Industries Inc Electrolytic process for preparing hydrogen fluoride
US3787304A (en) * 1972-01-31 1974-01-22 Allied Chem Production of hf from fluorine by-products
DE3003781C2 (de) 1980-02-02 1982-08-26 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG, 4300 Essen Verwendung einer Elektrode mit Bleidioxidbeschichtung als Arbeitselektrode bei der Herstellung von Ozon
US4375395A (en) * 1981-05-21 1983-03-01 Foller Peter C Process for producing ozone
US5413682A (en) * 1994-03-28 1995-05-09 General Electric Company Recovery of fluoride from waste solutions
US6479443B1 (en) * 1997-10-21 2002-11-12 Lam Research Corporation Cleaning solution and method for cleaning semiconductor substrates after polishing of copper film
JP4489511B2 (ja) * 2004-06-18 2010-06-23 株式会社荏原製作所 複極室および該複極室を備えた電気化学的液体処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3109083B2 (ja) * 1990-06-13 2000-11-13 日本電気株式会社 シリコン酸化膜のエッチング液およびシリコン酸化膜のエッチング方法

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