TW201350192A - 表面處理濕製程清洗液循環利用系統 - Google Patents

Abstract

一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，包括：清洗液儲存槽，收集待處理清洗液形成儲存清洗液；碳纖維過濾器及臭氧產生器，過濾並氧化羥基有機物而回送至清洗液儲存槽；逆滲透分離單元，接收儲存清洗液，並形成濃縮液以及滲透液；雙極電透析分離單元，接收濃縮液並經電透析產生透析濃縮液、分離水及透析水，透析水回送至逆滲透分離單元；吸附分離單元，接收分離水並吸附陰離子、陽離子及螯合劑後回送至濃縮液儲存槽；以及後級樹脂吸附單元，接收並吸附滲透液的陰離子及陽離子，產生具有去離子水等級的再生去離子水，以供再利用。

Description

表面處理濕製程清洗液循環利用系統

本發明係有關於一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，尤其是利用樹脂的吸附作用、逆滲透膜的過濾濃縮作用以及雙極電解液透析單元的分離作用以達到清洗液回收再生及零排放的目的。

表面處理濕製程已廣泛應用於許多產品的製造，比如印刷電路板(PCB)或半導體元件，藉以在絕緣基板上形成電氣連接線路或圖案，同時形成保護層以提供防濕氣、抗刮傷的保護作用，其中表面處理濕製程常包括多道次的電鍍、化學敷鍍、清洗、烘乾、塗佈、硬化等處理，藉以形成層疊結構的產品。

清洗處理一般使用去離子水當作清洗液，並以浸泡方式清洗目標物件的表面，以去除雜質或化學品，因此，清洗後的清洗液中會含有不需要的雜質或化學品，而這類雜質或化學品通常是有害物質或有再利用價值的資源，因此需要進行適當的處理，以符合環保法規的排放標準，或回收可再利用的資源。

在習用技術中，不同製程中所產生的鍍液、清洗液或廢水，會先集中再由污染處理設備或資源回收處理設備進行除污或回收處理，而一般污染處理設備或資源回收處理設備的構造相當昂貴且操作複雜，保養不易，尤其是待處理液體包含太多不同的雜質，比如污染性的顆粒、重金屬、陰離子及陽離子，或特殊化學藥劑，如螯合劑，因而增加整體處理難度。

因此，需要一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，可直接連結至鍍槽、清洗槽，藉逆滲單元、雙極電透析單元以及吸附 單元實現回收再利用及零排放的環保處理方式，解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在提供一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，包括清洗液儲存槽、碳纖維過濾器、臭氧產生器、高壓幫浦、逆滲透分離單元、濃縮液儲存槽、雙極電透析單元、吸附分離單元以及後級樹脂吸附單元，用以回收並再利用表面處理濕製程中具污染性陰離子及陽離子的待處理清洗液，其中清洗液儲存槽收集待處理清洗液以形成儲存清洗液，碳纖維過濾器將清洗液儲存槽中的儲存清洗液進行過濾處理；臭氧產生器產生臭氧以氧化儲存清洗液中的羥基有機物，形成預先處理液，回送至清洗液儲存槽；高壓幫浦將清洗液儲存槽中的儲存清洗液加壓而形成並傳送高壓清洗液；逆滲透分離單元接收高壓幫浦所傳送的高壓清洗液，並經逆滲透分離而形成濃縮液以及滲透液；濃縮液儲存槽接收逆滲透單元的濃縮液以形成儲存濃縮液；雙極電透析單元接收濃縮液儲存槽的儲存濃縮液，並經電透析分離產生透析濃縮液、酸性水、鹼性水、電極液及透析水，透析濃縮液回送至濃縮液儲存槽，透析水回送至逆滲透分離單元；吸附分離單元接收酸性水、鹼性水、電極液，並吸附陰離子、陽離子及螯合劑後回送至濃縮液儲存槽；後級處理單元接收逆滲透分離單元一部分的滲透液，並吸附其中的陰離子及陽離子，產生具有去離子水等級的再生去離子水，以供再利用。

因此，本發明的系統可提高表面處理濕製程中水資源的循環再利用，進而達到減廢及零排放的目的。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明表面處理濕製程清洗液循環利用系統的示意圖。如第一圖所示，本發明的表面處理濕製程清洗液循環利用系統係包括清洗液儲存槽10、碳纖維過濾器20、臭氧產生器22、高壓幫浦(圖中未顯示)、逆滲透分離單元30、濃縮液儲存槽40、雙極電透析單元50、電透析儲存單元60、吸附分離單元70以及後級樹脂吸附單元80。

上述表面處理濕製程的實例可包括用以製造或處理印刷電路板或半導體元件所需的製程，比如塗佈、蝕刻、清洗的工序，其中在清洗時，亦即利用適當清洗液，一般為去離子水，以清洗殘留在表面上的雜質、鍍液或化學物質，因而產生包含雜質、羥基有機物、分子級顆粒、螯合劑、陰離子以及陽離子的待處理清洗液L1，可藉本發明實現循環利用其中可再利用的資源，比如水資源。待處理清洗液L1中的陰離子可包括至少硫酸根離子，且待處理清洗液L1的陽離子可包括至少鈉離子。

清洗液儲存槽10收集待處理清洗液L1，形成儲存清洗液L2。碳纖維過濾器20接收清洗液儲存槽10中的儲存清洗液L2，並過濾以去除儲存清洗液L2中的雜質，其中雜質可包括微小顆粒、重金屬、氰化物(cyanide)、化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)物、含氯物質。臭氧產生器22，可產生臭氧，用以氧化儲存清洗液L2中的羥基有機物，並形成預先處理液L3而回送至清洗液儲存槽10。

高壓幫浦可抽取清洗液儲存槽10中的儲存清洗液L2並加壓，形成高壓清洗液，傳送至逆滲透分離單元30，而逆滲透分離 單元30具有奈米分子級的逆滲透膜(圖中未顯示)，可將高壓清洗液經逆滲透分離而形成未滲透過逆滲透膜的濃縮液L4以及滲透過逆滲透膜的滲透液L5，其中滲透液L5不含螯合劑，且濃縮液L4所包含的陰離子以及陽離子之濃度係高於滲透液L5所包含的陰離子以及陽離子之濃度。此外，一部分的滲透液L5被回送至清洗液儲存槽10，而另一部分的滲透液L5則傳送至後級樹脂吸附單元80。

濃縮液儲存槽40接收並儲存來自逆滲透分離單元30的濃縮液L4，形成儲存濃縮液L6。雙極電透析單元50接收濃縮液儲存槽40的儲存濃縮液L6，並經雙極電透析單元50的電透析分離而產生透析濃縮液L7、分離液L8及透析水L9，其中透析濃縮液L7回送至濃縮液儲存槽40，而分離液L8包括相互分離的酸性水、鹼性水及電極液，且分離液L8及透析水L9係傳送至電透析儲存單元60。

雙極電透析單元50及電透析儲存單元60的功能示意圖係如第二圖所示，其中雙極電透析單元50包括多個電透析膜F以及多個電透析腔體C，且相鄰的電透析腔體C之間係由相對應的電透析膜F隔開，因此雙極電透析單元50可由外部電源施加電壓，以使得電透析膜F對儲存濃縮液L6產生電透析作用。此外，電透析儲存單元60包括酸性水儲存槽61、鹼性水儲存槽63、電極液儲存槽65、透析水儲存槽67，用以分別接收並儲存雙極電透析單元50所產生的酸性水、鹼性水、電極液及透析水L9。

要注意的是，第二圖只是用以說明本發明特徵的實例而已，並非用以限定本發明範圍，亦即電透析膜、電透析腔體的數目以及配置排列方式可視實務需求而改變，比如也可利用圓形套管的電透析腔體而實現。

電透析儲存單元60接收雙極電透析單元50的透析水L9及分離液L8，且透析水L9被回送至逆滲透分離單元30，而一部分的分離液L8被回送至雙極電透析單元50，另一部分的分離液L8則傳送至吸附分離單元70，其中回送至逆滲透分離單元30及傳送至吸附分離單元70的分離液L8之流量比例可利用流控制器、幫浦或控制閥(圖中未顯示)而控制，藉以達到穩定狀態。

吸附分離單元70接收電透析儲存單元60的分離液L8，且吸附分離單元70包括樹脂，可用以吸附分離液L8中的陰離子、陽離子及螯合劑，並回送至濃縮液儲存槽40。

後級樹脂吸附單元80接收逆滲透分離單元30中另一部分的滲透液L5，其中後級樹脂吸附單元80可包含樹脂，用以吸附滲透液L5中殘餘的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水等級的再生去離子水L10，並可排出以供其他製程再利用。

此外，本發明的另一實施例係不包括碳纖維過濾器及/或臭氧產生器，尤其是對於具低含量之雜質及/或羥基有機物的待處理清洗液，進而可簡化整體操作，並節省運作成本。或者，也可利用其他過濾器及/或氧化裝置以分別取代碳纖維過濾器、臭氧產生器，藉以產生過濾、氧化的功能，比如以活性碳過濾器或離子交換樹脂過濾器取代碳纖維過濾器，而以低壓紫外線氧化裝置取代臭氧產生器。

上述本發明表面處理濕製程清洗液循環利用系統的特點在於，利用逆滲透單元以及雙極電透析單元，對包含不同雜質的待處理清洗液進行逆滲透、過濾、電透析、分離，以產生具有去離子水等級的再生去離子水，可供其他製程再利用，比如直接當作清洗液用於清洗製程中，或供調配鍍液用，進而實現降減廢棄物以及零污染排放的目的。

本發明循環利用系統的另一特點在於，可直接連結至現有表面處理濕製程的鍍槽或清洗槽，形成具有即時處理廢棄液體的循環利用水資源功能，簡化處理程序，並提高操作處理效率，尤其是可實現連續式操作以取代非連續批次式操作，進一步增加整體操作的穩定性，並可實現全自動化控制，節省人力資源，減少人為疏失。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧清洗液儲存槽

20‧‧‧碳纖維過濾器

22‧‧‧臭氧產生器

30‧‧‧逆滲透分離單元

40‧‧‧濃縮液儲存槽

50‧‧‧雙極電透析單元

60‧‧‧電透析儲存單元

61‧‧‧酸性水儲存槽

63‧‧‧鹼性水儲存槽

65‧‧‧電極液儲存槽

67‧‧‧透析水儲存槽

70‧‧‧吸附分離單元

80‧‧‧後級樹脂吸附單元

C‧‧‧電透析腔體

F‧‧‧電透析膜

L1‧‧‧待處理清洗液

L2‧‧‧儲存清洗液

L3‧‧‧預先處理液

L4‧‧‧濃縮液

L5‧‧‧滲透液

L6‧‧‧儲存濃縮液

L7‧‧‧透析濃縮液

L8‧‧‧分離液

L9‧‧‧透析水

L10‧‧‧再生去離子水

第一圖為本發明表面處理濕製程清洗液循環利用系統的示意圖。

第二圖為本發明系統中雙極電透析單元及電透析儲存單元的功能示意圖。

L1‧‧‧待處理清洗液

L2‧‧‧儲存清洗液

L3‧‧‧預先處理液

L4‧‧‧濃縮液

L5‧‧‧滲透液

L6‧‧‧儲存濃縮液

L7‧‧‧透析濃縮液

L8‧‧‧分離液

L9‧‧‧透析水

L10‧‧‧再生去離子水

10‧‧‧清洗液儲存槽

20‧‧‧碳纖維過濾器

22‧‧‧臭氧產生器

30‧‧‧逆滲透分離單元

40‧‧‧濃縮液儲存槽

50‧‧‧雙極電透析單元

60‧‧‧電透析儲存單元

70‧‧‧吸附分離單元

80‧‧‧後級樹脂吸附單元

Claims (10)

1. 一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，係用以循環利用由一表面處理濕製程中所產生的待處理清洗液以產生再生去離子水，該表面處理濕製程清洗液系統包括：一清洗液儲存槽，係收集該待處理清洗液以形成儲存清洗液，且該待處理清洗液包含雜質、羥基有機物、分子級顆粒、螯合劑、陰離子以及陽離子；一碳纖維過濾器，係接收並過濾該清洗液儲存槽中的儲存清洗液，以去除該儲存清洗液中的雜質；一臭氧產生器，係產生臭氧，用以氧化該儲存清洗液中的羥基有機物，形成預先處理液，且該預先處理液被回送至該清洗液儲存槽；一高壓幫浦，係將該清洗液儲存槽中的儲存清洗液加壓以形成高壓清洗液並傳送出去；一逆滲透分離單元，係具有奈米分子級的逆滲透膜，用以接收該高壓幫浦所傳送的高壓清洗液，並經逆滲透分離而形成未滲透該逆滲透膜的濃縮液以及滲透該逆滲透膜的滲透液，該滲透液不含螯合劑，且該濃縮液所包含的陰離子以及陽離子之濃度係高於該滲透液所包含的陰離子以及陽離子之濃度，其中一部分的滲透液係回送至該清洗液儲存槽，而另一部分的滲透液係傳送出去；一濃縮液儲存槽，接收並儲存該逆滲透分離單元的濃縮液，以形成儲存濃縮液；一雙極電透析單元，接收該濃縮液儲存槽的儲存濃縮液，並經電透析分離而產生透析濃縮液、分離液及透析水，該透析濃縮液回送至該濃縮液儲存槽，該分離液包括相互分離的酸性水、鹼性水及電極液；一電透析儲存單元，接收該雙極電透析單元的透析水及分離液，該透析水回送至該逆滲透分離單元，一部分的該分離液係回送至該雙 極電透析單元，而另一部分的該分離液係傳送出去；一吸附分離單元，接收該電透析儲存單元的分離液，且該吸附分離單元包括樹脂，用以吸附其中的陰離子、陽離子及螯合劑後回送至濃縮液儲存槽；以及一後級樹脂吸附單元，接收該逆滲透分離單元中該另一部分的滲透液，其中該後級樹脂吸附單元包含樹脂，用以吸附該滲透液中殘餘的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水等級的該再生去離子水，並排出以供再利用。
2. 一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，係用以循環利用由一表面處理濕製程中所產生的待處理清洗液以產生再生去離子水，該表面處理濕製程清洗液系統包括：一清洗液儲存槽，係收集該待處理清洗液以形成儲存清洗液，且該待處理清洗液包含雜質、羥基有機物、分子級顆粒、螯合劑、陰離子以及陽離子；一碳纖維過濾器，係接收並過濾該清洗液儲存槽中的儲存清洗液，並回送至該清洗液儲存槽，以去除該儲存清洗液中的雜質；一高壓幫浦，係將該清洗液儲存槽中的儲存清洗液加壓以形成高壓清洗液並傳送出去；一逆滲透分離單元，係具有奈米分子級的逆滲透膜，用以接收該高壓幫浦所傳送的高壓清洗液，並經逆滲透分離而形成未滲透該逆滲透膜的濃縮液以及滲透該逆滲透膜的滲透液，該滲透液不含螯合劑，且該濃縮液所包含的陰離子以及陽離子之濃度係高於該滲透液所包含的陰離子以及陽離子之濃度，其中一部分的滲透液係回送至該清洗液儲存槽，而另一部分的滲透液係傳送出去；一濃縮液儲存槽，接收並儲存該逆滲透分離單元的濃縮液，以形 成儲存濃縮液；一雙極電透析單元，接收該濃縮液儲存槽的儲存濃縮液，並經電透析分離而產生透析濃縮液、分離液及透析水，該透析濃縮液回送至該濃縮液儲存槽，該分離液包括相互分離的酸性水、鹼性水及電極液；一電透析儲存單元，接收該雙極電透析單元的透析水及分離液，該透析水回送至該逆滲透分離單元，一部分的該分離液係回送至該雙極電透析單元，而另一部分的該分離液係傳送出去；一吸附分離單元，接收該電透析儲存單元的分離液，且該吸附分離單元包括樹脂，用以吸附其中的陰離子、陽離子及螯合劑後回送至濃縮液儲存槽；以及一後級樹脂吸附單元，接收該逆滲透分離單元中該另一部分的滲透液，其中該後級樹脂吸附單元包含樹脂，用以吸附該滲透液中殘餘的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水等級的該再生去離子水，並排出以供再利用。
3. 一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，係用以循環利用由一表面處理濕製程中所產生的待處理清洗液以產生再生去離子水，該表面處理濕製程清洗液系統包括：一清洗液儲存槽，係收集該待處理清洗液以形成儲存清洗液，且該待處理清洗液包含雜質、羥基有機物、分子級顆粒、螯合劑、陰離子以及陽離子；一臭氧產生器，係產生臭氧，並接收該清洗液儲存槽中的儲存清洗液，用以氧化該儲存清洗液中的羥基有機物，形成預先處理液，且該預先處理液被回送至該清洗液儲存槽；一高壓幫浦，係將該清洗液儲存槽中的儲存清洗液加壓以形成高壓清洗液並傳送出去； 一逆滲透分離單元，係具有奈米分子級的逆滲透膜，用以接收該高壓幫浦所傳送的高壓清洗液，並經逆滲透分離而形成未滲透該逆滲透膜的濃縮液以及滲透該逆滲透膜的滲透液，該滲透液不含螯合劑，且該濃縮液所包含的陰離子以及陽離子之濃度係高於該滲透液所包含的陰離子以及陽離子之濃度，其中一部分的滲透液係回送至該清洗液儲存槽，而另一部分的滲透液係傳送出去；一濃縮液儲存槽，接收並儲存該逆滲透分離單元的濃縮液，以形成儲存濃縮液；一雙極電透析單元，接收該濃縮液儲存槽的儲存濃縮液，並經電透析分離而產生透析濃縮液、分離液及透析水，該透析濃縮液回送至該濃縮液儲存槽，該分離液包括相互分離的酸性水、鹼性水及電極液；一電透析儲存單元，接收該雙極電透析單元的透析水及分離液，該透析水回送至該逆滲透分離單元，一部分的該分離液係回送至該雙極電透析單元，而另一部分的該分離液係傳送出去；一吸附分離單元，接收該電透析儲存單元的分離液，且該吸附分離單元包括樹脂，用以吸附其中的陰離子、陽離子及螯合劑後回送至濃縮液儲存槽；以及一後級樹脂吸附單元，接收該逆滲透分離單元中該另一部分的滲透液，其中該後級樹脂吸附單元包含樹脂，用以吸附該滲透液中殘餘的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水等級的該再生去離子水，並排出以供再利用。
4. 一種表面處理濕製程清洗液循環利用系統，係用以循環利用由一表面處理濕製程中所產生的待處理清洗液以產生再生去離子水，該表面處理濕製程清洗液系統包括：一清洗液儲存槽，係收集該待處理清洗液以形成儲存清洗液，且 該待處理清洗液包含雜質、羥基有機物、分子級顆粒、螯合劑、陰離子以及陽離子；一高壓幫浦，係將該清洗液儲存槽中的儲存清洗液加壓以形成高壓清洗液並傳送出去；一逆滲透分離單元，係具有奈米分子級的逆滲透膜，用以接收該高壓幫浦所傳送的高壓清洗液，並經逆滲透分離而形成未滲透該逆滲透膜的濃縮液以及滲透該逆滲透膜的滲透液，該滲透液不含螯合劑，且該濃縮液所包含的陰離子以及陽離子之濃度係高於該滲透液所包含的陰離子以及陽離子之濃度，其中一部分的滲透液係回送至該清洗液儲存槽，而另一部分的滲透液係傳送出去；一濃縮液儲存槽，接收並儲存該逆滲透分離單元的濃縮液，以形成儲存濃縮液；一雙極電透析單元，接收該濃縮液儲存槽的儲存濃縮液，並經電透析分離而產生透析濃縮液、分離液及透析水，該透析濃縮液回送至該濃縮液儲存槽，該分離液包括相互分離的酸性水、鹼性水及電極液；一電透析儲存單元，接收該雙極電透析單元的透析水及分離液，該透析水回送至該逆滲透分離單元，一部分的該分離液係回送至該雙極電透析單元，而另一部分的該分離液係傳送出去；一吸附分離單元，接收該電透析儲存單元的分離液，且該吸附分離單元包括樹脂，用以吸附其中的陰離子、陽離子及螯合劑後回送至濃縮液儲存槽；以及一後級樹脂吸附單元，接收該逆滲透分離單元中該另一部分的滲透液，其中該後級樹脂吸附單元包含樹脂，用以吸附該滲透液中殘餘的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水等級的該再生去離子水，並排出以供再利用。
5. 依據申請專利範圍第1項或第2項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用系統，其中該碳纖維過濾器係以活性碳過濾器或離子交換樹脂過濾器取代。
6. 依據申請專利範圍第1項或第3項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用系統，其中該臭氧產生器係以低壓紫外線氧化裝置取代。
7. 依據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用系統，其中該儲存清洗液中的雜質包括微小顆粒、重金屬、氰化物(cyanide)、化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)物及含氯物質。
8. 依據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用系統，其中該儲存清洗液中的陰離子包括至少硫酸根離子，而該儲存清洗液中的陽離子包括至少鈉離子。
9. 依據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用系統，其中該雙極電透析單元包括多個電透析膜以及多個電透析腔體，且相鄰的電透析腔體之間係由相對應的電透析膜隔開，該雙極電透析單元由外部電源施加電壓，藉以配合該等電透析膜而對該儲存濃縮液產生電透析作用。
10. 依據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用系統，其中該電透析儲存單元包括一酸性水儲存槽、一鹼性水儲存槽、一電極液儲存槽以及一透析水儲存槽，用以分別接收並儲存該雙極電透析單元的酸性水、鹼性水、電極液及透析水。