TW201420514A

TW201420514A - 以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法

Info

Publication number: TW201420514A
Application number: TW101143028A
Authority: TW
Inventors: I-Fang Chen
Original assignee: I-Fang Chen
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-06-01

Abstract

本發明係一種以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，包含下列步驟：將含雙氧水之硫酸水溶液引至一第一空間中；量測該硫酸水溶液中雙氧水的濃度及體積；根據所測得雙氧水溶液之濃度及體積，在該第一空間中添加一總當量數大於或等於該溶液中雙氧水的總當量數之含硫還原劑，形成一反應溶液；使該反應溶液在該第一空間中進行反應，藉由含硫還原劑與雙氧水反應，產生硫酸水溶液或含硫酸氫鈉之硫酸水溶液或含硫酸鈉之硫酸水溶液，以除去硫酸水溶液中之雙氧水。本發明可以應用於工業回收含雙氧水之硫酸水溶液，藉由快速與低耗能之方式除去雙氧水，以增加該硫酸水溶液之再利用價值。

Description

以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法

　　本發明係有關於一種以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，特別是一種以含氧的硫化物作為還原劑，將硫酸水溶液中雙氧水除去之方法。

　　半導體SPM製程主要用以去除有機物，該SPM製程的排放廢水係為含有雙氧水(0.01%-20%)之硫酸水溶液(30%~80%)，目前台灣半導體廠每月所排放之上述廢水高達10000噸以上，通常係予回收再利用。但由該硫酸水溶液中雙氧水具有氧化性，會限制該工業回收含雙氧水硫酸水溶液的用途，例如含雙氧水的硫酸無法作為離子交換樹脂再生、逆滲透膜再生等用途、亦無法作為中空纖維膜(MD)應用以濃縮氨氮廢水。對於上述工業回收含雙氧水硫酸水溶液，目前去除硫酸水溶液中雙氧水的方法主要係採加熱(蒸餾或負壓蒸餾)方式，亦即藉由將含雙氧水硫酸水溶液加熱至100℃以上以去除雙氧水，該加熱方式除了製程相當耗能之外，加溫後的冷卻過程亦顯耗時，且上述加熱過程所需反應器材質須特別訂製，成本耗費甚高。

　　本發明係為解決工業回收之含雙氧水硫酸水溶液之處理過程耗能、速度慢與成本高之問題。
　　本發明係一種以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，包含下列步驟：將含雙氧水之硫酸水溶液引至一第一空間中；量測該硫酸溶液中雙氧水的濃度及體積；根據所測得雙氧水溶液之濃度及體積，在該第一空間中添加一總當量數大於或等於該溶液中雙氧水的總當量數之含硫還原劑，形成一反應溶液；使該反應溶液在該第一空間中進行反應，藉由含硫還原劑與雙氧水反應，產生硫酸水溶液或含硫酸氫鈉之硫酸水溶液或含硫酸鈉之硫酸水溶液，以除去硫酸水溶液中之雙氧水。
　　上述含硫還原劑係為二氧化硫(SO₂)氣體，藉由該二氧化硫氣體進入含雙氧水之硫酸溶液而生成亞硫酸(H₂SO₃)，該亞硫酸並進一步與該雙氧水反應而生成硫酸水溶液。
　　上述含硫還原劑係為亞硫酸(H₂SO₃)或亞硫酸鹽，該亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉(NaHSO₃)或亞硫酸鈉(Na₂SO₃)。
　　上述含硫還原劑係為硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)、硫代硫酸(H₂S₂O₃)或硫代硫酸氫鈉(NaHS₂O₃)。
　　上述含硫還原劑係為焦亞硫酸鈉(Na₂S₂O₅)、焦亞硫酸氫鈉(NaHS₂O₅)或焦亞硫酸(H₂S₂O₅)。
　　本發明具有下列之功效：
　　1.以含硫氧化物作為還原劑，可以快速除去含雙氧水之硫酸水溶液中之雙氧水成分，使雙氧水還原為硫酸水溶液或含硫酸氫鈉之硫酸水溶液或含硫酸鈉之硫酸水溶液，增加工業回收含雙氧水之硫酸溶液之再利用價值；部分以含硫氧化物作為還原劑(如SO_2(g)及H₂SO_3(aq))，除可以快速除去含雙氧水之硫酸水溶液中之雙氧水成分，並使雙氧水只還原為硫酸水溶液，更大幅增加工業回收含雙氧水之硫酸溶液之再利用效益。
　　2.以含硫氧化物作為還原劑以處理含雙氧水之硫酸溶液，其成本低廉。
　　3.處理過程完全不需加熱，可以有效節省處理過程中之能源損耗。
　　4.不需為了加熱過程另外訂製加熱設備。
　　5.以本發明除去含雙氧水之硫酸水溶液中之雙氧水成分，可以使得處理後之不含雙氧水的硫酸水溶液，具備廣泛的再利用價值。

　　本發明實施例請參閱第一圖流程圖。
　　其中本發明之第一實施例的步驟如下：
　　將含雙氧水之硫酸溶液引至一第一空間中；
　　量測該硫酸水溶液中雙氧水的濃度及體積；
　　導入一二氧化硫氣體進入該第一空間，使該二氧化硫氣體混入含雙氧水的硫酸水溶液中，生成亞硫酸(H₂SO₃)，其中該亞硫酸(H₂SO₃)之總當量數係大於或等於該溶液中雙氧水的總當量數，其反應式如下：
　　SO_2(g)+ H₂O_(l)→ H₂SO_3(aq)
　　使上述亞硫酸進一步與雙氧水反應生成硫酸水溶液，其反應式如下：
　　H₂SO_3(aq)+ H₂O_2(aq)→ H₂SO_4(aq)+H₂O_(l)
　　本發明之第二實施例的步驟如下：
　　將含雙氧水之硫酸水溶液引至一第一空間中；
　　量測該硫酸水溶液中雙氧水的濃度及體積；
　　根據所測得雙氧水溶液之濃度及體積，在該第一空間中添加一總當量數大於或等於該溶液中雙氧水的總當量數之亞硫酸水溶液；
　　使該亞硫酸水溶液與雙氧水進行反應，產生硫酸水溶液，並除去硫酸水溶液中之雙氧水，其反應式如下：
　　H₂SO_3(aq)+ H₂O_2(aq)→ H₂SO_4(aq)+H₂O_(l)
　　在上述實施例中，亞硫酸(H₂SO₃)係作為一還原劑，用以還原含雙氧水之硫酸溶液中之雙氧水。除了亞硫酸(H₂SO₃)之外，本發明之還原劑亦可為下列之一：亞硫酸氫鈉(NaHSO₃)、亞硫酸鈉(Na₂SO₃)，硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)、硫代硫酸(H₂S₂O₃)或硫代硫酸氫鈉(NaHS₂O₃)，焦亞硫酸鈉(Na₂S₂O₅)、焦亞硫酸氫鈉(NaHS₂O₅)或焦亞硫酸(H₂S₂O₅)。其中：
　　亞硫酸氫鈉(NaHSO₃)與雙氧水之反應式如下：
　　NaHSO_3(aq)+ H₂O_2(aq)→ NaHSO_4(aq)+ H₂O_(l)
　　亞硫酸鈉(Na₂SO₃)與雙氧水之反應式如下：
　　Na₂SO_3(aq)+ H₂O_2(aq)→ Na₂SO_4(aq)+H₂O_(l)
　　硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)與雙氧水之反應式如下：
　　1Na₂S₂O_3(aq)+ 4H₂O_2(aq)→ Na₂SO_4(aq)+H₂SO_4(aq)+3H₂O_(l)
　　硫代硫酸氫鈉(NaHS₂O₃)與雙氧水之反應式如下：
　　1NaHS₂O_3(aq)+ 4H₂O_2(aq)→ 1NaHSO_4(aq)+ 1H₂SO_4(aq)+3H₂O_(l)
　　硫代硫酸(H₂S₂O₃)與雙氧水之反應式如下：
　　1H₂S₂O_3(aq)+ 4H₂O_2(aq)→ 2H₂SO_4(aq)+3H₂O_(l)
　　焦亞硫酸鈉(Na₂S₂O₅)與雙氧水之反應式如下：
　　1Na₂S₂O_5(aq)+ 2H₂O_2(aq)→ 2NaHSO_4(aq)+H₂O_(l)

　　焦亞硫酸氫鈉(NaHS₂O₅)與雙氧水之反應式如下：
　　NaHS₂O_5(aq)+ 2H₂O_2(aq)→ NaHSO_4(aq)+ H₂SO_4(aq)+ H₂O_(l)
　　焦亞硫酸(H₂S₂O₅)與雙氧水之反應式如下：
　　H₂S₂O_5(aq)+2H₂O_2(aq)→ 2H₂SO_4(aq)+H₂O_(l)

無

　　第一圖係為本發明之流程圖。

Claims

一種以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，包含下列步驟：
　　A.將含雙氧水之硫酸水溶液引至一第一空間中；
　　B.量測該硫酸水溶液中雙氧水的濃度及體積；
　　C.根據所測得雙氧水溶液之濃度及體積，在該第一空間中添加一總當量數大於或等於該溶液中雙氧水的總當量數之含硫還原劑，形成一反應溶液；
　　D.使該反應溶液在該第一空間中進行反應，藉由含硫還原劑與雙氧水反應，產生硫酸水溶液或含硫酸氫鈉之硫酸水溶液或含硫酸鈉之硫酸水溶液，以除去硫酸水溶液中之雙氧水。
如請求項1所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，其中該含硫還原劑係為二氧化硫(SO₂)氣體，藉由該二氧化硫氣體進入含雙氧水之硫酸水溶液而生成亞硫酸(H₂SO₃)，該亞硫酸並進一步與該雙氧水反應而生成硫酸水溶液。
如請求項1所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，其中該含硫還原劑係為亞硫酸(H₂SO₃)。
如請求項1所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，其中該含硫還原劑係為亞硫酸鹽。
如請求項4所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，其中該亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉(NaHSO₃)或亞硫酸鈉(Na₂SO₃)。
如請求項1所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，其中該含硫還原劑係為硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)、硫代硫酸氫鈉(NaHS₂O₃)或硫代硫酸(H₂S₂O₃)。
如請求項1所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法，其中該含硫還原劑係為焦亞硫酸鈉(Na₂S₂O₅)、焦亞硫酸氫鈉(NaHS₂O₅)或焦亞硫酸(H₂S₂O₅)。
一種以申請專利範圍第1項所述之以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法用於回收含有雙氧水之硫酸水溶液工業廢水之用途。
如請求項8所述以含硫還原劑處理硫酸水溶液中雙氧水之方法用於回收含有雙氧水之硫酸水溶液工業廢水之用途，其中該工業廢水係於光電半導體製程中產生。