TW201431778A - 高效回收硝酸的分離設備及其方法 - Google Patents

Abstract

一種高效回收硝酸的分離設備及其方法，其中該高效回收硝酸的分離設備係包含一收集貯槽、一雜質分離裝置、一中繼槽、一微孔分離裝置、一硝酸貯槽、一硝酸重金屬貯槽、一加溫置換裝置、一加溫置換殘留液貯槽以及一冷凝裝置，該高效回收硝酸的分離設備能夠將所收集之硝酸待處理液，進行分離出雜質顆粒、水、硝酸以及金屬雜質，並將分離後硝酸液體流入硝酸貯槽中進行存放再利用，金屬雜質後續也可回收再用，以提高整體經濟價值效益。

Description

高效回收硝酸的分離設備及其方法

本發明係關於一種高效回收硝酸的分離設備及其方法，尤其是一種能夠有效回收待處理液中之硝酸的分離系統及其方法。

半導體產業、面板產業、太陽能產業之蝕刻過程，或電鍍行業或需電鍍之製程所產生之硝酸，或需剝掛處理之硝掛之溶液都會產生高濃度的硝酸廢液。該廢液中往往包含些重金屬如銅、鎳等，或無機氟離子等物質，一般將此廢液排入污水處理廠處理，為符合環保法規要求，處理過程中不但產生大量含重金屬之污泥，水中難以處理之硝酸也會經由排放水排出，造成環境二次污染。

一般此種廢液之處理技術，視其產生量及含有價重金屬量之多寡，較無價值者廠商會直接排入廢水處理系統中，具有較高重金屬價值者，業者會將廢液集中於槽體，定期交由專業廠商利用電鍍方式將有價之重金屬取出，但是殘留之硝酸或雜質困難處理者，會直接進入污水廠稀釋混合其他廢水處理。然而，這些技術的缺點在於只取出有價物質，對於硝酸等價值較低者大部分還是未處理稀釋排放，若是業者排水有受管制時，則必須採用用地面積極大之生物處理系統脫硝處理才能控制此污染，大大增加廠商處理成本。此狀況，廠商不但增加處理成本，也浪費可以回用之 資源，也造成環境之污染。

因此，需要一種高效硝酸回收設備，能夠將硝酸待處理液進行收集後，進行分離出雜質顆粒、水、硝酸以及金屬雜質，並將分離後硝酸液體流入硝酸貯槽中進行存放回用，達到降低污染、資源回用以徹底解決上述問題，如此應為一最佳解決方案。

本發明即在於提供一種高效回收硝酸的分離設備及其方法，其中該高效回收硝酸的分離設備係包含收集貯槽、雜質分離裝置、中繼槽、微孔分離裝置、硝酸貯槽、硝酸重金屬貯槽、加溫置換裝置、加溫置換殘留液貯槽以及冷凝裝置，該高效回收硝酸的分離設備能夠將所收集之硝酸待處理液，進行分離出雜質顆粒、水、硝酸以及金屬雜質，並將分離後硝酸液體流入硝酸貯槽中進行存放，以達到硝酸與金屬雜質回收再利用之目的。

可達成上述發明目的之高效回收硝酸的分離設備及其方法，其中該高效回收硝酸的分離設備，係包含一收集貯槽，收集待處理液，並形成待處理貯存液；一雜質分離裝置，係與該收集貯槽相連接，而該雜質分離裝置能夠將待處理貯存液抽取至該雜質分離裝置中，以將待處理貯存液中的雜質顆粒分離出來，並形成已去除雜質顆粒之過濾液體；一中繼槽，係與雜質分離裝置相連接，用以收集已去除雜質顆粒之過濾液體；一微孔分離裝置，係與該中繼槽相連接，該微孔分離裝置能夠接收已去除雜質顆粒之過濾液體，而該微孔分離裝置中係設置有至少一個奈米級過濾膜，該奈米級過濾膜能夠將過濾液體中的硝酸液體與硝酸重金屬液體分 離；一硝酸貯槽，係與該微孔分離裝置相連接，該微孔分離裝置能夠將過濾產生之硝酸液體流入該硝酸貯槽中進行存放；一硝酸重金屬貯槽，係與該微孔分離裝置相連接，該微孔分離裝置能夠將分離後之硝酸重金屬液體流入該硝酸重金屬貯槽中進行存放；一加溫置換裝置，係與該微孔分離裝置相連接，該加溫置換裝置能夠接收該微孔分離裝置所分離之硝酸重金屬液體，並進行加溫置換作用加熱至特定溫度，以使硝酸重金屬液體中的硝酸成份與水蒸發混合形成硝酸混合蒸氣；一加溫置換殘留液貯槽，係與加溫置換裝置相連接，所加溫置換後之槽內殘留液可流入該加溫置換殘留液貯槽中進行存放；以及一冷凝裝置，係與該加溫置換裝置及該硝酸貯槽相連接，該冷凝裝置能夠接收硝酸混合蒸氣，用以使硝酸混合蒸氣冷卻而凝結成硝酸溶液後，再流入該硝酸貯槽中存放。

更具體的說，所述待處理貯存液若雜質少且含高濃度重金屬及硝酸時，其可不需經過前處理可直接送至該硝酸重金屬貯槽存放。

更具體的說，所述微孔分離裝置於雜質少時，能夠直接將過濾液體中硝酸分離出來或加以濃縮，並流入硝酸貯槽存放。

更具體的說，所述微孔分離裝置於雜質複雜時，可先經過雜質分離裝置將雜質先行移除後再透過該奈米級過濾膜將硝酸液體與硝酸重金屬液體分離，其中所分離出之硝酸液體則流入硝酸貯槽存放，且硝酸重金屬液體則送入硝酸重金屬貯槽存放。

更具體的說，所述雜質分離裝置係為MF/UF級孔徑之分離設備或離心裝置。

更具體的說，所述雜質分離裝置之種類、材質與孔徑係依待 處理液中需分離之物質而定。

更具體的說，所述微孔分離裝置係為NF/RO級孔徑之分離設備。

更具體的說，所述微孔分離裝置之材質與孔徑係依待處理液中硝酸濃度與重金屬雜質濃度性質多寡而定。

更具體的說，所述加溫置換裝置其形式或加溫方式只要能夠提供足夠溫度達到硝酸蒸汽產生即可。

而本發明之高效回收硝酸的分離方法，其步驟為：1.收集待處理液，並形成待處理貯存液；2.將待處理貯存液中的雜質顆粒分離出來，並形成已去除雜質顆粒之過濾液體；3.之後，再將過濾液體中的硝酸液體與硝酸重金屬液體分離，而分離出之硝酸液體則流入硝酸貯槽中進行存放；4.而所分離之硝酸重金屬液體進行加溫置換作用，以使硝酸重金屬液體中的硝酸成份與水蒸發混合形成硝酸混合蒸氣後，再將硝酸混合蒸氣冷卻而凝結成硝酸溶液後，亦流入硝酸貯槽中存放。

更具體的說，所述進行加溫置換作用，只要能夠提供足夠溫度達到硝酸蒸汽產生即可。

更具體的說，所述足夠溫度係為126~150℃。

更具體的說，所述進行加溫置換作用後，則會於槽內產生殘留液，並將加溫置換後之槽內殘留液收集至加溫置換殘留液貯槽，以回收有價物質再利用之。

〔本發明〕

1‧‧‧高效回收硝酸的分離設備

11‧‧‧收集貯槽

12‧‧‧雜質分離裝置

13‧‧‧中繼槽

14‧‧‧微孔分離裝置

15‧‧‧硝酸貯槽

16‧‧‧硝酸重金屬貯槽

17‧‧‧加溫置換裝置

18‧‧‧加溫置換殘留液貯槽

19‧‧‧冷凝裝置

圖一為本發明高效回收硝酸的分離設備及其方法之結構示意圖；以及圖二為本發明高效回收硝酸的分離設備及其方法之流程圖。

有關於本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱圖一，為本發明一種高效回收硝酸的分離設備及其方法之結構示意圖，由圖中可知，該高效回收硝酸的分離設備1係包含一收集貯槽11、一雜質分離裝置12、一中繼槽13、一微孔分離裝置14、一硝酸貯槽15、一硝酸重金屬貯槽16、一加溫置換裝置17、一加溫置換殘留液貯槽18以及一冷凝裝置19，其中該收集貯槽11係能夠收集待處理液，並形成待處理貯存液，而該收集貯槽11係與該雜質分離裝置12相連接，該雜質分離裝置12係為一種分離水中顆粒之設備(例如薄膜設備或離心設備)，選用上將視待處理液水中雜質狀況，將含硝酸液體中顆粒雜質分離，或是配合化學處理將其他無機離子混凝後將顆粒性雜質分離，以保護後續處理設備及避免雜質進入系統反應造成危害，因此能夠藉由泵浦將待處理貯存液抽取至該雜質分離裝置12中，以將待處理貯存液中的雜質顆粒分離出來，並形成已去除雜質顆粒之過濾液體，其中雜質顆粒係指鐵屑、塑膠片、外界塵埃帶入槽中等細小顆粒物質；而本發明所使用之雜質分離裝置12係為MF/UF級孔徑之分離設備或離心分離裝置，該MF/UF級孔徑之分離設備之材質與孔徑視待處理液需分離之物質決定之(例如一般常用中空 絲薄膜分離設備，需要孔徑0.1um才可有效分離微小顆粒性雜質)。

而於該雜質分離裝置12將雜質顆粒分離出來後，能夠再將已去除雜質顆粒之過濾液體流入中繼槽13再至該微孔分離裝置14中，該微孔分離裝置14中係設置有至少一組奈米級過濾膜(圖中未示)，並能夠視過濾液體中所含物質性質與濃度分別選用不同孔徑之微孔分離裝置將過濾液體中之硝酸與硝酸金屬分離，但若是過濾液體中之雜質少時，則能夠直接將過濾液體濃縮，並流入硝酸貯槽15中存放回收，反之，若過濾液體中之雜質複雜時，則必須透過該奈米級過濾膜將硝酸液體與硝酸重金屬液體分離，而分離出之硝酸液體則流入硝酸貯槽14中存放回收，硝酸重金屬液體則至硝酸重金屬貯槽15中存放；如待處理貯存液之雜質少且含高濃度重金屬及硝酸時，其可不需經過前處理可直接送至硝酸重金屬貯槽15存放；而本發明所使用的微孔分離裝置14係為NF/RO級孔徑之分離設備，而該NF/RO級孔徑之分離設備之材質與孔徑係依待處理液中硝酸濃度與重金屬雜質濃度性質多寡而定。

另外，被分離出之硝酸重金屬液體，則透過與該微孔分離裝置14相連接之加溫置換裝置17，將硝酸重金屬貯槽16接收進入該加溫置換裝置17中，進行加溫置換作用加熱至126℃以上(最好的狀態是加熱至126~150℃)，並以硝酸重金屬液體中的硝酸成份與水蒸發混合形成硝酸混合蒸氣，之後，再將硝酸混合蒸氣引入該冷凝裝置19中，以使硝酸混合蒸氣冷卻而凝結成硝酸溶液後，再流入該硝酸貯槽15中存放。

而本發明高效回收硝酸的分離方法，如圖二所示，其步驟為：1.收集待處理液，並形成待處理貯存液201； 2.將待處理貯存液中的雜質顆粒分離出來，並形成已去除雜質顆粒之過濾液體202；3.之後，再將過濾液體中的硝酸液體與硝酸重金屬液體分離，而分離出之硝酸液體則流入硝酸貯槽中進行存放203；4.而所分離之硝酸重金屬液體進行加溫置換作用，以使硝酸重金屬液體中的硝酸成份與水蒸發混合形成硝酸混合蒸氣後，再將硝酸混合蒸氣冷卻而凝結成硝酸溶液後，亦流入硝酸貯槽中存放204；5.最後，將加溫置換後之槽內殘留液收集至加溫置換殘留液貯槽，以待後續處理後，能夠回收有價物質再利用之205。

本發明所提供之高效回收硝酸的分離設備及其方法，與其他習用技術相互比較時，優點如下：

1.本發明之分離設備及其方法能夠有效的回收待處理液中的硝酸，以降低環境中硝酸污染，尤其更能夠將待處理液中之硝酸具有價值重金屬者，經過硝酸分離後之硝酸重金屬可以濃縮提煉再利用，以提高經濟價值效益。

2.本發明能夠將待處理液中鐵屑、塑膠片、外界塵埃等一類的雜質顆粒分離出來，以保護後續處理設備及避免雜質進入系統反應造成危害。

3.本發明能夠將不同濃度含有硝酸之待處理物有效分離出硝酸，若是待處理物含有重金屬物質也可有效分離後再利用，以實現降低環境污染及資源回用之目標。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本 發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧分離設備

11‧‧‧收集貯槽

12‧‧‧雜質分離裝置

13‧‧‧中繼槽

14‧‧‧微孔分離裝置

15‧‧‧硝酸貯槽

16‧‧‧硝酸重金屬貯槽

17‧‧‧加溫置換裝置

18‧‧‧加溫置換殘留液貯槽

19‧‧‧冷凝裝置

Claims (13)

1. 一種高效回收硝酸的分離設備，係包含：一收集貯槽，收集待處理液，並形成待處理貯存液；一雜質分離裝置，係與該收集貯槽相連接，而該雜質分離裝置能夠將待處理貯存液抽取至該雜質分離裝置中，以將待處理貯存液中的雜質顆粒分離出來，並形成已去除雜質顆粒之過濾液體；一中繼槽，係與雜質分離裝置相連接，用以收集已去除雜質顆粒之過濾液體；一微孔分離裝置，係與該中繼槽相連接，該微孔分離裝置能夠接收已去除雜質顆粒之過濾液體，而該微孔分離裝置中係設置有至少一個奈米級過濾膜，該奈米級過濾膜能夠將過濾液體中的硝酸液體與硝酸重金屬液體分離；一硝酸貯槽，係與該微孔分離裝置相連接，該微孔分離裝置能夠將過濾產生之硝酸液體流入該硝酸貯槽中進行存放；一硝酸重金屬貯槽，係與該微孔分離裝置相連接，該微孔分離裝置能夠將分離後之硝酸重金屬液體流入該硝酸重金屬貯槽中進行存放；一加溫置換裝置，係與該微孔分離裝置相連接，該加溫置換裝置能夠接收該微孔分離裝置所分離之硝酸重金屬液體，並進行加溫置換作用加熱至特定溫度，以使硝酸重金屬液體中的硝酸成份與水蒸發混合形成硝酸混合蒸氣；一加溫置換殘留液貯槽，係與加溫置換裝置相連接，所加溫置換後之槽內殘留液可流入該加溫置換殘留液貯槽中進行存放；以及 一冷凝裝置，係與該加溫置換裝置及該硝酸貯槽相連接，該冷凝裝置能夠接收硝酸混合蒸氣，用以使硝酸混合蒸氣冷卻而凝結成硝酸溶液後，再流入該硝酸貯槽中存放。
2. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該待處理貯存液若雜質少且含高濃度重金屬及硝酸時，其可不需經過前處理可直接送至該硝酸重金屬貯槽存放。
3. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該微孔分離裝置於雜質少時，能夠直接將過濾液體中硝酸分離出來或加以濃縮，並流入硝酸貯槽存放。
4. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該微孔分離裝置於雜質複雜時，可先經過雜質分離裝置將雜質先行移除後再透過該奈米級過濾膜將硝酸液體與硝酸重金屬液體分離，其中所分離出之硝酸液體則流入硝酸貯槽存放，且硝酸重金屬液體則送入硝酸重金屬貯槽存放。
5. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該雜質分離裝置係為MF/UF級孔徑之分離設備或離心裝置。
6. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該雜質分離裝置之種類、材質與孔徑係依待處理液中需分離之物質而定。
7. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該微孔分離裝置係為NF/RO級孔徑之分離設備。
8. 如申請專利範圍第7項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該微孔分離裝置之材質與孔徑係依待處理液中硝酸濃度與重金屬雜質濃度性質多 寡而定。
9. 如申請專利範圍第1項所述高效回收硝酸的分離設備，其中該加溫置換裝置其形式或加溫方式只要能夠提供足夠溫度達到硝酸蒸汽產生即可。
10. 一種高效回收硝酸的分離方法，其步驟為：收集待處理液，並形成待處理貯存液；將待處理貯存液中的雜質顆粒分離出來，並形成已去除雜質顆粒之過濾液體；之後，再將過濾液體中的硝酸液體與硝酸重金屬液體分離，而分離出之硝酸液體則流入硝酸貯槽中進行存放；而所分離之硝酸重金屬液體進行加溫置換作用，以使硝酸重金屬液體中的硝酸成份與水蒸發混合形成硝酸混合蒸氣後，再將硝酸混合蒸氣冷卻而凝結成硝酸溶液後，亦流入硝酸貯槽中存放。
11. 如申請專利範圍第10項所述高效回收硝酸的分離方法，其中進行加溫置換作用，只要能夠提供足夠溫度達到硝酸蒸汽產生即可。
12. 如申請專利範圍第11項所述高效回收硝酸的分離方法，其中足夠溫度係為126~150℃。
13. 如申請專利範圍第10項所述高效回收硝酸的分離方法，其中進行加溫置換作用後，則會於槽內產生殘留液，並將加溫置換後之槽內殘留液收集至加溫置換殘留液貯槽，以回收有價物質再利用之。