TWI460006B - Surface Treatment Wet Process Cleaning Solution Recycling Method - Google Patents

Description

表面處理濕製程清洗液循環利用方法

本發明係有關於一種清洗液循環利用方法，尤其是利用逆滲透膜的逆滲透過濾濃縮作用以及雙極電透析單元的電透析分離作用。

隨著電子科技的進步，印刷電路板(PCB)已廣泛的應用於各種生產工具機、電子裝置或家電產品中，且印刷電路板更需要具有不同功能的半導體積體電路(IC)，而印刷電路板以及積體電路一般是利用濕製程所製造，且需要利用清洗液以清洗處理過程中的中間處理物件，比如利用不同蝕刻劑的蝕刻處理製程之間。

目前，通常使用去離水當作清洗液，而清洗後的清洗液含有大量的污染性物質，比如污染性的顆粒、重金屬、陰離子及陽離子，或是可載被利用的特殊化學藥劑，比如螯合劑，因此，不可直接排放，以避免污染環境，而需要進一步處理，以降低或去除污染性物質的含量，並回收可價值的成分。

在習用技術中，回收再利用的處理方式一般是將各種製程中所生生清洗液以及其他製程所產生的污染集中當作廢水，並使用昂貴且操作複雜的廢水處理設備進行廢水處理，濾除其中的有害物質，產生低污染性的污泥及排放水。然而，習用技術的缺點在於無法達到零排放的目標，且污泥的最終處置一般是採用掩埋方式，但是在時下土地取得愈困難的現實條件下，已無法妥善處理日漸增加的污泥量。

因此，需要一種表面處理濕製程清洗液循環利用方法，利用逆滲透處理並配合電透析處理，以提供回收再利用及零排放的環 保處理方式，進而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方法，係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，包括：利用碳纖維過濾器及臭氧產生器對待處理清洗液進行預先處理，藉以去除其中的雜質及羥基有機物；利用奈米分子級逆滲透膜進行逆滲透處理，以形成含高鈉離子的濃縮液以及低鈉離子的滲透液；利用後級處理單元進行後級處理，藉樹脂吸附陰離子及陽離子，產生並排出具去離水等級的再生去離子水，以供再利用；利用濃縮液儲存槽以儲存濃縮液，並利用雙極電透析單元進行電解液透析處理，產生可被再利用的透析水。

因此，本發明的方法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方法的流程圖。如第一圖所示，本發明包括依序進行預先處理S10、逆滲透處理S20以及後級處理S30，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，同時配合另二步驟，亦即儲存濃縮液S40以及電解液透析處理S50，藉以提高再生清洗液的品質及整體處理效率。

為進一步請楚說明本發明處理方法的特徵，請同時參閱第二 圖，本發明表面處理濕製程清洗液循環利用方法的系統示意圖。

上述的待處理清洗液係包含雜質、羥基有機物、分子級顆粒、螯合劑、陰離子以及陽離子。

首先，在步驟S10中進行預先處理，係利用清洗液儲存槽T1儲存由外部注入的待處理清洗液L1，藉以形成儲存清洗液L2，並利用預先處理單元U1對清洗液儲存槽T1中的儲存清洗液L2進行預先處理。預先處理單元U1包括碳纖維過濾器以及臭氧產生器(圖中未顯示)，其中碳纖維過濾器由清洗液儲存槽T1取出儲存清洗液L2以去除其中的雜質，比如微小顆粒、重金屬、氰化物(cyanide)、化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)物及含氯物質、含酸物質、含鹼物質，而臭氧產生器產生臭氧，用以對儲存清洗液L2中的羥基有機物(Hydroxyl radical organic)進行氧化處理，進而形成預先處理液L3，並回送至清洗液儲存槽T1。

然後進入步驟S20以進行逆滲透處理，係利用高壓幫浦(圖中未顯示)將清洗液儲存槽T1中的儲存清洗液L2注入逆滲透單元U2中以進行逆滲透處理，其中逆滲透單元U2具有奈米分子級逆滲透(Reverse Osmosis，RO)膜，藉以將儲存清洗液L2分離成濃縮液L4以及滲透液L5，一部分滲透液L5被回送至清洗液儲存槽T1，另一部分滲透液L5注入後級處理單元U3。濃縮液L4含有較高濃度的鈉離子或分子級顆粒，且滲透液L5含有較低濃度的鈉離子。

接著，在步驟S30中，將滲透液L5注入後級處理單元U3以進行後級處理，其中後級處理單元U3包含有樹脂，可吸附滲透液L5中的離子，比如包括至少硫酸根離子的陰離子，以及包括至少鈉離子的陽離子，因而產生具有去離子水(De-ionized Water)等級的再生去離子水L6，並排出以供再利用，比如當作新鮮的清洗液用。

在步驟S40中，利用濃縮液儲存槽T2儲存步驟S20中所產生的濃縮液L4，以形成儲存濃縮液L7。

最後，在步驟S50中，利用雙極電透析單元(Bipolar Electro Dialysis Unit)U4對濃縮液儲存槽T2中的儲存濃縮液L7進行電解液透析處理，以產生酸性水、鹼性水、電極液、透析水及透析濃縮液L8，其中酸性水、鹼性水、電極液及透析水分別儲存於酸性水儲存槽T3、鹼性水儲存槽T4、電極液儲存槽T5及透析水儲存槽T6。

酸性水儲存槽T3、鹼性水儲存槽T4及電極液儲存槽T5中的酸性水、鹼性水及電極液，係部分回送到雙極電透析單元U4且部分傳送至吸附單元U5以進行吸附處理，且回送到雙極電透析單元U4及傳送至吸附單元U5的流量比例可藉由適當的流量控制閥或幫浦(圖中未顯示)控制，以維持穩定操作。吸附單元U5包括三吸附模組，且每個吸附模組具有不同的樹脂，可分別吸附酸性水、鹼性水及電極液中殘餘的陰離子(比如硫酸根離子)、陽離子(比如鈉離子)及螯合劑。而經吸附單元U5之吸附處理後的酸性水、鹼性水及電極液進一步回送到濃縮液儲存槽T2，形成循環路徑。

透析水儲存槽T6中部分的透析水L9被回送到雙極電透析單元U4，而另外部分的透析水L9則回送至逆滲透單元U2以進行逆滲透處理，其中回送到雙極電透析單元U4及逆滲透單元U2的透析水L9之比例，可藉由流量控制閥或幫浦(圖中未顯示)控制。

具體而言，如第三圖所示，上述的雙極電透析單元U4主要可包括多個電透析膜F以及多個電透析腔體C，其中相鄰的電透析腔體C之間由相對應的電透析膜F隔開，且由外部電源(圖中未顯示)施加電壓至雙極電透析單元U4，並配合該等電透析膜F而對儲存濃縮液L7產生電透析作用，進而利用酸性水儲存槽T3、鹼 性水儲存槽T4、電極液儲存槽T5及透析水儲存槽T6以分別儲存酸性水、鹼性水、電極液及透析水，再回送至雙極電透析單元U4，藉以構成酸性水循環、鹼性水循環、電極液循環及透析水循環。

要注意的是，第三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。

此外，本發明的表面處理濕製程清洗液循環利用方法也可不包括步驟S10的預先處理，尤其是待處理清洗液的雜質及/或羥基有機物的含量低時，可簡化整體操作，並節省運作成本。

上述步驟S10的預先處理中所利用的預先處理單元也可只包括碳纖維過濾器或臭氧產生器，且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。

本發明表面處理濕製程清洗液循環利用方法的特點在於，利用具奈米分子級RO膜的逆滲透單元以及具電透析功能的雙極電透析單元，將具有污染性陰離子及陽離子的待處理清洗液分離出具去離子水等級的再生清洗液以及透析水，以供循環再利用，進而達到減廢及零排放的目的。

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。

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‧‧‧再生去離子水

L7‧‧‧儲存濃縮液

L8‧‧‧透析濃縮液

L9‧‧‧透析水

S10‧‧‧預先處理

S20‧‧‧逆滲透處理

S30‧‧‧後級處理

S40‧‧‧儲存濃縮液

S50‧‧‧電解液透析處理

T1‧‧‧清洗液儲存槽

T2‧‧‧濃縮液儲存槽

T3‧‧‧酸性水儲存槽

T4‧‧‧鹼性水儲存槽

T5‧‧‧電極液儲存槽

T6‧‧‧透析水儲存槽

U1‧‧‧預先處理單元

U2‧‧‧逆滲透單元

U3‧‧‧後級處理單元

U4‧‧‧雙極電透析單元

U5‧‧‧吸附單元

第一圖為本發明表面處理濕製程清洗液循環利用方法的流程圖。

第二圖為本發明表面處理濕製程清洗液循環利用方法的系統示意圖。

第三圖為本發明方法中雙極電透析單元的示意圖。

S10‧‧‧預先處理

S20‧‧‧逆滲透處理

S30‧‧‧後級處理

S40‧‧‧儲存濃縮液

S50‧‧‧電解液透析處理

Claims (7)

1. 一種表面處理濕製程清洗液循環利用方法，係用以循環利用表面處理濕製程中產生的待處理清洗液，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，該表面處理濕製程清洗液循環利用方法包括：利用一清洗液儲存槽以儲存待處理清洗液，藉以形成儲存清洗液；利用一逆滲透單元以進行逆滲透處理，係將該清洗液儲存槽中的儲存清洗液經一高壓幫浦注入該逆滲透單元中，且該逆滲透單元具有奈米分子級逆滲透(Reverse Osmosis，RO)膜，藉以將該儲存清洗液分離成濃縮液以及滲透液，其中該濃縮液含有較高濃度的鈉離子或分子級顆粒，且該滲透液含有較低濃度的鈉離子，而一部分該滲透液被回送至該清洗液儲存槽；利用一後級處理單元以進行後級處理，係將另一部分該逆滲透單元之滲透液注入該後級處理單元，其中後級處理單元包含有樹脂，用以吸附該儲存清洗液中的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水(De-ionized Water)等級的再生去離子水，並排出以供再利用；利用一濃縮液儲存槽以儲存該逆滲透單元的濃縮液，藉以形成儲存濃縮液；以及利用一雙極電透析單元對該濃縮液儲存槽中的儲存濃縮液進行電解液透析處理，以產生透析濃縮液、酸性水、鹼性水、電極液及透析水，該透析濃縮液是回送到該濃縮液儲存槽，而該酸性水、該鹼性水、該電極液及該透析水分別儲存於一酸性水儲存槽、一鹼性水儲存槽、一電極液儲存槽及一透析水儲存槽，其中該酸性水儲存槽、該鹼性水儲存槽及該電極液儲存槽中的酸性水、鹼性水及電極液係部分回送到該雙極電透析單元，且另一部分傳送至一吸附單元以進行吸附處理，該吸附單元包括三吸附模組，且每個吸附模組具有不同的樹脂，用以分別吸附該酸性水、該鹼性水及該電極液中殘餘的陰離子、陽離子及螯合劑，而經該吸附單元之吸附處理後 的該酸性水、該鹼性水及該電極液進一步回送到該濃縮液儲存槽，該透析水儲存槽中部分的該透析水被回送到該雙極電透析單元，而另外部分的該透析水則回送至該逆滲透單元。
2. 一種表面處理濕製程清洗液循環利用方法，係用以循環利用表面處理濕製程中產生的待處理清洗液，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，該表面處理濕製程清洗液循環利用方法包括：利用一清洗液儲存槽以儲存待處理清洗液，藉以形成儲存清洗液；利用一預先處理單元對該儲存清洗液進行預先處理，以形成預先處理液，且該預先處理單元包括一碳纖維過濾器及/或一臭氧產生器，其中該碳纖維過濾器係用以去除該儲存清洗液中的雜質，而該臭氧產生器藉產生臭氧而對該儲存清洗液中的羥基有機物進行氧化處理並去除該羥基有機物，且該預先處理液係回送至該清洗液儲存槽；利用一逆滲透單元以進行逆滲透處理，係將該清洗液儲存槽中的儲存清洗液經一高壓幫浦注入該逆滲透單元中，且該逆滲透單元具有奈米分子級逆滲透(Reverse Osmosis，RO)膜，藉以將該儲存清洗液分離成濃縮液以及滲透液，其中該濃縮液含有較高濃度的鈉離子或分子級顆粒，且該滲透液含有較低濃度的鈉離子，而一部分該滲透液被回送至該清洗液儲存槽；利用一後級處理單元以進行後級處理，係將另一部分該逆滲透單元之滲透液注入該後級處理單元，其中後級處理單元包含有樹脂，用以吸附該儲存清洗液中的陰離子以及陽離子，產生具有去離子水(De-ionized Water)等級的再生去離子水，並排出以供再利用；利用一濃縮液儲存槽以儲存該逆滲透單元的濃縮液，藉以形成儲存濃縮液；以及利用一雙極電透析單元對該濃縮液儲存槽中的儲存濃縮液進行電解液 透析處理，以產生透析濃縮液、酸性水、鹼性水、電極液及透析水，該透析濃縮液是回送到該濃縮液儲存槽，而該酸性水、該鹼性水、該電極液及該透析水分別儲存於一酸性水儲存槽、一鹼性水儲存槽、一電極液儲存槽及一透析水儲存槽，其中該酸性水儲存槽、該鹼性水儲存槽及該電極液儲存槽中的酸性水、鹼性水及電極液係部分回送到該雙極電透析單元，且另一部分傳送至一吸附單元以進行吸附處理，該吸附單元包括三吸附模組，且每個吸附模組具有不同的樹脂，用以分別吸附該酸性水、該鹼性水及該電極液中殘餘的陰離子、陽離子及螯合劑，而經該吸附單元之吸附處理後的該酸性水、該鹼性水及該電極液進一步回送到該濃縮液儲存槽，該透析水儲存槽中部分的該透析水被回送到該雙極電透析單元，而另外部分的該透析水則回送至該逆滲透單元。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用方法，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。
4. 依據申請專利範圍第2項所述之表面處理濕製程清洗液循環利用方法，其中該臭氧產生器係以低壓紫外線氧化裝置取代。
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方法，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、含酸物質、含鹼物質。
6. 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方法，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。
7. 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方法，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。