TWI712558B

TWI712558B - 硫酸廢液的處理方法

Info

Publication number: TWI712558B
Application number: TW107124858A
Authority: TW
Inventors: 陳鐿夫
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2020-12-11
Also published as: TW202005908A

Abstract

一種硫酸廢液的處理方法，其包含步驟：提供硫酸廢液，該硫酸廢液包含硫酸以及雙氧水；以及進行添加步驟，加入氧化銀粉末至該硫酸廢液中，其中該氧化銀粉末與該雙氧水反應形成銀粉，其中該銀粉的平均粒徑介於3.5至8微米之間。

Description

硫酸廢液的處理方法

本發明係關於一種廢液的處理方法，特別是關於一種硫酸廢液的處理方法。

半導體製程中往往會使用大量強酸或強鹼進行各種步驟，例如匹蘭哈(Piranha)清潔(又稱硫酸過氧化氫清潔(sulfuric peroxide mixture clean；SPM clean))步驟中，會使用硫酸與雙氧水的混合液(俗稱食人魚溶液)進行清潔半導體基板或元件。然而，這些進行清潔步驟過後的所產生的廢液若是直接丟棄將會對環境產生為危害，並且也會使生產成本上升。

因此，遂有開始有回收此類廢液的各種研究，例如在高溫(例如攝氏60至100度)下透過含硫的還原劑(例如二氧化硫)來還原上述的廢液，但是二氧化硫屬於危險氣體，在操作時需要考慮許多的工安因素。另外，亦有研究是透過活性碳來處理廢液中的雙氧水，但是此種方式需要提高廢液中的酸鹼值，因此需要花費許多成本在於鹼液上。

故，有必要提供一種硫酸廢液的處理方法，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之一目的在於提供一種硫酸廢液的處理方法，其係加入氧化銀粉末至硫酸廢液中，以使硫酸廢液中的雙氧水與該氧化銀粉末反應，進而減少或消除硫酸廢液中的雙氧水，進而回收硫酸，故可降低半導體的製作成本。

本發明之另一目的在於提供一種硫酸廢液的處理方法，其在處理硫酸廢液的過程中可得到平均粒徑介於3.5至8微米的銀粉，故該硫酸廢液的處理方法在進行廢液的處理過程中可得到銀粉。

為達上述之目的，本發明提供一種硫酸廢液的處理方法，其包含步驟：提供硫酸廢液，該硫酸廢液包含硫酸以及雙氧水；以及進行添加步驟，加入氧化銀粉末至該硫酸廢液中，其中該氧化銀粉末與該雙氧水反應形成銀粉，其中該銀粉的平均粒徑介於3.5至8微米之間。

在本發明之一實施例中，該硫酸廢液包含30至80wt%的硫酸，0.01至20wt%的雙氧水，以及其餘為水。

在本發明之一實施例中，該硫酸廢液包含30至75wt%的硫酸，0.05至10wt%的雙氧水，以及其餘為水。

在本發明之一實施例中，其中在該添加步驟之後，更包含一銀粉分離步驟，將該銀粉與該硫酸廢液分離。

在本發明之一實施例中，該硫酸廢液的處理方法更包含重覆進行該添加步驟與該銀粉分離步驟，直到進行該添加步驟時不再產生該銀粉

在本發明之一實施例中，該氧化銀粉末是透過混合硝酸銀水溶液與氫氧化物製得，其中該氫氧化物包含氫氧化鈉及氫氧化鉀中的至少一種。

在本發明之一實施例中，該氧化銀粉末的重量與該硫酸廢液的體積的比例係介於0.1至0.5克/毫升之間。

在本發明之一實施例中，該銀粉的該平均粒徑介於3.5至6.5微米之間。

在本發明之一實施例中，該硫酸廢液係來自半導體的硫酸過氧化氫清潔步驟製程中所產生的廢液。

在本發明之一實施例中，該添加步驟係在攝氏20至35度下進行。

10‧‧‧方法

11‧‧‧步驟

12‧‧‧步驟

V1~V6‧‧‧粒徑

第1圖：本發明一實施例之硫酸廢液的處理方法的流程示意圖。

第2A圖：實施例1所製得的銀粉的電子顯微鏡照片。

第2B圖：實施例2所製得的銀粉的電子顯微鏡照片。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，第1圖係本發明一實施例之。本發明一實施例之硫酸廢液的處理方法10主要包含下列步驟11及12：提供硫酸廢液，該硫酸廢液包含硫酸以及雙氧水(步驟11)；以及進行添加步驟，加入氧化銀粉末至該硫酸廢液中，其中該氧化銀粉末與該雙氧水反應形成銀粉，其中該銀粉的平均粒徑介於3.5至8微米之間(步驟12)。本發明將於下文逐一詳細說明實施例之上述各步驟的實施細節及其原理。

本發明一實施例之硫酸廢液的處理方法10首先係步驟11：提供硫酸廢液，該硫酸廢液包含硫酸以及雙氧水(又稱過氧化氫)。在本步驟11中，該硫酸廢液可包含30至80wt%的硫酸，0.01至20wt%的雙氧水，以及其餘為水。在一實施例中，該硫酸廢液包含30至75wt%的硫酸，0.05至10wt%的雙氧水，以及其餘為水。在另一實施例中，該硫酸廢液係來自半導體的硫酸過氧化氫清潔步驟中所產生的廢液。

本發明一實施例之硫酸廢液的處理方法10最後係步驟12：進行添加步驟，加入氧化銀粉末至該硫酸廢液中，其中該氧化銀粉末與該雙氧水反應形成銀粉，其中該銀粉的平均粒徑介於3.5至8微米之間。在本步驟12中，由於該氧化銀粉末與該硫酸廢液中的雙氧水反應僅會產生銀粉與水，因此可有效減少或去除該硫酸廢液中的雙氧水。在一實施例中，該氧化銀粉末可透過混合硝酸銀水溶液與氫氧化物製得，其中該氫氧化物包含氫氧化鈉及氫氧化鉀中的至少一種。在另一實施例中，該氧化銀粉末的重量與該硫酸廢液的體積的比例係介於0.1至0.5克/毫升之間，例如0.15克/毫升、0.2克/毫升、0.25克/毫升、0.3克/毫升、0.35克/毫升、0.4克/毫升或0.45克/毫升。在又一實施例中，該銀粉的平均粒徑介於3.5至6.5微米之間，例如3.7微米、3.9微米、4.2微米、4.5微米、4.8微米、5.1微米、5.3微米、5.6微米、6.0微米、6.2微米或6.4微米。在再一實施例中，該氧化銀粉末的平均粒徑介於5至20微米之間，例如7微米、9微米、11微米、13微米、15微米、17微米或19微米。在另一實施例中，該氧化銀粉末的最大粒徑介於40至100微米，例如45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米或95微米。

此外，所製得的銀粉大致上呈固體顆粒類球體型式並且大致上是沉澱於廢液的底部，因此在該添加步驟之後例如可透過固液分離的方式等的銀粉分離步驟來將該銀粉與該硫酸廢液分離。值得一提的是，該添加步驟與該銀粉分離步驟可重覆進行，直到進行該添加步驟時不再產生該銀粉。

另外，在進行添加步驟時可直接在室溫下進行，例如溫度是係在攝氏20至35度之間。換言之，本發明實施例之硫酸廢液的處理方法不需額外加熱，可節省處理該硫酸廢液的成本。

要提到的是，本發明實施例之硫酸廢液的處理方法10選用特定的組成(即氧化銀)加入硫酸廢液中，因此氧化銀與雙氧水反應後所產生的水會直接與硫酸廢液混合，而所產生的銀粉可透過簡單的固液分離方式來使銀粉分離於硫酸廢液之外。換言之，本發明實施例之硫酸廢液的處理方法10可直接回收硫酸，並且可製得銀粉之副產物。

以下舉出數個實施例以證明本發明實施例之硫酸廢液的處理方法確實可降低或去除硫酸廢液中的雙氧水，並且可製得銀粉。

實施例1

將5克的氧化銀粉末在常溫下加入到50毫升的硫酸廢液，其中硫酸廢液中具有8.8wt%的雙氧水。經反應4至6分鐘後，以濾紙將所製得的銀粉與硫酸廢液分離並乾燥後，透過電子顯微鏡觀察所製得的銀粉(請參照第2A圖)。

另外，使用0.1N的硫酸鈰水溶液滴定處理後的硫酸廢液。根據滴定結果，處理後的硫酸廢液的雙氧水含量降低為7.4wt%。

實施例2

將200克的氧化銀粉末在常溫下加入到500毫升的硫酸廢液，其中硫酸廢液中具有8.8wt%的雙氧水。經反應4至6分鐘後，以濾紙將所製得的銀粉與硫酸廢液分離，並透過電子顯微鏡觀察所製得的銀粉(請參照第2B圖，其中粒徑V1為4.727微米；粒徑V2為4.280微米；粒徑V3為4.094微米；粒徑V4為6.029微米；粒徑V5為4.280微米；及粒徑V6為3.982微米)。另一方面，使用0.1N的硫酸鈰水溶液滴定處理後的硫酸廢液。根據滴定結果，處理後的硫酸廢液的雙氧水含量降低為6.5wt%。

接著，再次將200克的氧化銀粉末加入到上述雙氧水含量為6.5wt%的硫酸廢液，並且重覆上述步驟，直到最後滴定結果為不含有雙氧水。根據上述重覆進行的步驟，滴定結果分別是：第2次滴定結果為3.2wt%、以及第3次滴定結果為0。因此可知，使用600克的氧化銀粉末可將500毫升硫酸廢液的雙氧水(8.8wt%)完全去除。

透過上述實驗可知，本發明實施例之硫酸廢液的處理方法確實減少或消除硫酸廢液中的雙氧水，進而回收硫酸。此外，根據第2A與2B圖可知，所製得的銀粉的平均粒徑介於3.5至8微米之間。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧方法

11‧‧‧步驟

12‧‧‧步驟

Claims

一種硫酸廢液的處理方法，其包含步驟：提供硫酸廢液，該硫酸廢液包含30至80wt%的硫酸、0.01至20wt%的雙氧水，以及其餘為水；以及在攝氏20至35度之間進行添加步驟，加入氧化銀粉末至該硫酸廢液中，其中該氧化銀粉末與該雙氧水反應形成銀粉，其中該銀粉的平均粒徑介於3.5至8微米之間，其中該氧化銀粉末的重量與該硫酸廢液的體積的比例係介於0.1至0.5克/毫升之間。
如申請專利範圍第1項所述之硫酸廢液的處理方法，其中該該硫酸廢液包含30至75wt%的硫酸，0.05至10wt%的雙氧水，以及其餘為水。
如申請專利範圍第1項所述之硫酸廢液的處理方法，其中在該添加步驟之後，更包含銀粉分離步驟，將該銀粉與該硫酸廢液分離。
如申請專利範圍第3項所述之硫酸廢液的處理方法，更包含重覆進行該添加步驟與該銀粉分離步驟，直到進行該添加步驟時不再產生該銀粉。
如申請專利範圍第1項所述之硫酸廢液的處理方法，其中該氧化銀粉末是透過混合硝酸銀水溶液與氫氧化物製得，其中該氫氧化物包含氫氧化鈉及氫氧化鉀中的至少一種。
如申請專利範圍第1項所述之硫酸廢液的處理方法，其中該銀粉的該平均粒徑介於3.5至6.5微米之間。
如申請專利範圍第1項所述之硫酸廢液的處理方法，其中該硫酸廢液係來自半導體的硫酸過氧化氫清潔步驟中所產生的廢液。