TWI757543B - 偏光薄膜製造排水之處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供可廉價地並效率良好地回收偏光薄膜製造排水中所包含的碘化鉀之偏光薄膜製造排水之處理方法。 解決手段上，本發明之偏光薄膜製造排水之處理方法，是從偏光薄膜製造排水回收碘化鉀，該處理方法具備下述步驟：第1濃縮步驟，將偏光薄膜製造排水的pH值調整成8.5~11，進行蒸發濃縮；冷卻晶析步驟，將前述第1濃縮步驟中所得的濃縮排水的pH值維持在8.5~11的狀態下進行冷卻晶析，生成包含析出物的漿液；固液分離步驟，從前述冷卻晶析步驟中所得的漿液分離出析出物，而生成碘化鉀溶液的濾液；及第2濃縮步驟，將前述固液分離步驟中所得的濾液蒸發濃縮。

Description

偏光薄膜製造排水之處理方法
發明領域 本發明是關於偏光薄膜製造排水之處理方法，更詳而言之，是關於從偏光薄膜的製造步驟所產生之排水中回收碘化鉀的偏光薄膜製造排水之處理方法。
發明背景 使用於液晶顯示器等的偏光薄膜的製造步驟所產生的排水中，包含有碘、硼、鉀等無機物成分、聚乙烯醇(PVA)等有機物成分，對這類排水之處理方法一直以來都探討不絕。
例如，專利文獻1中，揭示有將包含碘及硼的排水的pH值調整成8~14後蒸發濃縮且冷卻，藉由以硫酸等pH調整劑將所得的濃縮排水的pH值調整成1~7後進行晶析，使硼析出而除去的排水之處理方法。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-231325號公報
發明概要 發明欲解決之課題 但是，上述過去的排水的處理方法，因為將濃縮排水的pH做成酸性而進行晶析，故容易產生腐蝕的問題，因此必須在晶析裝置使用高耐腐蝕性的材料，而有處理成本提高的問題。
因此，本發明之目的即在於提供一種可廉價地並效率良好地回收偏光薄膜製造排水中所包含的碘化鉀之偏光薄膜製造排水之處理方法。 用以解決課題之手段
本發明之前述目的可藉由下述偏光薄膜製造排水之處理方法達成，該方法是從偏光薄膜製造排水回收碘化鉀的偏光薄膜製造排水之處理方法，且具備下述步驟：第1濃縮步驟，將偏光薄膜製造排水的pH值調整成8.5~11，進行蒸發濃縮；冷卻晶析步驟，將前述第1濃縮步驟中所得的濃縮排水的pH值維持在8.5~11的狀態下進行冷卻晶析，生成包含析出物的漿液；固液分離步驟，從前述冷卻晶析步驟中所得的漿液分離出析出物，而生成碘化鉀溶液的濾液；及第2濃縮步驟，將前述固液分離步驟中所得的濾液蒸發濃縮。
該偏光薄膜製造排水之處理方法中，前述第1濃縮步驟宜具備下述步驟：前濃縮步驟，是藉由在蒸發具內具備導熱管的前段蒸發裝置，將偏光薄膜製造排水蒸發濃縮；後濃縮步驟，是藉由在蒸發具內沒有具備導熱管之急驟(flash)型的後段蒸發裝置，將已在前述前濃縮步驟中濃縮的偏光薄膜製造排水更加蒸發濃縮。
又，前述固液分離步驟宜具備藉由水洗回收附著於析出物上的碘化鉀之步驟。 發明效果
依據本發明，即可提供一種可廉價地並效率良好地回收偏光薄膜製造排水中所包含的碘化鉀之偏光薄膜製造排水之處理方法。
用以實施發明之形態 以下，就本發明之一實施形態參照附圖進行說明。圖1為本發明一實施形態之偏光薄膜製造排水之處理裝置之方塊圖。如圖1所示，偏光薄膜製造排水之處理裝置具備有第1蒸發濃縮裝置10、冷卻晶析裝置20、固液分離裝置30及第2蒸發濃縮裝置40。第1蒸發濃縮裝置10中，供給有以pH調整劑調整過pH的偏光薄膜製造排水，且藉由在冷卻晶析裝置20、固液分離裝置30及第2蒸發濃縮裝置40中進行依序處理，生成碘化鉀(KI)溶液。
圖2為表示圖1所示的偏光薄膜製造排水之處理裝置所具備的第1蒸發濃縮裝置10之構成圖。如圖2所示，第1蒸發濃縮裝置10具備前段蒸發裝置11、後段蒸發裝置12及加熱器13。
前段蒸發裝置11在密閉型的蒸發具11a的內部具備複數個導熱管11b，且藉由循環管線11d，使從供給管線11c供給至蒸發具11a的偏光薄膜製造排水循環，並從噴嘴11e散佈於導熱管11b。導熱管11b連結於左右的集管箱(header)11f、11g。散佈於導熱管11b表面的偏光薄膜製造排水，是藉由與通過導熱管11b內部的加熱流體熱交換來加熱，而蒸發濃縮。循環管線11d上連接有分歧管線11h，且藉由前段蒸發裝置11而濃縮的偏光薄膜製造排水，是透過分歧管線11h供給至後段蒸發裝置12。
前段蒸發裝置11更具備由渦輪壓縮機構成的熱泵11i。在蒸發具11a內部產生的偏光薄膜製造排水的蒸氣，是藉由熱泵11i壓縮而導入於集管箱11f，且藉由作為加熱流體通過導熱管11b內部而凝結，供給於集管箱11g。集管箱11g是與真空泵11j連接，藉由真空泵11j的運作，在蒸發具11a內部維持真空環境。
後段蒸發裝置12是具備可儲存藉由前段蒸發裝置11濃縮的偏光薄膜製造排水的閃蒸具12a之急驟型蒸發器。後段蒸發裝置12在蒸發具之閃蒸具12a的內部沒有具備導熱管，從噴嘴12b在閃蒸具12a內散佈偏光薄膜製造排水，而使其閃蒸。從閃蒸具12a排出的蒸氣的一部分是被由噴射器構成之熱泵12c的驅動蒸氣吸引而升壓，且與驅動蒸氣一起被加熱器13加熱後，與從閃蒸具12a排出的蒸氣的剩餘部分會合，而導入至前段蒸發裝置11的集管箱11g。
藉由後段蒸發裝置12更加濃縮的偏光薄膜製造排水會透過排出管線12d，一部分導入至加熱器13，剩餘部分作為濃縮排水回收。
加熱器13是在殼體13b的內部，具備導入被後段蒸發裝置12濃縮的偏光薄膜製造排水之複數個導熱管13a。通過導熱管13a內部的偏光薄膜製造排水，藉由從後段蒸發裝置12的熱泵12c供給至殼體13b內的蒸氣加熱之後，從噴嘴12b散佈於閃蒸具12a的內部。另一方面，凝結的蒸氣成為凝結水儲存於殼體14b，導入至前段蒸發裝置11的集管箱11g。
圖3為表示圖1所示的偏光薄膜製造排水之處理裝置所具備的冷卻晶析裝置20及固液分離裝置30之構成圖。如圖3所示，冷卻晶析裝置20具備周圍被護套21包覆的容器22，容器22的內部中設置有攪拌裝置23。從第1蒸發濃縮裝置10(參照圖2)透過供給管線22a供給至容器22的濃縮排水，是藉由與通過護套21的冷卻用水熱交換而冷卻，生成析出物而成為漿液，且從排出部24排出。容器22的冷卻方式並未特別限定，例如具備護套21這點，亦可由內部盤管式或亦可由外部循環冷卻式等來取代。
固液分離裝置30，是在殼體32的內部配置有藉由沒有圖示的馬達旋轉驅動的圓筒狀的籃體31，且從冷卻晶析裝置20供給的漿液衝撞至分散板33而飛散至籃體31。藉此，包含於漿液的析出部是藉由附著於籃體31的內壁面並落下而回收，漿液的濾液通過籃體31與殼體32之間而儲存於濾液槽34。殼體32的內部中，配置有噴射管35，該噴射管35是從噴射孔35a朝附著於籃體31的內壁面的析出物噴射洗淨水。固液分離裝置30例如亦可為加壓過濾(壓濾，filter press)、真空過濾、離心過濾等各種過濾方式，來取代如本實施型態之離心分離方式。
圖4為表示圖1所示的偏光薄膜製造排水之處理裝置所具備的第2蒸發濃縮裝置40之構成圖。如圖4所示，第2蒸發濃縮裝置40具備蒸發裝置41及凝結器42。
蒸發裝置41在密閉型的蒸發具41a的內部中具備複數個導熱管41b，且藉由循環管線41d，使從固液分離裝置30(參照圖3)透過供給管線41c供給於蒸發具41a的濾液循環，並從噴嘴41e散佈於導熱管41b。導熱管41b連結於左右的集管箱41f、41g。散佈於導熱管41b表面的濾液，是藉由與通過導熱管41b內部的加熱流體熱交換來加熱，而蒸發濃縮。循環管線41d上連接有回收管線41h，且藉由蒸發裝置41而濃縮的KI的濾液，是透過回收管線41h回收。
凝結器42在殼體42b的內部具備導入冷卻水的複數個導熱管42a。從蒸發裝置41供給至殼體42b內的蒸氣，會藉由與通過導熱管42a內部的冷卻水熱交換而成為凝結水，而儲存於殼體42b，且導入於蒸發裝置41的集管箱41g。凝結器42連接有將殼體42b的內部減壓的真空泵42c。
接下來，說明使用上述偏光薄膜製造排水之處理裝置的偏光薄膜製造排水之處理方法。
首先，偏光薄膜製造排水被調整pH後，供給於第1蒸發濃縮裝置10而蒸發濃縮(第1濃縮工程)。偏光薄膜製造排水，是使用於液晶顯示器等的偏光板的製造步驟中所產生的排水。偏光板的製造步驟中，一般是將聚乙烯醇(PVA)構成的薄膜浸泡於碘化鉀(KI)溶液之後，在硼酸(H3 BO3 )水溶液中延伸，經過水洗及乾燥，而製造出偏光板。因此，偏光薄膜製造排水中含有PVA，更包含主要是離子狀態的KI、H3 BO3 等。
偏光薄膜製造排水的pH是在3.5~8.0的範圍，因包含硼酸溶液故通常為酸性，但本實施型態中，藉由在偏光薄膜製造排水中添加氫氧化鈉或氫氧化鉀等pH調整劑，將偏光薄膜製造排水的pH調整成鹼性之後，進行蒸發濃縮。pH調整後的偏光薄膜製造排水的pH值是在8.5~11為佳，在8.5~9.5更佳。
第1蒸發濃縮裝置10只要是以蒸發而可濃縮偏光薄膜製造排水的話就未特別限定，可舉周知的濃縮裝置，且可用一種或二種以上該等裝置構成。
本實施型態的第1蒸發濃縮裝置10，如圖2所示，偏光薄膜製造排水在前段蒸發裝置11蒸發濃縮(前濃縮步驟)，濃縮後的偏光薄膜製造排水在後段蒸發裝置12更被蒸發濃縮(後濃縮步驟)。前段蒸發裝置11具備：導熱管11b，設置在蒸發具11a的內部、熱泵11i，將與導熱管11b熱交換而產生的偏光薄膜製造排水的蒸氣升壓，另一方面，後段蒸發裝置12在閃蒸具12a的內部未具備導熱管，而具備將蒸氣升壓的熱泵12c，該蒸氣是藉由閃蒸具12a內的閃蒸而產生的偏光薄膜製造排水的蒸氣。藉由該構成，可在濃縮的初期階段中，因為藉由前段蒸發裝置11將偏光薄膜製造排水高濃縮後，在後段蒸發裝置12藉由閃蒸更加濃縮，固可效率良好地濃縮偏光薄膜製造排水。
前段蒸發裝置11及後段蒸發裝置12中各自使用的熱泵11i、12c，只要可將生成的蒸氣升壓就未特別限定，但因為後段蒸發裝置12處理的偏光薄膜製造排水，是比前段蒸發裝置11處理的偏光薄膜製造排水更濃縮，本實施型態中，以渦輪壓縮機作為前者，以噴射器作為後者。作為如上述並較佳的其他組合，例如可舉以渦輪壓縮機作為前者，以魯氏壓縮機(Roots compressor)作為後者。
在第1蒸發濃縮裝置10生成的濃縮排水會供給於圖3所示之冷卻晶析裝置20，而例如冷卻至20℃前後，濃縮排水所含的溶質會結晶化而析出(冷卻晶析步驟)。此冷卻晶析，與過去不同未添加pH調整劑，而將濃縮排水的pH值維持在8.5~11(pH值維持在8.5~9.5更佳)進行，因此析出以硼酸鈉或硼酸鉀為主體的結晶，再者PVA會聚合變成膠狀析出。
如此一來，包含在冷卻晶析裝置20生成的析出物之漿液，會供給至固液分離裝置30而分離出析出物，且生成濾液(固液分離步驟)。如上所述，漿液是在維持鹼性的狀態下進行冷卻晶析，因此雖然難以從析出物中所包含的硼酸鈉或硼酸鉀的結晶回收硼，但是可將純度高的碘化鉀溶液作為濾液回收。
在固液分離裝置30中分離的析出物中，因為附著有些許碘化鉀，藉由向來自噴射管35的析出物噴射洗淨水，而可藉由水洗回收附著於析出物的碘化鉀。洗淨水的溫度為難以溶解析出物的低溫為佳，例如是15~20℃。洗淨析出物後的洗淨水會與濾液一起儲存在濾液槽34。洗淨水例如可使用從第1蒸發濃縮裝置10的前段蒸發裝置11排出的凝結水。
在固液分離裝置30生成的濾液會供給至第2蒸發濃縮裝置40，而再度進行蒸發濃縮(第2濃縮步驟)。濾液所包含的不純物在冷卻晶析裝置20及固液分離裝置30就可能充分除去，因此可蒸發濃縮至接近濾液中所包含的碘化鉀的飽和濃度，而可得到高濃度的碘化鉀溶液。
在第2蒸發濃縮裝置40蒸發濃縮的濾液，會藉由第1蒸發濃縮裝置10、冷卻晶析裝置20及固液分離裝置30大幅濃縮，因此蒸發裝置41亦可不使用熱泵，而使用鍋爐的未處理蒸氣等作為熱源來利用。
如上所述，本實施型態的偏光薄膜製造排水之處理方法，是將偏光薄膜製造排水的pH調整成鹼性之後，維持鹼性的狀態下進行蒸發濃縮及冷卻晶析，因此偏光薄膜製造排水之處理裝置不需要使用高價的耐腐蝕性材料，再者，因為沒有過濾器(filter)等消耗品的產生，也不需要藥劑，所以可廉價地並效率良好地回收偏光薄膜製造排水中所包含的碘化鉀。
10‧‧‧第1蒸發濃縮裝置20‧‧‧冷卻晶析裝置30‧‧‧固液分離裝置40‧‧‧第2蒸發濃縮裝置11‧‧‧前段蒸發裝置11a、41a‧‧‧蒸發具11b、13a、41b、42a‧‧‧導熱管11c、22a、41c‧‧‧供給管線11d、41d‧‧‧循環管線11e、12b、41e‧‧‧噴嘴11f、11g、41f、41g‧‧‧集管箱11h‧‧‧分歧管線11i、12c‧‧‧熱泵11j‧‧‧真空泵12‧‧‧後段蒸發裝置12a‧‧‧閃蒸具12d‧‧‧排出管線13‧‧‧加熱器13b、32、42b‧‧‧殼體21‧‧‧護套22‧‧‧容器23‧‧‧攪拌裝置24‧‧‧排出部31‧‧‧籃體33‧‧‧分散板34‧‧‧濾液槽35‧‧‧噴射管35a‧‧‧噴射孔41‧‧‧蒸發裝置41h‧‧‧回收管線42‧‧‧凝結器42c‧‧‧真空泵
圖1為本發明一實施形態之偏光薄膜製造排水之處理裝置之方塊圖。 圖2為表示圖1所示的偏光薄膜製造排水之處理裝置的主要部分之構成圖。 圖3為表示圖1所示的偏光薄膜製造排水之處理裝置的其它主要部分之構成圖。 圖4為表示圖1所示的偏光薄膜製造排水之處理裝置的更其它主要部分之構成圖。
10‧‧‧第1蒸發濃縮裝置
20‧‧‧冷卻晶析裝置
30‧‧‧固液分離裝置
40‧‧‧第2蒸發濃縮裝置

Claims (4)

  1. 一種偏光薄膜製造排水之處理方法，是從包含聚乙烯醇、碘化鉀及硼酸之偏光薄膜製造排水回收碘化鉀的偏光薄膜製造排水之處理方法，該處理方法具備下述步驟：第1濃縮步驟，將偏光薄膜製造排水的pH值調整成8.5~11，進行蒸發濃縮；冷卻晶析步驟，將前述第1濃縮步驟中所得的濃縮排水的pH值維持在8.5~11的狀態下進行冷卻晶析，生成包含析出物的漿液；固液分離步驟，從前述冷卻晶析步驟中所得的漿液分離出析出物，而生成碘化鉀溶液的濾液；及第2濃縮步驟，將前述固液分離步驟中所得的濾液蒸發濃縮，前述第1濃縮步驟具備下述步驟：前濃縮步驟，是藉由在蒸發具內具備導熱管的前段蒸發裝置，將偏光薄膜製造排水蒸發濃縮；及後濃縮步驟，是藉由在蒸發具內沒有具備導熱管之急驟型的後段蒸發裝置，將已在前述前濃縮步驟中濃縮的偏光薄膜製造排水更加蒸發濃縮。
  2. 如請求項1之偏光薄膜製造排水之處理方法，其中前述前段蒸發裝置及前述後段蒸發裝置具備將生成的蒸氣升壓的熱泵，前述前段蒸發裝置之前述熱泵為渦輪壓縮機，前述後段蒸發裝置之前述熱泵為噴射器。
  3. 如請求項1之偏光薄膜製造排水之處理方法，其中前述前段蒸發裝置及前述後段蒸發裝置具備將生成的蒸氣升壓的熱泵，前述前段蒸發裝置之前述熱泵為渦輪壓縮機，前述後段蒸發裝置之前述熱泵為魯氏壓縮機。
  4. 如請求項1至3中任一項之偏光薄膜製造排水之處理方法，其中前述固液分離步驟具備藉由水洗回收附著於析出物上的碘化鉀之步驟。
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