TWM653245U - 異丙醇廢液的濃縮處理系統 - Google Patents

Abstract

本創作公開一種異丙醇廢液的濃縮處理系統，包括第一膜濃縮裝置、第一混合器以及第二膜濃縮裝置。第一混合器與第一膜濃縮裝置連通，第二膜濃縮裝置與第一混合器連通並形成回路。另外，第一膜濃縮裝置經設置以接收一異丙醇廢液，並對異丙醇廢液進行第一次除水。第二膜濃縮裝置經設置以對經第一次除水後的異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至第一混合器。因此，能有效且經濟地將異丙醇廢液的濃度提高。

Description

異丙醇廢液的濃縮處理系統

本創作涉及一種廢水處理系統，特別是涉及一種異丙醇廢液的濃縮處理系統，其可在常溫下將廢液中的水分與異丙醇分離，且在分離過程中異丙醇不會發生相變化。

隨著半導體產業蓬勃發展，晶圓製造用的清洗劑異丙醇（isopropanol, IPA）的用量持續增加，因而衍生出了異丙醇廢液的處理問題。從循環經濟的角度來看，異丙醇具有回收再利用的價值，因此有越來越多廠商投入這塊領域。

針對異丙醇廢液，業界慣用的處理手段是將廢液預熱後送入精餾設備，利用蒸氣進行加熱，使異丙醇轉移至氣相而被單獨從廢液中分離出來；氣相的異丙醇藉由管路收集後引導至冷凝器，經冷凝後產生高濃度異丙醇水溶液予以回收。然而，上述的處理手段需要使用到大量蒸氣、較高的操作溫度以及較大的廠房空間。此外，系統設計及程序控制較為複雜，啟動時間較長，對於操作人員素質要求較高，往往需要受過化工蒸餾單元專業之訓練才得以熟捻系統之運行操作與維護。再者，系統設備需符合壓力容器標準規範並定期做查驗，廠房配置需符合可燃性氣體之消防及防爆法規等要求進行設計規劃，因此在初期建設及運行管理方面之成本較高。

本創作的目的在於，針對現有技術的不足提供一種異丙醇廢液的濃縮處理系統，其體現了本創作的構想：通過膜分離的方式，在常溫下將廢液中的水分與異丙醇分離，使異丙醇濃度提高15至20倍，而可直接回收再利用。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是提供一種異丙醇廢液的濃縮處理系統，其包括第一膜濃縮裝置、第一混合器以及第二膜濃縮裝置。所述第一混合器與所述第一膜濃縮裝置連通，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器連通並形成回路。其中，所述第一膜濃縮裝置經設置以接收一異丙醇廢液，並對所述異丙醇廢液進行第一次除水。所述第二膜濃縮裝置經設置以對經第一次除水後的所述異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至所述第一混合器。

在本創作的實施例中，所述第一膜濃縮裝置通過一進液管路接收所述異丙醇廢液，且所述進液管路上裝設有第一輸送泵。

在本創作的實施例中，所述第一膜濃縮裝置與所述第二膜濃縮裝置之間通過一輸送管路連接，所述輸送管路上靠近所述第一膜濃縮裝置的一側裝設有所述第一混合器，且所述輸送管路上靠近所述第二膜濃縮裝置的一側裝設有第二輸送泵。

在本創作的實施例中，所述進液管路上裝設有第二混合器，且所述第一輸送泵位於所述第二混合器與所述第一膜濃縮裝置之間；其中，所述第二混合器、所述第一膜濃縮裝置、所述第一混合器與所述第二膜濃縮裝置依次連通並形成回路，且所述第二膜濃縮裝置經設置以將第二次除水後所產生的排水返回至所述第一混合器或所述第二混合器。

在本創作的實施例中，所述異丙醇廢液的濃縮處理系統還包括一前處理裝置，且所述前處理裝置與所述第二混合器之間通過所述進液管路連接。

在本創作的實施例中，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器及/或所述第二混合器之間通過一回流管路連接形成回路。

在本創作的實施例中，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器之間通過一回流管路連接，所述輸送管路與所述第二混合器之間通過另一回流管路連接，且所述輸送管路與所述另一回流管路的連接處在所述第一膜濃縮裝置與所述第一混合器之間。

在本創作的實施例中，所述第一膜濃縮裝置與所述第二膜濃縮裝置各為一膜分離裝置。

在本創作的實施例中，所述膜分離裝置為高壓型逆滲透裝置。

在本創作的實施例中，所述第一膜濃縮裝置的運行壓力為30 kg/cm ²至60 kg/cm ²，且所述第二膜濃縮裝置的運行壓力為70 kg/cm ²至120 kg/cm ²。

總體來說，本創作所提供的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其能憑藉技術特徵“所述第一混合器與所述第一膜濃縮裝置連通，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器連通並形成回路”、“所述第一膜濃縮裝置經設置以接收一異丙醇廢液，並對所述異丙醇廢液進行第一次除水”及“所述第二膜濃縮裝置經設置以對經第一次除水後的所述異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至所述第一混合器”的組合，能有效且經濟地將異丙醇廢液的濃度提高，更具有低能耗、高安全性、容易設置、操作及維護等多項優點，而且在建置、運行及管理方面的成本也較低，適於取代慣用的精餾系統。

更進一步來說，本創作的異丙醇廢液的濃縮處理系統可在常溫下將廢液中的水分與異丙醇分離，節省了預熱或加熱所耗費的時間及能源成本，且在分離過程中異丙醇不會發生相變化，即不會產生可燃性異丙醇氣體，大大降低了氣體燃燒或爆炸的風險。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“異丙醇廢液的濃縮處理系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

在沒有另行定義的情況下，本文中所使用的術語具有與本領域技術人員的通常理解相同的含義。各實施例中所涉及的操作或儀器，如無特別說明則為本領域常規的操作或儀器。

參閱圖1所示，本創作第一實施例提供一種異丙醇廢液的濃縮處理系統Z，其包括第一膜濃縮裝置1、第一混合器2以及第二膜濃縮裝置3。第一混合器2與第一膜濃縮裝置1連通，第二膜濃縮裝置3與第一混合器2連通並形成回路。本實施例的濃縮處理系統在使用時，第一膜濃縮裝置1經設置以接收待處理的異丙醇廢液（例如半導體製程清洗廢液），並對異丙醇廢液進行第一次除水。第二膜濃縮裝置3經設置以對經第一次除水後的異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至第一混合器2。如此操作，不僅可以在常溫下將低濃度（例如0.2 wt%至10 wt%）的異丙醇廢液快速濃縮至20 wt%以上，而且在濃縮過程中不涉及相變化，即異丙醇的濃縮是在液相中進行的。因此，節省了預熱或加熱所耗費的時間及能源成本，並大大降低了氣體燃燒或爆炸的風險。

在本創作第一實施例中，第一膜濃縮裝置1可為第一級膜分離裝置，其可利用一分離膜將待處理廢液中的水分與異丙醇分離，使廢液的體積濃縮至原本的1/20～1/10，同時異丙醇濃度提高2～10倍，達到10～12 wt%。第一膜濃縮裝置1的分離膜對異丙醇有選擇性截留作用，可為但不限於逆滲透膜。

實際應用時，第一膜濃縮裝置1通過一進液管路P1接收異丙醇廢液，且進液管路P1上裝設有第一輸送泵4。當需要處理異丙醇廢液時，可通過第一輸送泵4的加壓使廢液向第一膜濃縮裝置1的分離膜進行通水，藉由分離膜截留住異丙醇以達到初步分離、濃縮的目的。較佳地，第一膜濃縮裝置1為一高壓型逆滲透裝置，其運行壓力為30 kg/cm ²至60 kg/cm ²，但本創作不限於此。

另外，第二膜濃縮裝置3可為第二級膜分離裝置，其可利用一分離膜將經第一次除水後的廢液（第一膜濃縮裝置1的濃縮液）中的水分與異丙醇分離，使廢液的體積進一步濃縮至原本的1/100～1/40，同時異丙醇濃度提高10～15倍，達到20 wt%左右。第二膜濃縮裝置3的分離膜同樣對異丙醇有選擇性截留作用，可為但不限於逆滲透膜，且其具有不同於第一膜濃縮裝置1的分離膜的孔隙結構。

實際應用時，第一膜濃縮裝置1與第二膜濃縮裝置3之間通過一輸送管路P2連接，輸送管路P2上靠近第一膜濃縮裝置1的一側裝設有第一混合器2，且輸送管路P2上靠近第二膜濃縮裝置3的一側裝設有第二輸送泵5。當需要處理異丙醇廢液時，可通過第二輸送泵5的加壓使廢液向第二膜濃縮裝置3的分離膜進行通水，藉由分離膜截留住異丙醇以達到二次分離、濃縮的目的。較佳地，第二膜濃縮裝置3為一高壓型逆滲透裝置，其運行壓力為70 kg/cm ²至120 kg/cm ²，但本創作不限於此。

在本創作第一實施例中，第一膜濃縮裝置1的膜透過水（透過分離膜的出水）的濃度小於0.1 wt%，可直接自透過水室經配管排出。第二膜濃縮裝置3的膜透過水（透過分離膜的出水）的濃度約在6～8 wt%之間，可再回流至第一混合器2並與經第一次除水後的廢液（第一膜濃縮裝置1的濃縮液）混合後成為第二膜濃縮裝置3的進料，以提高異丙醇的回收率。實際應用時，第二膜濃縮裝置3與第一混合器2之間可通過一回流管路P3連接形成回路，但這只是可行的實施方式，而並非用以限制本創作。

參閱圖2及圖3所示，本創作第二實施例提供一種異丙醇廢液的濃縮處理系統Z，其包括第一膜濃縮裝置1、第一混合器2、第二膜濃縮裝置3以及第二混合器6。第二混合器6、第一膜濃縮裝置1、第一混合器2與第二膜濃縮裝置3依次連通，並且在第二膜濃縮裝置3與第一混合器2及第二混合器6之間形成回路。本實施例的濃縮處理系統在使用時，第一膜濃縮裝置1經設置以接收待處理的異丙醇廢液，並對異丙醇廢液進行第一次除水。第二膜濃縮裝置3經設置以對經第一次除水後的異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至第一混合器2或第二混合器6。第一實施例中提到的相關技術細節在本實施例中依然有效，為了減少重複，這裡不再贅述。

在本創作第二實施例中，第二膜濃縮裝置3與第一混合器2及第二混合器6之間可通過一回流管路P3連接形成回路，如圖2所示。實際應用時，回流管路P3的上游側可連接於第一混合器2，且回流管路P3的下游側可連接於第二混合器6。據此，在第二膜濃縮裝置3除水完成後，膜透過水（透過分離膜的出水）可再回流至第二混合器6並與待處理的廢液（原水）混合後成為第一膜濃縮裝置1的進料，或者，膜透過水（透過分離膜的出水）可再回流至第一混合器2並與經第一次除水後的廢液（第一膜濃縮裝置1的濃縮液）混合後成為第二膜濃縮裝置3的進料。

根據實際應用需求，如圖3所示，第二膜濃縮裝置3與第一混合器2之間可通過一回流管路P3連接形成回路，且輸送管路P2與第二混合器6之間可通過另一回流管路P4連接形成回路，其中輸送管路P2與另一回流管路P4的連接處P2c在第一膜濃縮裝置1與第一混合器2之間。據此，經第一次除水後的廢液可在三通電磁閥（圖中未顯示）的控制下回流至第二混合器6並重新進料至第一膜濃縮裝置1。另外，在第二膜濃縮裝置3除水完成後，膜透過水（透過分離膜的出水）可再回流至第一混合器2並與經第一次除水後的廢液（第一膜濃縮裝置1的濃縮液）混合後成為第二膜濃縮裝置3的進料。

參閱圖4所示，本創作第三實施例提供一種異丙醇廢液的濃縮處理系統Z，其包括第一膜濃縮裝置1、第一混合器2、第二膜濃縮裝置3、第二混合器6以及前處理裝置7。前處理裝置7、第二混合器6、第一膜濃縮裝置1、第一混合器2與第二膜濃縮裝置3依次連通，並且在第二膜濃縮裝置3與第一混合器2及第二混合器6之間形成回路。本實施例的濃縮處理系統在使用時，異丙醇廢液先被送至前處理裝置7以進行適當的前處理，包括但不限於酸鹼中和、去除水中的陰陽離子及懸浮固體物質等；前處理完成後，再被送至第一膜濃縮裝置1以進行異丙醇與水的初步分離，所產生的第一級濃縮液作為第二級的供料液，再送至第二膜濃縮裝置3以進行異丙醇與水的二次分離。第一實施例及第二實施例中提到的相關技術細節在本實施例中依然有效，為了減少重複，這裡不再贅述。

[實施例的有益效果]

本創作所提供的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其能憑藉技術特徵“所述第一混合器與所述第一膜濃縮裝置連通，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器連通並形成回路”、“所述第一膜濃縮裝置經設置以接收一異丙醇廢液，並對所述異丙醇廢液進行第一次除水”及“所述第二膜濃縮裝置經設置以對經第一次除水後的所述異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至所述第一混合器”的組合，能有效且經濟地將異丙醇廢液的濃度提高，更具有低能耗、高安全性、容易設置、操作及維護等多項優點，而且在建置、運行及管理方面的成本也較低，適於取代慣用的精餾系統。

更進一步來說，本創作的異丙醇廢液的濃縮處理系統可在常溫下將廢液中的水分與異丙醇分離，節省了預熱或加熱所耗費的時間及能源成本，且在分離過程中異丙醇不會發生相變化，即不會產生可燃性異丙醇氣體，大大降低了氣體燃燒或爆炸的風險。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

Z:異丙醇廢液的濃縮處理系統 1:第一膜濃縮裝置 2:第一混合器 3:第二膜濃縮裝置 4:第一輸送泵 5:第二輸送泵 6:第二混合器 7:前處理裝置 P1:進液管路 P2:輸送管路 P3、P4:回流管路

圖1為本創作第一實施例的異丙醇廢液的濃縮處理系統的配置圖。

圖2為本創作第二實施例的異丙醇廢液的濃縮處理系統的其中一配置圖。

圖3為本創作第二實施例的異丙醇廢液的濃縮處理系統的另外一配置圖。

圖4為本創作第三實施例的異丙醇廢液的濃縮處理系統的配置圖。

Z:異丙醇廢液的濃縮處理系統

1:第一膜濃縮裝置

2:第一混合器

3:第二膜濃縮裝置

4:第一輸送泵

5:第二輸送泵

P1:進液管路

P2:輸送管路

P3:回流管路

Claims (10)

1. 一種異丙醇廢液的濃縮處理系統，其包括： 第一膜濃縮裝置，所述第一膜濃縮裝置經設置以接收一異丙醇廢液，並對所述異丙醇廢液進行第一次除水； 第一混合器，所述第一混合器與所述第一膜濃縮裝置連通；以及 第二膜濃縮裝置，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器連通並形成回路，所述第二膜濃縮裝置經設置以對經第一次除水後的所述異丙醇廢液進行第二次除水，並將第二次除水後所產生的排水返回至所述第一混合器。
2. 如請求項1所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述第一膜濃縮裝置通過一進液管路接收所述異丙醇廢液，且所述進液管路上裝設有第一輸送泵。
3. 如請求項2所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述第一膜濃縮裝置與所述第二膜濃縮裝置之間通過一輸送管路連接，所述輸送管路上靠近所述第一膜濃縮裝置的一側裝設有所述第一混合器，且所述輸送管路上靠近所述第二膜濃縮裝置的一側裝設有第二輸送泵。
4. 如請求項3所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述進液管路上裝設有第二混合器，且所述第一輸送泵位於所述第二混合器與所述第一膜濃縮裝置之間；其中，所述第二混合器、所述第一膜濃縮裝置、所述第一混合器與所述第二膜濃縮裝置依次連通並形成回路，且所述第二膜濃縮裝置經設置以將第二次除水後所產生的排水返回至所述第一混合器或所述第二混合器。
5. 如請求項4所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，還包括一前處理裝置，且所述前處理裝置與所述第二混合器之間通過所述進液管路連接。
6. 如請求項4所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器及/或所述第二混合器之間通過一回流管路連接。
7. 如請求項4所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述第二膜濃縮裝置與所述第一混合器之間通過一回流管路連接，所述輸送管路與所述第二混合器之間通過另一回流管路連接，且所述輸送管路與所述另一回流管路的連接處在所述第一膜濃縮裝置與所述第一混合器之間。
8. 如請求項1所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述第一膜濃縮裝置與所述第二膜濃縮裝置各為一膜分離裝置。
9. 如請求項8所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述膜分離裝置為高壓型逆滲透裝置。
10. 如請求項9所述的異丙醇廢液的濃縮處理系統，其中，所述第一膜濃縮裝置的運行壓力為30 kg/cm ²至60 kg/cm ²，且所述第二膜濃縮裝置的運行壓力為70 kg/cm ²至120 kg/cm ²。

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