氫氧化四甲基銨的回收系統與方法

2023-04-25 13:11:31

專利名稱：氫氧化四甲基銨的回收系統與方法
技術領域：
本發明關於ー種化學物質回收系統與方法，尤指氫氧化四甲基銨(TMAH)顯影液的回收系統與方法。
背景技術：
氫氧化四甲基銨(tetra-methyl-ammoniahydroxide, TMAH,以下簡稱 TMAH 或稱氫氧化四甲基銨)通常作為鹼性顯影液之用。而為了環保以及節省資源的考量，通常廠商會設計回收系統，將氫氧化四甲基銨進行回收，一方面解決環保問題，一方面降低資源耗用以及節省成本支出。臺灣專利公開公告第201102362號，提供ー種《氫氧化四甲基銨的回收設備及其 方法》，依據其說明書所載的內容，該氫氧化四甲基銨(TMAH)的回收方法，其依序包括有ー過濾步驟、一第一逆滲透步驟、一吸附層析步驟和一陰陽離子交換步驟，使該廢水中的氫氧化四甲基銨重新回收並利用，以減少氫氧化四甲基銨對環境造成的影響和危害，並使製造業者可再次回收與利用氫氧化四甲基銨於半導體製程中，以節省業者的製作成本，並進ー步增加製造業者的競爭カ。但是，該先前技術的問題在幹，由於逆滲透步驟通常會將氫氧化四甲基銨(TMAH)連同光阻劑ー並去除，因此實務上很難達到要求的回收效益。且依據該先前技術的說明書描述，其必須設置光阻劑回收槽以及吸附層系統，因此設置與流程較為繁瑣。

發明內容
有鑑於該先前技術的問題，本發明者認為應有ー種改善的系統以及方法，為此設計ー種氫氧化四甲基銨回收系統，包括ー收集槽；ー過濾器，該過濾器與該收集槽相連接；ー陽離子樹脂塔，與該過濾器相連通；一硫酸進料槽；一第一再生液槽，與該陽離子樹脂塔連通；一第二再生液槽，與該陽離子樹脂塔連通，且與該硫酸進料槽連通；ー廢水槽，與該陽離子樹脂塔連通；一電透析槽，與該第一再生液槽連通。本發明亦涉及ー種氫氧化四甲基銨回收方法，步驟至少包括(I)將含有光阻劑的氫氧化四甲基銨導至一收集槽；(2)經由過濾器過濾(包括粗過濾及奈米級過濾(Nanofiltration, NF))將該光阻劑去除，以獲得氫氧化四甲基銨濾液；(3)將該氫氧化四甲基銨濾液導至ー陽離子樹脂塔，陽離子吸附四甲基氨鹽類(tetramethyl ammonium salt, TMA)離子並釋出氫離子；由於經陽離子樹脂塔的產水PH依氫離子濃度變化而變化，透過採水的判定(即該陽離子樹脂塔是否達到吸附飽和)以PH值檢測，當產水中TMAH濃度上升吋，PH會隨之上升，此時判定為透過採水(陽離子樹脂塔處於飽和狀態)；(4)吸附飽和的樹脂塔需使用硫酸進料槽內的硫酸作為再生液進行再生，將陽離子樹脂塔內陽離子吸附的TMA與再生硫酸的氫離子作離子交換，再生出來的解析液中含高濃度的TMA及硫酸根離子；(5)將含有高濃度TMA及硫酸根離子的解析液再經電透析槽將TMA及硫酸根離子分離並提高濃度，TMA轉變為TMAH且硫酸根轉變為硫酸。此外，本發明為求更能降低再生藥劑成本及再生廢水的水量及TMAH含量，於再生過程中將再生步驟分為三種情形從上述步驟(4)出來的解析液中，A、當該氫氧化四甲基銨的濃度大於ー設定濃度，則導至ー電透析槽中進行分離及精製程序；B、當該氫氧化四甲基銨的濃度小於ー設定濃度，而硫酸的濃度大於ー設定濃度吋，則導至第二再生液槽，該硫酸經與高濃度硫酸混合調整濃度後，當作下一次的再生液；C、當該氫氧化四甲基銨的濃度小於ー設定濃度，而硫酸的濃度也小於ー設定濃 度，排至廢水槽。若需要得到較高樹脂塔產水品質要求，於上述再生程序兩支回收硫酸再生後，須以高純度的硫酸再生，經將再生液導致第二再生液槽供下次再生使用。本發明的設備系統以及該流程主要是提供一種較為簡化的設備與流程，可以將氫氧化四甲基銨(TMAH)與該光阻劑分離，且以較為精簡的設備成本與流程提升氫氧化四甲基銨的純度，且進一歩降低排放出去的廢水對於環境的汙染。


圖I為本發明的系統架構圖。圖2為本發明流程圖。主要元件符號說明I收集槽 2過濾器 21貯槽 22廢水管3陽離子樹脂塔 4硫酸進料槽 5濃硫酸儲槽61第一再生液槽 62第二再生液槽 63廢水槽7電透析槽
具體實施例方式以下藉助附圖的輔助，說明本發明的內容、特色與實施例，以使本發明能被更進ー
步理解。請參閱圖I所示，本發明關於ー種氫氧化四甲基銨回收系統，包括一收集槽I :可提供收集含有光阻劑以及氫氧化四甲基銨的エ業廢水。又該エ業廢水中除光阻劑以外，亦可能包含低濃度的鋁、鈣、鐵、銅、鉀、鎂、鈉等金屬或雜質。一過濾器2 :與該收集槽I相連接；作為過濾來自該收集槽I的廢水以及分離該エ業廢水。該過濾器2可以連接ー貯槽21以收集濾液，且該過濾器2可以連接ー廢水管22。一陽離子樹脂塔3 :與該過濾器2相連通(通過該貯槽)；該陽離子樹脂塔3內部填充陽離子交換樹脂，該陽離子交換樹脂可以為交聯ニこ烯苯的多孔聚甲基丙烯酸(porous polymethacrylic cross丄inkea with aivmylbenzene)。一硫酸進料槽4 :可提供填裝濃度15%以上的硫酸，以及接收回流的硫酸。該硫酸主要是將陽離子交換樹脂所吸附的氫氧化四甲基銨衝提出來。
ー濃硫酸儲槽5 :與該硫酸進料槽4連通；可提供填裝濃度20%以上的硫酸。一第一再生液槽61 :與該陽離子樹脂塔3連通；一第二再生液槽62 :與該陽離子樹脂塔3連通；且與該硫酸進料槽4連通；ー廢水槽63 :與該陽離子樹脂塔3連通；ー電透析槽7 :與該第一再生液槽61連通。請參閱圖2所示，就本發明的方法而言，是ー種氫氧化四甲基銨回收方法，至少包括步驟I.將含有光阻劑的氫氧化四甲基銨導至一收集槽I ;
2.經由過濾(該過濾過程包括粗過濾及奈米級過濾(Nanofi Itr at ion, NF))將該光阻劑去除，以獲得氫氧化四甲基銨濾液即經由一過濾器2，將該光阻劑去除，以獲得氫氧化四甲基銨濾液；過濾器2過濾光阻劑過程中光阻劑會累積於過濾器2表面，藉助毎次起機時將過濾器2進行大水量順向衝洗，可將該光阻劑由過濾器2表面衝出，並經該廢水管22導出，以降低過濾器2清洗的頻率及延長使用壽命。3.將該氫氧化四甲基銨濾液導至ー陽離子樹脂塔3，陽離子樹脂塔3吸附四甲基氨鹽類(tetramethyl ammonium salt, TMA)離子並釋出氫離子；由於經陽離子樹脂塔3的產水PH依氫離子濃度變化而變化，透過採水的判定(陽離子樹脂塔3是否達飽和)以PH值檢測，當產水中TMAH濃度上升吋，PH會隨之上升，此時判定為透過採水(即陽離子樹脂塔3達到飽和)。4.吸附飽和的陽離子樹脂塔3需使用硫酸作為再生液(儲存在硫酸進料槽4)進行再生，將陽離子樹脂塔3內吸附的TMA與再生液的氫離子作離子交換，再生出來的解析液中含高濃度的TMA及硫酸根離子。5.將含有高濃度TMA及硫酸根離子的解析液再經電透析槽7將TMA及硫酸根離子分離並提高濃度，TMA轉變為TMAH且硫酸根轉變為硫酸。此外，本發明為求更能降低再生藥劑成本及再生廢水的水量及TMAH含量，於再生過程中將再生步驟分為三種情況從上述步驟4出來的解析液中，A、當該氫氧化四甲基銨的濃度大於ー設定濃度時，則導至ー電透析槽7中進行分離及精製程序；B、當該氫氧化四甲基銨的濃度小於ー設定濃度，而硫酸的濃度大於ー設定濃度時，則導至第二再生液槽62，然後導至硫酸進料槽4中，以硫酸進料槽4中的硫酸經與濃硫酸儲槽5高濃度硫酸混合調整濃度後，當作下一次的再生液；C、該氫氧化四甲基銨的濃度小於ー設定濃度，而硫酸濃度也小於ー設定濃度，排至廢水槽。若需要得到較高樹脂塔產水品質要求，於上述再生程序ニ支回收硫酸再生後，須以高純度的硫酸再生，經將再生液導致第二再生液槽供下次再生使用。本發明的設備系統以及該流程主要是提供一種較為簡化的設備與流程，可以將氫氧化四甲基銨(TMAH)與該光阻劑分離，且以較為精簡的設備成本與流程提升氫氧化四甲基銨的純度，且進一歩降低排放出去的廢水對於環境的汙染。以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
權利要求
1.一種氫氧化四甲基銨回收系統，其特徵在於包括ー個收集槽；一個過濾器，與該收集槽相連接； 一個陽離子樹脂塔，與該過濾器相連通； ー個硫酸進料槽； ー個第一再生液槽，與該陽離子樹脂塔連通； ー個第二再生液槽，與該陽離子樹脂塔連通；且與該硫酸進料槽連通； ー個廢水槽，與該陽離子樹脂塔連通； ー個電透析槽，與該第一再生液槽連通。
2.如權利要求I所述的氫氧化四甲基銨回收系統，其特徵在於更設ー個濃硫酸儲槽，與該硫酸進料槽相通。
3.一種氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於至少包括步驟 (1)將含有光阻劑的氫氧化四甲基銨導至ー個收集槽； (2)通過過濾器過濾將該光阻劑去除，以獲得氫氧化四甲基銨濾液； (3)將該氫氧化四甲基銨濾液導至ー個陽離子樹脂塔，陽離子樹脂塔吸附四甲基氨鹽類離子並釋出氫離子；(4)將吸附飽和的陽離子樹脂塔使用硫酸進料槽內的硫酸作為再生液進行再生，將陽離子樹脂塔內吸附的TMA與再生液的氫離子作離子交換，再生出來的解析液中含高濃度的TMA及硫酸根離子； (5)將含有高濃度TMA及硫酸根離子的解析液再經電透析槽將TMA及硫酸根離子分離並提高濃度，TMA轉變為TMAH且硫酸根轉變為硫酸。
4.如權利要求3所述的氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於由該收集槽至該過濾器的連通路徑，進行順向衝洗，以降低過濾器的阻塞及清洗頻率。
5.如權利要求3所述的氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於更設ー個濃硫酸儲槽，內部裝設濃硫酸，於該硫酸進料槽內的硫酸濃度不夠時，得以進料補充。
6.如權利要求3所述的氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於所述過濾包括粗過濾及奈米級過濾。
7.如權利要求3所述的氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於該陽離子樹脂塔吸附飽和的判定以PH值檢測，當產水中TM AH濃度上升吋，PH會隨之上升，此時判定為陽離子樹脂塔吸附飽和。
8.如權利要求3所述的氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於更設ー個再生步驟，該步驟分為三種情形從上述步驟(4)出來的解析液中， (1)當該氫氧化四甲基銨的濃度大於ー設定濃度，則導至該電透析槽中進行分離及精製程序； (2)當該氫氧化四甲基銨的濃度小於ー設定濃度，而硫酸的濃度大於ー設定濃度，則導至第二再生液槽，該解析液中硫酸經與高濃度硫酸混合調整濃度後，當作下一次的再生液； (3)當該氫氧化四甲基銨的濃度小於ー設定濃度，而硫酸濃度也小於ー設定濃度，排至廢水槽。
9.如權利要求3所述的氫氧化四甲基銨回收方法，其特徵在於所述再生液為硫酸。
全文摘要
本發明關於一種氫氧化四甲基銨的回收系統與方法，本發明的設備系統以及該流程主要是提供一種較為簡化的設置與流程，可以將氫氧化四甲基銨(TMAH)與該光阻劑分離，且以較為精簡的設備成本與流程提升氫氧化四甲基銨的純度，且進一步降低排放出去的廢水對於環境的汙染。
文檔編號C07C209/86GK102690206SQ201110073689
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者陳春森 申請人:敏森工程有限公司