[发明专利]氢氟酸生成装置及氢氟酸生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以吸附剂，从排水、废液、废气中、废弃物中等所含的氟化合物或氟混合物中，将含氟化物的有害物质进行吸附处理，并由该吸附剂生成氢氟酸(氟化氢酸)的装置及方法。

背景技术

关于除去排水、废液中所含的氟，并回收该氟的方法，称为晶析法的方法是广为人知的，该方法根据重结晶析出原理，将废液中的氟离子制成氟化钙(CaF₂)后取出。然而，此晶析法在生成高纯度的氟化钙(CaF₂)时存在以下的问题：无法从含有氟以外的杂质的排水、废液进行再生，仅限于半导体制造中所使用的高纯度氢氟酸废液，而且为了获得氢氟酸需要从氟化钙生成氢氟酸的工序。

作为解决此问题的方法，在下述专利文献1中揭示有使用吸附剂来再生氢氟酸的方法。此方法利用以活性氧化铝及二氧化硅作为主成分的无机陶瓷系吸附剂，从含有氟的排水、废液中将氟进行吸附处理，使用吸附处理后的吸附剂来使氢氟酸再生，并利用蒸馏机构来使吸附剂与浓硫酸溶液反应而从吸附剂分离出氟，将通过蒸馏操作所生成的氟化氢气体予以液化来获得氢氟酸。若根据此方法，即使从含有各种杂质的氢氟酸排水等亦可直接再生氢氟酸。

专利文献1：特开2004-345949号公报

发明内容

然而，若根据上述专利文献1所记载的方法，在吸附剂中作为杂质而含有其它金属成分时，氟化物的氟离子容易与其它金属成分结合，从而产生氢氟酸生成效率降低的问题。而且，由于吸附剂中的二氧化硅因与浓硫酸反应而分解消失，因此亦发生吸附剂劣化而无法使用的问题。

有鉴于此问题，本发明的课题是利用以活性氧化铝及二氧化硅作为主成分的无机陶瓷系吸附剂，从含有氟的排水、废液中将氟进行吸附处理，并使用吸附处理后的吸附剂来生成氢氟酸的情况下，提高氢氟酸的生成效率，并且抑制吸附剂劣化。

为了解决上述课题，本发明具有如下构成。

第1项所述的发明是一种氢氟酸生成装置，其利用以活性氧化铝及二氧化硅作为主成分的陶瓷系吸附剂，从含有氟离子的氟化合物或氟混合物中将氟离子进行吸附处理，并使用吸附处理后的吸附剂来生成氢氟酸；其中，具备蒸馏机构及冷却机构，所述蒸馏机构使上述吸附剂与强碱或强酸反应，并且添加结晶性二氧化硅来生成六氟硅酸气体，所述冷却机构冷却由上述蒸馏机构所生成的六氟硅酸气体，并进行水解来生成氢氟酸。

第2项所述的发明是在所述氢氟酸生成装置中，其中，所述蒸馏机构进一步添加磷酸。

第3项所述的发明是在所述氢氟酸生成装置中，其中，所述蒸馏机构蒸馏操作的加热温度设定为110℃～160℃。

第4项所述的发明是在所述氢氟酸生成装置中，其中，进一步包含清洗机构，其在所述蒸馏机构中所述蒸馏操作的加热温度达到130℃以上以后，利用水蒸气，将六氟硅酸气体从所述蒸馏机构清洗至所述冷却机构。

第5项所述的发明是在第4项所述的氢氟酸生成装置中，所述清洗机构将水蒸气的清洗的初期速度设定为1分钟送出相对于反应物总量约1/10以下的量的水蒸气的速度，并阶段性地加快清洗速度，在由冷却机构所生成的氢氟酸量相对于所述反应物总量达到约1～5倍的阶段，停止水蒸气的清洗。此外，此处的量意味着质量，反应物总量意味着包括吸附剂量及添加的强碱或强酸及结晶性二氧化硅、进而添加磷酸时还包括磷酸的总反应物量。

第6项所述的发明是在第4或5项所述的氢氟酸生成装置中，所述冷却机构在1℃～20℃的范围将六氟硅酸气体及水蒸气液化来形成氢氟酸。

第7项所述的发明是一种氢氟酸生成方法，其利用以活性氧化铝及二氧化硅作为主成分的陶瓷系吸附剂，从含有氟离子的氟化合物或氟混合物等中将氟离子进行吸附处理至吸附饱和，并使用吸附处理后的吸附剂来使氢氟酸再生；其中，具有蒸馏工序及冷却工序，所述蒸馏工序阶段性一定量地添加上述吸附剂及强碱或强酸进行反应，并进一步添加微量的结晶性二氧化硅及磷酸进行反应来暂时生成六氟硅酸，所述冷却工序一面冷却来液化已生成的六氟硅酸，一面使其水解来生成氢氟酸。

第1项所述的发明在蒸馏机构中添加结晶性二氧化硅来生成六氟硅酸气体(6HF+SiO₂→H₂SiF₆+2H₂O)。由此，可抑制氟离子与吸附剂中所含的金属离子反应，提高氢氟酸生成效率。而且，由于通过添加结晶性二氧化硅来抑制吸附剂的二氧化硅因强酸或强碱而减少，因此可抑制吸附剂劣化。