[发明专利]利用含碳物质处理液相臭氧的方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种利用含碳物质处理液相臭氧的方法，特别是指利用含碳物质与液相臭氧进行反应，藉以可作为光电半导体制程中产生的含液相臭氧废水处理之用。

背景技术

近年来由于O₃/DI制程具有制程温度低且没有二次污染问题，加上制程机台基于机台精简、结构简单、省水及占用面积少等优点，因此光电半导体产业纷纷将O₃/DI制程应用至原本清洗制程中；在半导体产业中，于其晶圆湿式蚀刻、晶圆洁净制程等制程中，均会利用到液相臭氧作为氧化剂使用，但由于液相臭氧具有强氧化性，同时其亦具有高腐蚀性，尤其含液相臭氧的废水在输送过程中容易侵蚀管路造成破裂，而酿成安全意外；因此必需以铁氟龙材质管路进行含液相臭氧的废水输送，以抵抗腐蚀性，同时造成维护成本的提高；又如以液相臭氧自解法处理〔pH＝3至5〕，其反应器的体积大，而且其反应速度慢，如藉由氢氧化钠将溶液p H值调高到9至11之间，进而加速液相臭氧自解速率，虽然能减缓其腐蚀程度，但耗费的成本过高，不符合经济原则。

现今所常见的液相臭氧处理装置，有如公元2007年6月21日所公告的台湾发明第I282747号「可同时处理臭氧废气与排水之制程设备及方法」专利案，如图3所示，其包括：一制程装置(A)；一臭氧产生器(B)，连接该制程装置(A)，用以供给臭氧至该制程装置(A)；一排水储槽(C)，至少包括一排水入口(C1)与一排水出口(C2)；一气/液混合装置(D)，包括一气体入口(D1)、一液体入口(D2)与一出口(D3)，该液体入口(D2)连接该排水储槽(C)的该排水出口(C2)，该气体入口(D1)连接该臭氧产生器(B)，以使臭氧充分溶解于排水中；一分解装置(E)，连接该气/液混合装置(D)，以分解排水中的有机碳；以及一吸附装置(F)，连接该分解装置(E)，以吸附排水中的离子，另该排水入口(C1)则分别连接一制程装置(G)及一局部洗涤塔(H)。其处理方法主要是使充分溶解臭氧的排水流入分解装置(E)中，并利用分解装置(E)〔紫外灯〕照射充分溶解臭氧的排水，可以增加排水中氢氧根离子的发生率，进而可以充分的分解排水中的有机碳，使排水中的总有机碳值降低，之后，经过分解装置(E)处理后的排水再藉由吸附装置(F)〔活性碳或离子交换树脂〕吸附排水中的离子。于是，通过吸附装置(F)的排水即可回收再利用。

该专利前案中所披露的现有技术，使用紫外灯进行照射的方式，由于其设备相当昂贵，而且废水中浊度相当高，因此UV光穿透性不佳，而且相当耗能；又仅利用活性碳作为吸附的使用，并非作为还原剂以产生反应作用，所以使用效果难以达到最佳化。

发明内容

鉴于目前的液相臭氧处理方法具有上述种种的缺失，故本发明提供一种利用含碳物质处理液相臭氧的方法，以含碳物质及液相臭氧作为反应材料，其中该含碳物质作为还原剂，而液相臭氧则作为氧化剂，使二者进行反应，其反应式为：C+O_3(aq)→CO₂+0.5O₂，该液相臭氧经反应后则生成为二氧化碳、氧气。

上述系预先以一臭氧产生器，使其产生一气相臭氧，将该气相臭氧输入至一溶合空间中，于该溶合空间中另外再输入一去离子水，使该气相臭氧被溶合于该去离子水中，以形成一液相臭氧。

上述将溶合的液相臭氧输入至一制程中进行处理，而处理过后的液相臭氧则形成废水。

上述制程包含光电半导体湿式蚀刻、洁净制程。

上述已形成废水的液相臭氧，被汇集输送至一密闭的反应空间中，而该含碳物质已预先置入于该反应空间中。

上述含碳物质包含活性碳、竹炭或石墨。

上述含碳物质及液相臭氧反应时的pH值为1至6之间。

上述液相臭氧与含碳物质以连续式或批次式进行反应。

上述活性碳的种类为木炭或椰壳所制成。

本发明具有下列之优点：

1.本发明适合于低pH值的状态下实施，故相对所耗费成本可以大幅降低。

2.本发明用以输送经处理的液相臭氧废水的管路，只需使用一般廉价的PP或PVC管路即可进行输送，故可以节省大量的生产及维护费用。

3.本发明最终反应后所产生的生成物，均为无害物质，故可以节省后续再处理的难度，并且不会对生态环境有任何的影响。

4.本发明尤其适用于光电半导体的湿式蚀刻、晶圆洁净制程等制程中所产生的废水处理，极具产业利用性及经济价值。

5.本发明亦可供使用于臭氧蔬果机、臭氧洗衣机、臭氧杀菌机、臭氧消毒机等使用过后所产生含液相臭氧的废水处理，藉以解决其后续环保处理的问题。