CN113058433A - 一种废显影液过滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废显影液过滤系统，该废显影液过滤系统中，第一循环过滤装置具有第一过滤腔，第一过滤腔内设置有第一过滤膜，第一过滤膜将第一过滤腔分为第一腔和第二腔，第一腔与供料罐连通，第二循环过滤装置具有第二过滤腔，第二过滤腔内设置有第二过滤膜，第二过滤膜将第二过滤腔分为第三腔和第四腔，第三腔与第二腔连通，第一过滤膜和第二过滤膜均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成，回收液收集罐与第四腔连通，反冲洗装置与第二腔和第四腔连通，用于冲洗第一过滤膜和第二过滤膜，废液收集罐与第一腔和第三腔连通。该废显影液过滤系统使用周期长，易清洗，减少更换第一过滤膜和第二过滤膜的频率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及显影液技术领域，尤其涉及一种废显影液过滤系统。
背景技术
在制造半导体、液晶、印刷电路板等电子元部件时，显影液在制造过程中作为清洗剂、触刻剂被广泛使用。常用的显影液为四甲基氢氧化铵(简称TMAH)，TMAH具有强碱性，在不超过分解点的温度下稳定，当催化完毕后很容易除掉，不留任何残渣，对有机硅产品无污染。在对由感光性树脂形成的印刷版进行制版时，曝光的感光性树脂在水溶性显影液的作用下显影，未曝光的感光性树脂则溶解于显影液中。重复使用同一显影液来对感光性树脂进行曝光实现显影，会导致显影性能降低，过多的感光性树脂溶解于显影液造成显影液粘度增加且依附在印刷版上，增加版面劣质化的风险，因此需要更换新的显影液来进行生产，但是从环境和制造成本两方面来考虑，频繁的更换显影液不是最优的选择。所以为减轻环境排放量负担，满足国家对污染物排放量额度的控制要求，最好将废显影液经过过滤进行回收再利用。一般情况下采用两道纳滤膜对废显影液进行过滤，然而，在过滤过程中废显影液中的大量大分子物质会逐渐在纳滤膜上积累，过滤负荷变大，对纳滤膜极易造成堵塞，缩短其使用寿命，而频繁更换纳滤膜会导致成本增加，并且浓缩程度不高，废液产量会增大，增加处理成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废显影液过滤系统，以解决现有对废显影液过滤的系统中，过滤过程中废显影液中的大量大分子物质会逐渐在纳滤膜上积累，对纳滤膜极易造成堵塞，缩短其使用寿命，并且浓缩程度不高，废液产量会增大，增加处理成本的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种废显影液过滤系统，包括：
供料罐，用于盛放待过滤的废显影液；
第一循环过滤装置，所述第一循环过滤装置具有第一过滤腔，所述第一过滤腔内设置有第一过滤膜，所述第一过滤膜将所述第一过滤腔分为第一腔和第二腔，所述第一腔与所述供料罐连通；
第二循环过滤装置，所述第二循环过滤装置具有第二过滤腔，所述第二过滤腔内设置有第二过滤膜，所述第二过滤膜将所述第二过滤腔分为第三腔和第四腔，所述第三腔与所述第二腔连通，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成；
回收液收集罐，所述回收液收集罐与所述第四腔连通；
反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述第二腔和所述第四腔连通，用于冲洗所述第一过滤膜和所述第二过滤膜；
废液收集罐，所述废液收集罐与所述第一腔和所述第三腔连通。
作为优选，所述第一过滤膜的孔径比所述第二过滤膜的孔径大。
作为优选，所述反冲洗装置包括混合罐，所述混合罐与所述回收液收集罐连通，且所述混合罐设置有稀释口，所述稀释口用于向所述混合罐中注水。
作为优选，进入所述第一腔的液体的流通方向与所述第一过滤膜平行，进入所述第三腔的液体的流通方向与所述第二过滤膜平行。
作为优选，所述第一循环过滤装置还包括第一循环管，所述第一循环管两端分别连通所述第一腔和所述第一腔的入口。
作为优选，所述第一循环过滤装置还包括第一搅拌器，所述第一搅拌器设置于所述第一腔的入口。
作为优选，所述第二循环过滤装置还包括第二循环管，所述第二循环管两端分别连通所述第三腔和所述第三腔的入口。
作为优选，所述第二循环过滤装置还包括第二搅拌器，所述第二搅拌器设置于所述第三腔的入口。
作为优选，还包括两个循环泵，两个所述循环泵分别设置于所述第一循环管和所述第二循环管。
作为优选，所述第一过滤膜采用3000Da超滤膜，所述第二过滤膜采用300Da纳滤膜。
本发明的有益效果：本发明提供一种废显影液过滤系统，该废显影液过滤系统中，供料罐用于盛放待过滤的废显影液，第一循环过滤装置具有第一过滤腔，第一过滤腔内设置有第一过滤膜，第一过滤膜将第一过滤腔分为第一腔和第二腔，第一腔与供料罐连通，第二循环过滤装置具有第二过滤腔，第二过滤腔内设置有第二过滤膜，第二过滤膜将第二过滤腔分为第三腔和第四腔，第三腔与第二腔连通，第一过滤膜和第二过滤膜均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成，回收液收集罐与第四腔连通，反冲洗装置与第二腔和第四腔连通，用于冲洗第一过滤膜和第二过滤膜，废液收集罐与第一腔和第三腔连通。废显影液从供料罐进入第一腔后，部分液体通过第一过滤膜进入第二腔，完成对废显影液的第一次过滤，第二腔的液体进入第三腔后，部分液体通过第二过滤膜进入第四腔，完成对废显影液的第二次过滤，第四腔的液体流入回收液收集罐，可进行再次利用，第一腔和第三腔中未能通过第一过滤膜和第二过滤膜的废液流入废液收集罐，废显影液在这两次过滤的过程中会在第一腔与第三腔中积累一定量的废液，该废液会增加第一过滤膜和第二过滤膜堵塞的风险，每隔一段时间或膜通量明显下降时，启动反冲洗装置，反冲洗装置向第二腔和第四腔输送液体，以冲洗第一过滤膜和第二过滤膜，从而恢复第一过滤膜和第二过滤膜的膜通量，使废显影液高效地回收，并且使该废显影液过滤系统使用周期长，易清洗，减少更换第一过滤膜和第二过滤膜的频率，降低生产成本。并且，第一过滤膜和第二过滤膜均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料。该材料表面经过特殊处理之后，具有一定的憎水性，采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成的过滤膜能够排斥液体中的极性物质，提高废液中杂质截留率的同时能够降低杂质在过滤膜表面发生吸附或沉积等作用的可能性，从而降低过滤膜的堵塞，延长过滤膜的使用寿命，并且采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成的过滤膜对杂质的排斥性造成杂质在过滤膜表面形成的吸附层或沉积层结构相对松散，当反冲洗装置启动对第一过滤膜和第二过滤膜进行冲洗时能够使用少量反冲洗液体就将吸附层或沉积层去除，降低废液产生量。
附图说明
图1是本发明具体实施例提供的废显影液过滤系统的结构示意图；
图2是本发明具体实施例提供的废显影液过滤系统使用普通超滤膜与清洗次数的关系和采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料超滤膜与清洗次数的关系图；
图3是本发明具体实施例提供的废显影液过滤系统使用普通纳滤膜与清洗次数的关系和采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料纳滤膜与清洗次数的关系图；
图4是本发明具体实施例提供的废显影液过滤系统在反冲洗过程中测定的普通膜与采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料的过滤膜产生的清洗废液量对比图(有效膜面积为0.32m2)。
图中：
1、供料罐；
21、第一过滤膜；22、第一腔；23、第二腔；
31、第二过滤膜；32、第三腔；33、第四腔；
4、反冲洗装置；
5、回收液收集罐；
6、废液收集罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种废显影液过滤系统，该废显影液过滤系统使废显影液高效地回收，并且使该废显影液过滤系统使用周期长，易清洗，减少更换第一过滤膜和第二过滤膜的频率，降低生产成本。
如图1所示，该废显影液过滤系统包括供料罐1、第一循环过滤装置、第二循环过滤装置、回收液收集罐5、反冲洗装置4和废液收集罐6，其中，供料罐1用于盛放待过滤的废显影液，第一循环过滤装置具有第一过滤腔，第一过滤腔内设置有第一过滤膜21，第一过滤膜21将第一过滤腔分为第一腔22和第二腔23，第一腔22与供料罐1连通，第二循环过滤装置具有第二过滤腔，第二过滤腔内设置有第二过滤膜31，第二过滤膜31将第二过滤腔分为第三腔32和第四腔33，第三腔32与第二腔23连通，第一过滤膜21和第二过滤膜31均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成，回收液收集罐5与第四腔33连通，反冲洗装置4与第二腔23和第四腔33连通，用于冲洗第一过滤膜21和第二过滤膜31，废液收集罐6与第一腔22和第三腔32连通。
废显影液从供料罐1进入第一腔22后，部分液体通过第一过滤膜21进入第二腔23，完成对废显影液的第一次过滤，第二腔23的液体进入第三腔32后，部分液体通过第二过滤膜31进入第四腔33，完成对废显影液的第二次过滤，第四腔33的液体流入回收液收集罐5，可进行再次利用，第一腔22和第三腔32中未能通过第一过滤膜21和第二过滤膜31的废液流入废液收集罐6，废显影液在这两次过滤的过程中会在第一腔22与第三腔32中积累一定量的废液，该废液会增加第一过滤膜21和第二过滤膜31堵塞的风险，每隔一段时间或膜通量明显下降时，启动反冲洗装置4，反冲洗装置4向第二腔23和第四腔33输送液体，以冲洗第一过滤膜21和第二过滤膜31，从而恢复第一过滤膜21和第二过滤膜31的膜通量，使废显影液高效地回收，并且使该废显影液过滤系统使用周期长，易清洗，减少更换第一过滤膜21和第二过滤膜31的频率，提高第一过滤膜21和第二过滤膜31的使用寿命，降低生产和维护成本。并且，第一过滤膜21和第二过滤膜31均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成。该材料表面经过特殊处理之后，具有一定的憎水性，采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料的过滤膜能够排斥液体中的极性物质，提高废液中杂质截留率的同时能够降低杂质在过滤膜表面发生吸附或沉积等作用的可能性，从而降低过滤膜的堵塞，延长过滤膜的使用寿命，并且采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料的过滤膜对杂质的排斥性造成杂质在过滤膜表面形成的吸附层或沉积层结构相对松散，当反冲洗装置4启动对第一过滤膜21和第二过滤膜31进行冲洗时能够使用少量反冲洗液体就将吸附层或沉积层去除，降低废液产生量。
优选地，第一过滤膜21的孔径比第二过滤膜31的孔径大。第一过滤膜21的孔径大，能减少第一过滤膜21表面的吸附层或沉积层，第二过滤膜31的孔径小，能进一步过滤废显影液，使其能达到回收再利用的标准，且经过第一过滤膜21的过滤后，形成在第二过滤膜31上的吸附层或沉积层会减少，能够高效地、有针对性地实现废显影液的过滤。优选地，第一过滤膜21为超滤膜，第二过滤膜31为纳滤膜。
可选地，反冲洗装置4包括混合罐，混合罐与回收液收集罐5连通，且混合罐设置有稀释口，稀释口用于向混合罐中注水。反冲洗装置4冲洗第一过滤膜21和第二过滤膜31的液体为稀释后的回收液，能够节约用水，提高回收液的利用率且减少废水。
优选地，进入第一腔22的液体的流通方向与第一过滤膜21平行，进入第三腔32的液体的流通方向与第二过滤膜31平行。第一循环过滤装置和第二循环过滤装置均采用错流过滤的方式，流经第一过滤膜21和第二过滤膜31的液体的流通方向分别与第一过滤膜21和第二过滤膜31平行，液体流经过滤膜表面时产生的剪切力把过滤膜表面上滞留的杂质带走，从而降低过滤膜表面的吸附层或沉积层的厚度。
优选地，第一循环过滤装置还包括第一循环管，第一循环管两端分别连通第一腔22和第一腔22的入口。第一循环管将第一腔22内未通过第一过滤膜21的液体输送至第一腔22的入口，与从供料罐1中进入第一腔22的液体混合重新进行过滤，能够充分实现对废显影液的过滤。
优选地，第一循环过滤装置还包括第一搅拌器，第一搅拌器设置于第一腔22的入口。第一搅拌器能将被第一循环管输送至第一腔22入口的液体与从供料罐1中进入第一腔22的液体充分搅拌混合，增加过滤效果。在其他实施例中，第一搅拌器设置于第一腔22内。
优选地，第二循环过滤装置还包括第二循环管，第二循环管两端分别连通第三腔32和第三腔32的入口。第二循环管将第三腔32内未通过第二过滤膜31的液体输送至第三腔32的入口，与从第二腔23进入第三腔32的液体混合重新进行过滤，能够充分实现对废显影液的过滤。
优选地，第二循环过滤装置还包括第二搅拌器，第二搅拌器设置于第三腔32的入口。第二搅拌器能将被第二循环管输送至第三腔32入口的液体与从第二腔23中进入第三腔32的液体充分搅拌混合，增加过滤效果。在其他实施例中，第二搅拌器设置于第三腔32内。
可选地，还包括两个循环泵，两个循环泵分别设置于第一循环管和第二循环管。两个循环泵分别串联于第一循环管和第二循环管，能够帮助未通过第一过滤膜21或第二过滤膜31的液体通过第一循环管或第二循环管并回流到第一腔22的入口或第三腔32的入口。
优选地，第一过滤膜21采用3000Da超滤膜，第二过滤膜31采用300Da纳滤膜。
首先对废显影液进行水质分析，得出原废显影液中TMAH含量为2.18％，COD(化学需氧量)含量在3755mg/L，其中杂质分子量主要集中分布在3000Da-6500Da，占比70％，因此第一过滤膜21采用3000Da的超滤膜，其余分子量分布在300Da-1000Da之间，因此第二过滤膜31采用300Da纳滤膜，经过预处理，二次过滤后其回收率与COD去除率见表1：
表1废显影液处理数据表
| 原液 | 一级过滤 | 二级过滤 | 回收率/去除率(％) | |
| TMAH含量(％) | 2.18 | 2.13 | 2.05 | 94 |
| COD去除率(％) | \ | 93 | 81 | 99 |
由表1可知，废显影液经过3000Da的超滤膜和300Da纳滤膜二次过滤后，其回收率为94％，COD去除率为99％，能够达到较高的回收率和COD去除率。
在实验过程中对比普通超滤膜和纳滤膜与均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成的超滤膜和纳滤膜在反冲洗后膜通量的恢复情况，如图2-3所示，在控制处理量的情况下，普通膜与采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成的膜在清洗之后，膜通量均在一定范围内波动，采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成的膜波动范围要低于普通膜波动范围，此外也说明反冲洗装置的添加能够降低过滤膜更换频次，降低维护费用。
如图4所示，采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料的过滤膜较普通过滤膜更易被清洗，产生较少的清洗废液量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废显影液过滤系统，其特征在于，包括：
供料罐(1)，用于盛放待过滤的废显影液；
第一循环过滤装置，所述第一循环过滤装置具有第一过滤腔，所述第一过滤腔内设置有第一过滤膜(21)，所述第一过滤膜(21)将所述第一过滤腔分为第一腔(22)和第二腔(23)，所述第一腔(22)与所述供料罐(1)连通；
第二循环过滤装置，所述第二循环过滤装置具有第二过滤腔，所述第二过滤腔内设置有第二过滤膜(31)，所述第二过滤膜(31)将所述第二过滤腔分为第三腔(32)和第四腔(33)，所述第三腔(32)与所述第二腔(23)连通，所述第一过滤膜(21)和所述第二过滤膜(31)均采用全氟硅烷改性的聚醚砜材料制成；
回收液收集罐(5)，所述回收液收集罐(5)与所述第四腔(33)连通；
反冲洗装置(4)，所述反冲洗装置(4)与所述第二腔(23)和所述第四腔(33)连通，用于冲洗所述第一过滤膜(21)和所述第二过滤膜(31)；
废液收集罐(6)，所述废液收集罐(6)与所述第一腔(22)和所述第三腔(32)连通。
2.根据权利要求1所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述第一过滤膜(21)的孔径比所述第二过滤膜(31)的孔径大。
3.根据权利要求1所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述反冲洗装置(4)包括混合罐，所述混合罐与所述回收液收集罐(5)连通，且所述混合罐设置有稀释口，所述稀释口用于向所述混合罐中注水。
4.根据权利要求1所述的废显影液过滤系统，其特征在于，进入所述第一腔(22)的液体的流通方向与所述第一过滤膜(21)平行，进入所述第三腔(32)的液体的流通方向与所述第二过滤膜(31)平行。
5.根据权利要求1所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述第一循环过滤装置还包括第一循环管，所述第一循环管两端分别连通所述第一腔(22)和所述第一腔(22)的入口。
6.根据权利要求5所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述第一循环过滤装置还包括第一搅拌器，所述第一搅拌器设置于所述第一腔(22)的入口。
7.根据权利要求5所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述第二循环过滤装置还包括第二循环管，所述第二循环管两端分别连通所述第三腔(32)和所述第三腔(32)的入口。
8.根据权利要求7所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述第二循环过滤装置还包括第二搅拌器，所述第二搅拌器设置于所述第三腔(32)的入口。
9.根据权利要求7所述的废显影液过滤系统，其特征在于，还包括两个循环泵，两个所述循环泵分别设置于所述第一循环管和所述第二循环管。
10.根据权利要求1所述的废显影液过滤系统，其特征在于，所述第一过滤膜(21)采用3000Da超滤膜，所述第二过滤膜(31)采用300Da纳滤膜。
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