显影废液分质回收装置及方法与流程

本发明涉及半导体废液处理，特别是涉及显影废液分质回收装置及方法。

背景技术：

1、四甲基氢氧化铵（tetramethylammonium hydroxide，tmah）广泛用作半导体制造中的碱性显影剂。在显影工序后会产生显影废液，显影废液中的tmah浓度通常低于2.38wt%（质量百分比，weight percent）的标准显影液浓度。

2、在回收显影废液时，若直接排放或仅作末端处理，则无法实现tmah的有效回收，易造成资源浪费与环境负荷。若采用蒸发技术将显影废液浓缩至标准显影液浓度，则能耗显著，经济性差。

技术实现思路

1、本发明实施例提供的显影废液分质回收装置及方法，至少解决相关废液回收方式难以兼顾高资源利用率和低能耗、成本的问题，通过对显影废液进行电渗析分质处理，可兼顾高的资源利用率和低的能耗、成本。

2、第一方面，本发明提供了一种显影废液分质回收装置，包括：电渗析组件，用于接收显影废液，并进行循环电渗析处理，得到第一循环液和第二循环液；所述第一循环液的tmah浓度低于所述第二循环液的tmah浓度；第一循环组件，用于接收所述第一循环液，并检测tmah浓度；在所述第一循环液的tmah浓度高于第一预设范围的情况下，将所述第一循环液输至所述电渗析组件中进行循环脱除；在所述第一循环液的tmah浓度满足所述第一预设范围的情况下，输出目标淡水；氧化组件，用于接收所述目标淡水，并进行氧化降解tmah处理，输出第一目标液体；第二循环组件，用于接收所述第二循环液，并检测tmah浓度；在所述第二循环液的tmah浓度低于第二预设范围的情况下，将所述第二循环液输至所述电渗析组件中进行循环累积；在所述第二循环液的tmah浓度满足所述第二预设范围的情况下，输出第二目标液体。

3、在本发明的一个实施例中，所述氧化组件的淡水入口与所述第一循环组件的一号出口相连通，以接收所述目标淡水；所述目标淡水携带目标温度范围的显热，所述显热是所述电渗析组件进行循环电渗析所产生的；所述氧化组件的臭氧入口用于接收臭氧；所述氧化组件内设置有非均相铁基催化剂，所述非均相铁基催化剂的表面催化与所述臭氧的强氧化协同，对所述目标淡水中的tmah进行氧化降解，所述显热维持氧化反应温度，得到所述第一目标液体。

4、在本发明的一个实施例中，还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器用于接收氧气并产生所述臭氧；所述氧化组件的臭氧入口与所述臭氧发生器的臭氧出口相连通，以接收所述臭氧。

5、在本发明的一个实施例中，还包括调质组件；所述调质组件的入口与所述电渗析组件的气体出口相连通，以接收含氧气体进行调质，并得到所述氧气；所述调质组件的出口与所述臭氧发生器的氧气进口相连通，以输出所述氧气；其中，所述含氧气体是所述电渗析组件的氧化反应所产生的。

6、在本发明的一个实施例中，所述调质组件包括气液分离器、干燥器和过滤器；所述气液分离器的入口与所述电渗析组件的气体出口相连通，以接收所述含氧气体并进行气液分离，输出湿润氧气；所述干燥器的入口与所述气液分离器的气体出口相连通，以接收所述湿润氧气并进行干燥，输出含杂氧气；所述过滤器的入口与所述干燥器的出口相连通，以接收所述含杂氧气并进行过滤，输出所述氧气；所述臭氧发生器的氧气进口与所述过滤器的出口相连通。

7、在本发明的一个实施例中，所述电渗析组件包括循环子组件、阳极子组件和阴极子组件；所述循环子组件用于接收所述显影废液、tmah浓度高于所述第一预设范围的所述第一循环液和tmah浓度低于所述第二预设范围的所述第二循环液；所述阳极子组件和所述阴极子组件分别设置在所述循环子组件的两侧；所述阳极子组件用于通电并发生氧化反应，以产生所述含氧气体；所述阴极子组件用于通电并发生还原反应，以配合所述阳极子组件，使所述循环子组件中的四甲基铵阳离子向所述阴极子组件的方向迁移，使氢氧根阴离子向所述阳极子组件的方向迁移，并产生热量，得到所述第一循环液和所述第二循环液。

8、在本发明的一个实施例中，所述循环子组件包括多个阳离子交换膜和多个阴离子交换膜；沿所述阳极子组件和所述阴极子组件的排列方向，多个所述阳离子交换膜和多个所述阴离子交换膜交替排列，相邻的两个交换膜之间具有第一水室或者第二水室；所述第一水室用于接收所述显影废液和tmah浓度高于所述第一预设范围的所述第一循环液，所述第一水室的出口与所述第一循环组件的入口相连通；所述第二水室用于接收tmah浓度低于所述第二预设范围的所述第二循环液，所述第二水室的出口与所述第二循环组件的入口相连通。

9、在本发明的一个实施例中，所述非均相铁基催化剂为三氧化二铁或四氧化三铁负载于活性炭上的催化剂。

10、在本发明的一个实施例中，所述非均相铁基催化剂中铁的负载量为1wt%至10wt%。

11、在本发明的一个实施例中，所述非均相铁基催化剂的催化剂粒径为0.1mm至10mm。

12、在本发明的一个实施例中，所述非均相铁基催化剂设置为固定床或流化床式结构。

13、在本发明的一个实施例中，所述目标温度范围为30℃至40℃。

14、在本发明的一个实施例中，所述第一循环组件包括第一水箱、第一分流器和第一浓度检测器；所述第一水箱用于接收所述显影废液，所述第一水箱的出口与所述电渗析组件中第一水室的入口相连通；所述第一分流器的入口与所述第一浓度检测器的出口相连通，所述第一分流器的一号出口与所述氧化组件的淡水入口相连通，所述第一分流器的二号出口与所述第一水箱的入口相连通；所述第一浓度检测器的入口与所述第一水室的出口相连通，所述第一浓度检测器用于检测所述第一循环液的tmah浓度；所述第一浓度检测器与所述第一分流器信号连接，在所述第一循环液的tmah浓度高于所述第一预设范围的情况下，使所述第一分流器的入口与所述第一分流器的一号出口隔断，并且所述第一分流器的入口与所述第一分流器的二号出口连通；在所述第一循环液的tmah浓度满足所述第一预设范围的情况下，使所述第一分流器的入口与所述第一分流器的一号出口连通，并且所述第一分流器的入口与所述第一分流器的二号出口隔断。

15、在本发明的一个实施例中，还包括纳滤器，所述纳滤器用于接收显影废液并进行截留处理；所述纳滤器的出口与所述第一水箱的入口相连通，以将经过截留处理的显影废液输入所述第一水箱。

16、在本发明的一个实施例中，所述纳滤器包括聚哌嗪酰胺复合纳滤膜，所述聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的截留分子量为250da至350da，运行压力为0.6mpa至1.0mpa。

17、在本发明的一个实施例中，所述第一预设范围为45ppm至55ppm。

18、在本发明的一个实施例中，所述第二循环组件包括第二分流器、第二浓度检测器和第二水箱；所述第二分流器的入口与所述第二浓度检测器的出口相连通，所述第二分流器的一号出口与所述第二水箱的入口相连通，所述第二分流器的二号出口用于输出所述第二目标液体；所述第二水箱的出口与所述电渗析组件中第二水室的入口相连通；所述第二浓度检测器的入口与所述第二水室的出口相连通，所述第二浓度检测器用于检测所述第二循环液的tmah浓度；所述第二浓度检测器与所述第二分流器信号连接，在所述第二循环液的tmah浓度低于所述第二预设范围的情况下，使所述第二分流器的入口与所述第二分流器的一号出口连通，并且所述第二分流器的入口与所述第二分流器的二号出口隔断；在所述第二循环液的tmah浓度满足所述第二预设范围的情况下，使所述第二分流器的入口与所述第二分流器的一号出口隔断，并且所述第二分流器的入口与所述第二分流器的二号出口连通。

19、在本发明的一个实施例中，所述第二预设范围为2.37wt%至2.39wt%。

20、在本发明的一个实施例中，还包括第一精制器，所述第一精制器的入口与所述氧化组件的出口相连通，以接收所述第一目标液体并进行金属离子精制，输出纯水。

21、在本发明的一个实施例中，还包括第二精制器，所述第二精制器的入口与所述第二循环组件的二号出口相连通，以接收所述第二目标液体并进行金属离子精制，输出tmah溶液。

22、第二方面，本发明还提供一种显影废液分质回收方法，应用于如上述任意一项所述的显影废液分质回收装置，包括步骤：控制电渗析组件接收显影废液，并进行循环电渗析处理，得到第一循环液和第二循环液；所述第一循环液的tmah浓度低于所述第二循环液的tmah浓度；控制第一循环组件接收所述第一循环液，并检测tmah浓度；在所述第一循环液的tmah浓度高于第一预设范围的情况下，将所述第一循环液输至所述电渗析组件中进行循环脱除；在所述第一循环液的tmah浓度满足所述第一预设范围的情况下，输出目标淡水；控制氧化组件接收所述目标淡水，并进行氧化降解tmah处理，输出第一目标液体；控制第二循环组件接收所述第二循环液，并检测tmah浓度；在所述第二循环液的tmah浓度低于第二预设范围的情况下，将所述第二循环液输至所述电渗析组件中进行循环累积；在所述第二循环液的tmah浓度满足所述第二预设范围的情况下，输出第二目标液体。

23、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

24、本发明所述的显影废液分质回收装置，设置电渗析组件对显影废液进行循环电渗析处理，得到两种tmah浓度不同的循环液。针对tmah浓度较低的第一循环液，通过第一循环组件将tmah浓度高于第一预设范围的第一循环液送回电渗析组件进行循环脱除，继续降低tmah浓度；将tmah浓度满足第一预设范围的目标淡水通过氧化组件对tmah进行氧化降解，输出第一目标液体。针对tmah浓度较高的第二循环液，通过第二循环组件将tmah浓度低于第二预设范围的第二循环液送回电渗析组件进行循环累积，继续提高tmah浓度；将tmah浓度满足第二预设范围的第二目标液体输出。如此，通过分质处理，有效实现浓度和处理方式的匹配，保证高的资源利用率，并且兼顾低的能耗和成本。