以離子交換法處理半導體廠氫氧化四甲基銨廢液之研究

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陳衍景(Yeh-chin Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所在職專班

論文名稱

以離子交換法處理半導體廠氫氧化四甲基銨廢液之研究
(Remove TMAH From Industrial Wastewater By Ion Exchange Resin)

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摘要(中)

本研究主要為探討半導體製程廢水中所含之氫氧化四甲基銨(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 以樹脂離子交換方式處理可有效達到法規規範 < 30 ppm(竹科管理局規範)為目的進行之相關實驗研究。在研究初設實驗規劃上可分為產業界及學術界中較常用之生物及蒸餾處理模式進行評估測試，惟在實廠進行水質處理測試時都無法達到較有效改善使廢水中氫氧化四甲基銨穩定降至法規規範，檢測主要為廢水中含有濃度不均之H2O2影響，或是無法有效排除其設計之安全顧慮等。因此研究提出新的處理模式”樹脂離子交換法”進行評估，透過在學理及實驗後得到相關改善數據，進而建置系統進行水質處理測試，再透過系統回饋分析及監測儀器的建置，使廢水放流水質之氫氧化四甲基銨可穩定達到法規標準之下。
在樹脂離子交換法實驗的過程中利用，本論文先依據學理離子交換驗證樹脂對於TMA+進行離子交換機制外，還針對其可能影響去除TMAH效率之變數，如pH值、雙氧水濃度等系統相關運轉參數等進行分析監控，以求得廢水在穩定的運轉模式下氫氧化四甲基銨可有效去除，其分析所的之結論不僅驗證了此方式的可行性，有效改善半導體廠廢水外排中TMAH超標疑慮，亦將其處理後之產水運用於生物養殖，達到廢水再利用的里程碑，故其實質效益實可作為未來其他半導體業或它廠建置或運轉處裡TMAH方式的評估。

摘要(英)

Due to laws added and the consciousness upgrade of environmental for industrial wastewater in the pollution materials control. How to avoid and protect our environment from the pollution of industrial wastewater? It is very important!! High concentrations of Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) can be found in industrial wastewater from semiconductor manufacturing process. Tetramethylammonium hydroxide(TMAH) is highly toxic and corrosive, thus it have to be properly wastewater treatment processes are still not satisfactorily effective, which because oxide issue. Therefore resin is proposed to remove Tetramethylammonium hydroxide(TMAH) from wastewater ion exchange process.
In this study, ion exchange of resin process using strong acid (SAC) cation exchange resin were used to remove TMAH from wastewater solution. The solution to showed high TMA+ ion could removal to 30 ppm. Investigation on the effect of pH and H2O2 concentration was more affected, so we setting monitor system to control resin efficiency. The showing a promising and efficient capability to remove and control TMAH from wastewater.

關鍵字(中)

★ TMAH
★ 氫氧化四甲基銨
★ 樹脂
★ 離子交換
★ TMAC
★ TMA+

關鍵字(英)

★ TMAH
★ tetramethylammonium hydroxide
★ resin
★ ion-exchange
★ TMAC
★ TMA+

論文目次

目錄
目次頁次
目錄...............................................i
圖目錄.............................................iv
表目錄.............................................vi
第一章研究緣起與研究目的.............................1
1.1 研究緣起........................................1
1.1.1 問題的描述-法規的執行...........................1
1.1.2 TMAH來源原因-製程需求&產能擴充...................3
1.1.3 現行可處理機制分析..............................4
1.2 研究目的........................................5
第二章文獻回顧......................................6
2.1法規定義之細則及TMAH物化性.........................7
2.1.1法源依據.......................................7
2.1.2 TMAH化學原物料MSDS............................7
2.2 TMAH於黃光製程之流程介紹.........................10
2.3 各種TMAH處理方式之原理機制.......................15
2.3.1 蒸餾濃縮法介紹說明(回收型)......................15
2.3.2 觸媒氧化法介紹說明(消除型)......................17
2.3.3 生物處理法介紹說明(消除型)......................18
2.4 樹脂運用比對(含銅廢液處理)介紹.....................21
2.4.1 離子交換樹脂法原理介紹..........................21
2.4.2 含銅廢液以離子交換法處理介紹.....................27
第三章研究方法......................................28
3.1 研究方法與實驗流程................................28
3.1.1 研究方法.......................................28
3.1.2 研究流程與步驟.................................29
3.2 半導體廠生物處理法(不適用性測試)驗證說明.............30
3.3 離子交換樹脂法佐證實驗............................33
第四章結果與討論....................................36
4.1 離子交換法實務成效................................37
4.2 實務成效數據分析..................................39
4.3 操作條件最佳化 ...................................40
4.4 8D PDCA + 系統參數回歸因子分析....................41
4.5 成本分析 + 技術比較...............................42
第五章結論與建議....................................43
5.1 結論...........................................43
5.2 建議...........................................44
第六章參考文獻......................................45

圖目錄
圖次頁次
圖1-1 黃光機台TMAH原物料來源示意圖(三福化工).................3
圖1-2 說明Dev-1&TMAH用量逐年上升趨勢(某半導體廠).............4
圖2-1竹科管理局公告之法規..................................6
圖2-2 TMAH氫氧化四甲基銨化學結構示意圖(長春化工)..............7
圖2-3 黃光製程流程圖(紅框處為TMAH來源標示)...................9
圖2-4 晶圓片矽氧化示意圖...................................10
圖2-5 晶圓片塗佈HMDS分子結構示意圖..........................11
圖2-6 實物蒸餾濃縮法之系統圖示..............................14
圖2-7 蒸餾濃縮法示意圖.....................................15
圖2-8 TMAH觸媒氧化法流程示意圖..............................16
圖2-9 TMAH生物處理示意圖...................................19
圖2-10 樹脂離子交換程序示意圖(台灣默克).......................22
圖2-11 含銅廢液處理流程....................................26
圖3-1 生物馴養第一階段狀況..................................29
圖3-2 生物馴養第二階段狀況..................................30
圖3-3 生物馴養第三階段狀況..................................30
圖3-4 以樹脂吸附至換TMAH示意圖..............................33
圖3-5 樹脂吸附及HCl再生取代示意圖(三福化工)...................34
圖3-6 系統規劃示意圖.......................................34
圖4-1 樹脂塔規劃示意圖.....................................37
圖4-2 廢水外排TMAH讀值改善狀況..............................37
圖4-3 TMAC與pH測試.......................................39
圖4-4 8D對於雙氧水改善PDCA示意圖............................40
圖5-1 電透析原理及實物照片..................................43

表目錄
表次頁次
表1-1 竹科管理局說明新增法規條文規範..........................2
表1-2 竹科管理局新增排放標準及計費方案........................2
表1-3 現行可評估及改善之方式列表.............................4
表2-1 常見生物處理模式列表.................................17
表2-2 離子交換樹脂的選擇性優勢順序(台灣默克)..................23
表3-1 TMAH原物料金屬濃度分析...............................31
表4-1 TMAC各金屬濃度量測及pH測試...........................38
表4-2 成本分析評估........................................41
表4-3 技術分析評估........................................41
表5-1 電透析與樹脂混床比較.................................44

參考文獻

1.李展能，「 Study of the degradation mechanism of TFT-LCD organic wastewater under aerobic, anoxic and anaerobic conditions 」，2008
2.張雅閔，「 Effect of Influent TMAH Concentration on the Effluent Quality of Wastewater Treatment Plant」，2014
3.謝嘉銘，「 Study and Application of TMAH Anisotropic Wet Etching」，2000
4.三福企業，「 Introduction for TMAH Waste Treatment & Recovery」，2013
5.張雅閔，「科學園區污水處理廠中TMAH水質特性之研究」， 2014
6.林耀堅、蘇皆綸、游淞仁，「過硫酸鹽光照反應搭配二氧化鈦光觸媒降解TMAH(氫氧化四甲基銨)之研究」， 2010
7.吳昱龍，「 TMAH之危害風險認知研究」，2000
8.陳廷光、倪振鴻、陳重男，「生物薄膜與逆滲透程序應用於TFT-LCD製程廢水處理與回收再利用」， 2004
9.於幼華，「光電產業主要有機污染物對污泥馴養之影響研究」， 2008
10.黃筱涵，「以生物處理法降解含TMAH廢水之研究」，2009
11.陳廷光、陳重男、倪振鴻，「 GREEN MEMBIOR生物薄膜程序處理TFT-LCD製程有機廢水之研究」，2002
12.蕭宏，“半導體製程技術導論”，歐亞書局有限公司，2001
13.羅正忠、張鼎張譯，“半導體製程技術導論”，台北市，台灣培生
14.龍文安，“積體電路微影製程”，初版，高立出版社，1998。
15.蘇皆綸，「過硫酸鹽光照反應搭配二氧化鈦光觸媒降解TMAH(氫氧化四甲基銨)之研究」，2010
16.彭淑惠，「含TMAH廢水生物處理及生物毒性減量評估」，2013
17.施佳鋭，「Removal of Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH) from Aqueous Solution Using Ion Exchange 」，2013
18.陳賢焜、林立斌、陳宏瑋、洪鈺清、胡太龢、黃良銘，「厭氧污泥處理光電廢水之TMAH及清潔劑」，2009
19.鐘順輝，「小心!少量TMAH也會要人命，勞工安全衛生簡訊」，2008
20.陳家福、李展能、劉保文、黃良銘，「利用生物降解TFT-LCD製程有機廢水之研究利用生物降解TFT-LCD製程有機廢水之研究」，2007
21.羅家麒，“ 連續流循序批分式活性污泥好氧相曝氣控制策略之研究-線上即時監控系統攝氧率方法建置及其攝氧行為之研究 ” ，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所 (2004)。
22.卓伯全，“ 連續流循序批分式活性污泥系統好氧相即時控制策略之發展-低溶氧生物脫氮除磷程序控制技術之研究” ，博士論文，國立中央大學環境工程研究所 (2004)
23.蘇皆綸，過硫酸鹽光照反應搭配二氧化鈦光觸媒降解TMAH(氫氧化四甲基銨)之研究」，2010
24.蘇嘉明，汙水處理廠生物處理單元之效能評估」，2010
25.USEPA EPA 625/-81-007 June 1981
26.Emilie Jarde*, Laurence Mansuy, Pierre Faure, Characterization of the macromolecular organic content of sewage sludges by thermally assisted hydrolysis and methylation-gas hromatography_mass spectrometer (THM-GC/MS), J. Anal. Appl. Pyrolysis (2003)
27.Urakami, T., Kobayashi. H., Araki, H., Isolation and identification of N,N-Dimethylformamide-biodgrading bateria. Journal of fermentation and Bioengineering (1990)
28.Chang, K.-F., Yang, S.-Y., You, H.-S. and Pan, J. R. (2008). Anaerobic treatment of tetra-methyl ammonium hydroxide (TMAH) containing wastewater. IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, 21, 486-491.
29.Chen, T. K. and Chen, J. N. (2004). Combined membrane bioreactor (MBR) and reverse osmosis (RO) system for thin-film transistor-liquid crystal display TFT-LCD, industrial wastewater recycling. Water Science and Technology, 50, 99-106.
30.Chen, Y., Pan, B., Li, H., Zhang, W., Lv, L. and Wu, J. (2010). Selective Removal of Cu(II) Ions by Using Cation-exchange Resin-Supported Polyethyleneimine (PEI) Nanoclusters. Environmental Science and Technology, 44, 3508-3513.
31.Da̧browski, A., Hubicki, Z., Podkościelny, P. and Robens, E. (2004). Selective removal of the heavy metal ions from waters and industrial wastewaters by ion-exchange method. Chemosphere, 56, 91-106.
32.Hardell, H.-L. and Nilvebrant, N.-O. (1999). A rapid method to discriminate between free and esterified fatty acids by pyrolytic methylation using tetramethylammonium acetate or hydroxide. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 52, 1-14.
33.Holownia, P., Perez-Amodio, S. and Price, C. P. (2001). Effect of Poly(ethylene glycol), Tetramethylammonium Hydroxide, and Other Surfactants on Enhancing Performance in a Latex Particle Immunoassay of C-Reactive Protein. Analytical Chemistry, 73, 3426-3431.
34.Hu, T.-H., Whang, L.-M., Liu, P.-W. G., Hung, Y.-C., Chen, H.-W., Lin, L.-B., Chen, C.-F., Chen, S.-K., Hsu, S. F., Shen, W., Fu, R. and Hsu, R. (2012). Biological treatment of TMAH (tetra-methyl ammonium hydroxide) in a full-scale TFT-LCD wastewater treatment plant. Bioresource Technology, 113, 303-310.
35.Jorgensen, T. C. and Weatherley, L. R. (2003). Ammonia removal from wastewater by ion exchange in the presence of organic contaminants. Water Research, 37, 1723-1728.
36.Kelleher, B. P., Doyle, A. M., O′Dwyer, T. F. and Hodnett, B. K. (2001). Preparation and use of a mesoporous silicate material for the removal of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) from aqueous solution. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 76, 1216-1222.
37.Lin, C.-C., Yang, C.-C., Ger, J., Deng, J.-F. and Hung, D.-Z. (2010). Tetramethylammonium hydroxide poisoning. Clinical Toxicology, 48, 213-217.
38.Malekian, R., Abedi-Koupai, J., Eslamian, S. S., Mousavi, S. F., Abbaspour, K. C. and Afyuni, M. (2011). Ion-exchange process for ammonium removal and release using natural Iranian zeolite. Applied Clay Science, 51, 323-329.
39.Prahas, D., Liu, J., Ismadji, S. and Wang, M. (2012). Adsorption of Tetramethylammonium Hydroxide on Activated Carbon. Journal of Environmental Engineering, 138, 232-238.
40.Thornton, A., Pearce, P. and Parsons, S. A. (2007). Ammonium removal from solution using ion exchange on to MesoLite, an equilibrium study. Journal of Hazardous materials, 147, 883-889.
41.Tsuzaki, M. and Nakamoto, S. (1990). Biodegradation of tetramethylammonium, an ingredient of a positive photoresist developer, by bacteria isolated from activated sludge. NEC Res. Dev., 97, 8-12.

指導教授

廖述良(Shu-Liang Liaw)

審核日期

2015-7-30

推文