СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ, СОДЕРЖАЩИХ ФОТОРЕЗИСТ СПФ-ВЩ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C02F1/465 C02F1/28 C02F1/66 C02F9/00 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от производства печатных плат, содержащих фоторезист СПФ-ВЩ.

Известно устройство для очистки сточных вод от производства печатных плат, содержащих фоторезист СПФ-ВЩ, содержащее корпус с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер и катодной камеры, расположенной внутри анодной камеры [патент на полезную модель РФ №138577, C02F 1/46; заявл. 28.03.2013; опубл. 20.03.2014.].

Недостатком данного устройства является недостаточная степень очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений, находящихся в сточной воде наряду с дисперсной фазой органических загрязнений.

Наиболее близким по техническому решению является способ и устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих фоторезист СПФ-ВЩ [патент РФ № 2067555, C02F 1/46, C02F 1/465 заявл. 28.04.1993; опубл. 10.10.1996].

Способ данного технического решения включает отделение дисперсной части фоторезиста из сточной воды, содержащей до 3000 мг О₂/л вещества методом предварительной электрохимической обработки в диафрагменном электролизере путем подкисления до pH 2-4 в анодной камере электролизера в присутствии Na₂SO₄, вводимого в количестве 100-500 мг/л и последующего электрофлотационного извлечения в присутствии анионного флокулянта.

Устройство технического решения содержит корпус, разделенный на секцию предварительной электрообработки воды, выполненную в виде диафрагменного электролиза с использованием ионообменной мембраны и снабженного патрубками для ввода и вывода сточной воды, и секцию электрофлотационной очистки с размещенным в ней комплектом нерастворимых горизонтальных электродов и оборудованную патрубком для вывода очищенной воды и шламосборником, причем обе секции отделены переливной перегородкой, при этом диафрагменный электролизер с центральной анодной камерой, дополнительно снабжен второй ионообменной мембраной, расположенной параллельно первой, которые образуют две расположенные симметрично катодные камеры, каждая из которых снабжена патрубками ввода и вывода католита, причем в качестве ионообменных мембран используются катионообменные мембраны.

Данное техническое решение позволяет извлекать дисперсную фазу фоторезиста СПФ-ВЩ со степенью извлечения до 100 %. Недостатком данного метода является недостаточная степень очистки сточных вод от растворенной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ, находящейся в сточной воде наряду с дисперсной фазой фоторезиста СПФ-ВЩ.

Технической задачей и результатом, на решение которых направлены заявляемые способ и устройство является повышение степени очистки сточных вод от растворенной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ, находящейся в сточной воде наряду с дисперсной фазой фоторезиста СПФ-ВЩ, что позволяет повысить общую степень очистки сточных вод от фоторезиста СПФ-ВЩ.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе сточную воду, содержащую фоторезист СПФ-ВЩ обрабатывают в секции предварительной водоподготовки серной кислотой до рН 2-4, последовательно вводят активированные угли БАУ-А (ГОСТ 6217-74) при массовом соотношении содержания фоторезиста СПФ-ВЩ к вводимому реагенту 1: [0,3-0,5], органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении фоторезиста СПФ-ВЩ к введенному флокулянту по основному веществу 1: [0,002-0,003], далее проводят электрофлотационное извлечение дисперсной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ в секции электрофлотационной очистки. Устройство для реализации способа содержит корпус, разделенный переливной перегородкой высотой 0,85-0,95 от высоты секции электрофлотационной очистки, на секцию предварительной водоподготовки, снабженную патрубком для ввода сточной воды и секцию электрофлотационной очистки, снабженную патрубком для вывода очищенного стока, пеносборником и пеносборным устройством, регулируемым приводом, которая разделена на две секции, каждая из которых снабжена комплектом нерастворимых горизонтальных гребенчатых электродов. При этом секция предварительной водоподготовки выполнена в виде реактора смешения, содержащего центробежный насос, дозаторы БАУ-А, серной кислоты и органического флокулянта, а секция электрофлотационной очистки разделена поперечной перегородкой на две равные части, причем соотношение объемов секции предварительной водоподготовки и секции электрофлотационной очистки составляет 1:3.

Способ реализуется с помощью устройства, представленного на фигуре 1.

Устройство состоит из корпуса 1, разделенного переливной перегородкой 2 на секцию предварительной водоподготовки 3 - реактор смешения, оборудованный инжекционным устройством, включающим центробежный насос 4, дозатор БАУ-А 5 и секцию электрофлотационной очистки 6.

Реактор смешения снабжен патрубками для ввода очищаемого раствора 7, дозаторами для ввода серной кислоты 8, и органического флокулянта 9.

Секция электрофлотационной очистки разделена поперечной перегородкой 10 на две независимые секции, в каждой из которых размещен комплект нерастворимых горизонтальных гребенчатых электродов 11 и имеются патрубки для вывода очищенной воды через боковой карман 12. С противоположенного от секции предварительной водоподготовки торца секции электрофлотационной очистки находится пеносборник 13. В верхней части, расположенной выше уровня воды, смонтировано пеносборное устройство 14, регулируемое приводом 15.

Устройство работает следующим образом.

Сточная вода, содержащая компоненты светочувствительного слоя воднощелочного фоторезиста СПФ-ВЩ, поступает через патрубки подачи очищаемого стока 7 в секцию предварительной водоподготовки 3.

Через дозатор 8 подается раствор 30% серной кислоты, доводя рН до оптимальных значений рН 2-4, соответствующих изоэлектрическому состоянию частиц, и вблизи которых наиболее эффективно протекают процессы электрофлотации дисперсной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ пузырьками кислорода и водорода. С помощью дозатора 5 в раствор подается порошок активного угля марки БАУ-А. Через дозатор 9 подается органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС. Происходит интенсивное перемешивание раствора с помощью центробежного насоса 4.

Далее, сточная вода, содержащая растворенную и дисперсную фазу фоторезиста СПФ-ВЩ, переливается через перегородку 2 и поступает в секцию электрофлотационной очистки 6, где под действием газов (водорода и кислорода), образующихся при электролизе воды, который обеспечивают нерастворимые горизонтальные гребенчатые электроды 11 (анод и катод), происходит процесс разделения сточной воды и частиц дисперсной фазы фоторезиста. Последние поднимаются к поверхности воды и образуют там пенный слой (флотошлам). Очищенный сток удаляется через боковой карман 12, обеспечивающий постоянный уровень заполнения аппарата жидкостью.

Всплывшая в процессе электрофлотации на поверхность раствора дисперсная фаза фоторезиста СПФ-ВЩ формируется в пену, которая удаляется пеносборным устройством 14 в сборник пены 13 и далее выводится из устройства.

При установленном в секции предварительной водоподготовки pH 2,0-4,0 происходит наиболее полное образование дисперсной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ.

Добавляемый активный уголь БАУ-А (ГОСТ 6217-74) представляет собой гранулированный порошок с фракцией ≤0,1 мм с сильно выраженной пористостью, получаемый методом пиролиза древесины березы - разложения под воздействием высоких температур в ретортах и печах без доступа воздуха. БАУ-А обладает развитой микропористой структурой и отличными впитывающими свойствами.

При взаимодействии порошка активного угля БАУ-А с обрабатываемой системой происходит адсорбция растворенной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ на микропорах активного угля. Причем активный уголь БАУ-А поглощает растворенную фазу фоторезиста СПФ-ВЩ всем своим объёмом под действием как адсорбционных, так и капиллярных сил.

Таким образом в секции предварительной водоподготовки происходит значительное уменьшение концентрации растворенной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ, которая переходит в дисперсную и далее извлекается в секции электрофлотационной очистки. Использование инжекции дополнительно повышает степень контакта фаз фоторезиста СПФ-ВЩ и активного угля БАУ-А.

В присутствии органического флокулянта полиакриламида гранулированного сульфатного ПАА-ГС происходит увеличение размеров взвешенных частиц за счет их слипания и образования агломератов. Это способствует повышению эффективности захвата агломератов газовыми пузырьками и образованию устойчивых комплексов агломераты частиц - пузырьки газов, что приводит к увеличению степени электрофлотационного извлечения.

Преимущество поперечной перегородки в секции электрофлотационной очистки заключается в том, что возможно последовательно организовать турбулентный и ламинарный режимы перемешивания с целью повышения эффективности извлечения активных углей, сорбировавших растворимую часть фоторезиста СПФ-ВЩ и его нерастворимой части.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Сточная вода операции снятия фоторезиста СПФ-ВЩ, характеризуемая показателями ХПК=1000 мг О₂/л и pH 10, подается в аппарат на обработку. Объем секции предварительной водоподготовки и секции электрофлотационной очистки составляет 1,0:3,0 л, что соответствует отношению 1:3. Расход жидкости - 2 л/ч. Соотношение фоторезиста СПФ-ВЩ к активированному углю БАУ-А, органическому флокулянту полиакриламиду гранулированному сульфатному (ПАА-ГС) составляет [1]:[0,4:0,003]. Объемная плотность тока в секции электрофлотационной очистки - 0,180 А/л. Остаточное содержание СПФ-ВЩ на выходе из установки соответствует 12 мг О₂/л, то есть степени извлечения - 98,8%.

Пример 2. Сточная вода операции проявления фоторезиста СПФ-ВЩ, характеризуемая показателями ХПК=1000 мг О₂/л и pH 10, подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости - 2,5 л/ч. Соотношение фоторезиста СПФ-ВЩ к активированному углю БАУ-А, органическому флокулянту полиакриламиду гранулированному сульфатному (ПАА-ГС) составляет [1]:[0,4:0,002]. Объемная плотность тока в секции электрофлотационной очистки - 0,09 А/л. Остаточное содержание СПФ-ВЩ на выходе из установки соответствует 15 мг О₂/л, то есть степени извлечения - 98,5%.

Пример 3. Сточная вода операции проявления фоторезиста СПФ-ВЩ, характеризуемая показателями ХПК=500 мг О₂/л и pH 10, подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости - 2,1 л/ч. Соотношение фоторезиста СПФ-ВЩ к активированному углю (БАУ-А), органическому флокулянту полиакриламиду гранулированному сульфатному (ПАА-ГС) составляет [1]:[0,3:0,002]. Объемная плотность тока в секции электрофлотационной очистки - 0,135 А/л. Остаточное содержание СПФ-ВЩ на выходе из установки соответствует 6,5 мг О₂/л, то есть степени извлечения - 98,7%.

В таблице 1 представлены экспериментальные данные по степени извлечения фоторезиста СПФ-ВЩ при различных исходных концентрациях фоторезиста СПФ-ВЩ, соотношениях фоторезиста СПФ-ВЩ к активированному углю (БАУ-А), органическому флокулянту полиакриламиду гранулированному сульфатному (ПАА-ГС), объемных плотностях тока в электрофлотаторе.

В таблице 2 представлены сравнительные результаты заявляемого и известного технических решений.

Таким образом, реализация предлагаемого способа и устройства позволяет значительно увеличить степень извлечения фоторезиста СПФ-ВЩ с 78,5 - 80,8% до 97,7 - 99,0%, что на 18,2 - 19,2% выше по сравнению с прототипом.

Таблица 1 Объемная плотность тока, А/л Исходная концентрация фоторезиста СПФ-ВЩ,
мг О₂ /л Степень извлечения фоторезиста СПФ-ВЩ, % в присутствии активированного угля (БАУ-А), органического флокулянта полиакриламида гранулированного сульфатного (ПАА-ГС) при различных соотношениях [СПФ-ВЩ]:[БАУ-А: ПАА-ГС] 1: 0,3:0,002 1: 0,3:0,003 1: 0,4:0,002 1: 0,4:0,003 1: 0,5:0,002 1: 0,5:0,003 0,09 500 98,3 98,5 98,6 98,7 98,5 98,4 1000 98,2 98,4 98,5 98,6 98,4 98,3 2000 98,0 98,2 98,4 98,5 98,2 98,1 3000 97,5 97,8 98,0 98,2 98,0 97,5 0,135 500 98,7 98,6 98,7 98,8 98,6 98,6 1000 98,5 98,5 98,6 98,7 98,5 98,4 2000 98,2 98,1 98,4 98,3 98,4 98,3 3000 98,1 98,0 98,3 98,3 98,2 98,1 0,180 500 98,9 98,9 99,0 99,1 99,0 98,9 1000 98,6 98,7 98,6 98,8 98,7 98,6 2000 98,3 98,4 98,5 98,6 98,5 98,3 3000 98,2 98,2 98,3 98,3 98,4 98,2 0,225 500 98,7 98,7 98,9 99,0 98,9 98,7 1000 98,4 98,5 98,7 98,8 98,7 98,6 2000 98,4 98,4 98,5 98,6 98,5 98,4 3000 98,0 98,1 98,5 98,6 98,4 98,1

Таблица 2. Способ Степень извлечения фоторезиста СПФ-ВЩ, % Объемная плотность тока, А/л 0,09 0,135 0,180 0,225 Раствор проявления Известный 78,5 80,3 78,5 80,3 Предлагаемый 98,2 98,3 99,0 98,6 Раствор снятия Известный 79,8 79,8 79,8 80,8 Предлагаемый 97,7 98,0 98,9 98,6

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от производства печатных плат, содержащих фоторезистор СПФ-ВЩ, и устройству для его осуществления. Способ заключается в том, что сточную воду, содержащую фоторезист СПФ-ВЩ, обрабатывают серной кислотой до рН 2-4. Далее последовательно вводят активированные угли БАУ-А при массовом соотношении содержания фоторезиста СПФ-ВЩ к вводимому реагенту 1:[0,3-0,5], органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении фоторезиста СПФ-ВЩ к введенному флокулянту по основному веществу 1:[0,002-0,003] с последующим электрофлотационным извлечением дисперсной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ. Устройство для очистки сточных вод содержит корпус, разделенный на секцию предварительной водоподготовки в виде реактора смешения и секцию электрофлотационной очистки. Секция предварительной водоподготовки снабжена патрубком для ввода сточной воды, центробежным насосом, дозатором БАУ-А, серной кислоты и органического флокулянта. Секция электрофлотационной очистки разделена поперечной перегородкой на две равные независимые секции, в каждой из которых размещен комплект нерастворимых горизонтальных гребенчатых электродов, и снабжена патрубком для вывода очищенного стока, пеносборником и пеносборным устройством, регулируемым приводом. Соотношение объемов секции предварительной водоподготовки и секции электрофлотационной очистки составляет 1:3. Технический результат: повышение степени извлечения фоторезиста СПФ-ВЩ как в виде растворенной фазы, так и в виде дисперсной фазы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.

1. Способ очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих фоторезист СПФ-ВЩ, электрофлотацией с нерастворимыми анодами, отличающийся тем, что раствор в секции предварительной водоподготовки обрабатывают серной кислотой до рН 2-4, последовательно вводят активированные угли БАУ-А при массовом соотношении содержания фоторезиста СПФ-ВЩ к вводимому реагенту 1:[0,3-0,5], органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении фоторезиста СПФ-ВЩ к введенному флокулянту по основному веществу 1:[0,002-0,003].

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее корпус, разделенный переливной перегородкой высотой 0,85-0,95 от высоты секции электрофлотационной очистки, на секцию предварительной водоподготовки, снабженную патрубком для ввода сточной воды и секцию электрофлотационной очистки, снабженную патрубком для вывода очищенного стока, пеносборником и пеносборным устройством, регулируемым приводом, которая разделена на две секции, каждая из которых снабжена комплектом нерастворимых горизонтальных гребенчатых электродов, отличающееся тем, что секция предварительной водоподготовки выполнена в виде реактора смешения, содержащего центробежный насос, дозаторы БАУ-А, серной кислоты и органического флокулянта, а секция электрофлотационной очистки разделена поперечной перегородкой на две равные части, причем соотношение объемов секции предварительной водоподготовки и секции электрофлотационной очистки составляет 1:3.