$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

반도체 웨이퍼 제조공정(製造工程) 중 발생불산(發生廢酸)으로부터 $Na_{2}SiF_6$ 및 초산의 회수(回收)에 관한 연구(硏究)
Study on recovery of $Na_{2}SiF_6$ and acetic acid from waste acid produced during semiconductor wafer process 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.17 no.5 = no.85, 2008년, pp.3 - 10  

김현상 ((주)엔아이티, 대일개발(주)) ,  김주엽 (한양대학교) ,  이향숙 ((주)엔아이티, 대일개발(주)) ,  신창훈 ((주)엔아이티, 대일개발(주)) ,  김준영 ((주)엔아이티, 대일개발(주)) ,  배우근 (한양대학교) ,  안종관 (한국지질자원연구원)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

반도체 웨이퍼 제조 공정 중 발생하는 질산, 불산, 초산으로 구성된 혼산을 재활용하기 위한 연구를 수행하였다 초기에 $NaNO_3$$Na_{2}SiO_3$를 사용하여 불산을 $Na_{2}SiF_6$로 침전시켜 회수하였고, 이 때 혼산 중 불산의 농도는 초기 110g/L에서 0.5g/L로 낮아져 불산 회수율은 99.5%였다. 불산회수 후 남은 혼산의 질산과 초산의 농도는 각각 498g/L, 265g/L였고, 이 혼산을 2단계 분별증류 법에 의해 분리 회수하였다. 1단계에서는 초산을 증류하여 질산과 분리해내고, 2단계에서는 증류된 초산 중 잔류하는 미량의 질산을 제거하여 순수 초산만을 회수하였다. 회수된 초산의 농도는 약 20%였고, 최종회수율은 약 87.5%이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We researched recycle of mixed waste acids including HF, $CH_{3}COOH$, $HNO_3$ produced during semiconductor wafer process. At first, we recovered HF in form of $Na_{2}SiF_6$ by precipitation using $NaNO_3$ and $Na_{2}SiO_3$. Concentration of HF...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 1 단계에서는 질산의 공비량을 최소화하면서 초산을 최대한 증발시키는 조건을 찾기 위해 진공도와 온도를 변화시켜가면서 실험을 수행하였다. Fig.
  • 1단계 증류를 통해 원액으로부터 회수한 회수산으로부터 잔류 질산을 제거하기 위해 Oldershow column을 이용하여 탈질분별증류 공정을 수행하였다. 1단계 증류로 회수한 산의 질산, 초산의 조성은 Table 4와 같다.
  • NaNC>3의 적정 사용량을 조사하기 위해 (3)과 같은 반응식을 고려하여 1~4당량으로 NaNC)3의 양을 늘려가면서 실험하였고, 그 결과를 Fig. 4에 나타내었다.
  • SiF6로 존재한다. 가정하고 NaNC)3를 H2SiF6 혼합물을 기준으로 1~4당량으로 변화시켜가며 투입하여 (HF 6 mol당 NaNO3 2 mol 계산) 30분간 교반후 원심분리기로 10분간 처리하여 침전물과 여액을 분리하였다. 그 후 여액에 Na2SiC)3를 HF 기준으로 1~4 당량으로 변화시켜가며 투입하여 (HF 6 mol당 Na2SiO3 1 mol 계산) 30분간 교반 후 원심분리기로 10분간 처리하여 침전물과 여액을 분리하였다.
  • 두 실험 모두 일정시간마다 샘플링하여 IC분석을 통해 질산과 초산의 농도를 조사하였다.
  • 따라서, 초산의 회수율을 높이기 위해 1단계 진공증발 농축에도 Oldershow column을 이용한 분별증류 (fractional)방법과 상부에서 물을 분사하면서 Oldershow column을 이용하는 물투입 분별증류(fractional - water) 방법을 이용하여 증발공정을 수행해 보았고, 그 결과를 Fig. ISl 나타내었다.
  • 침전물은 ICP(Perkhi-Elmer 7600)로 성분분석을 하였고, XRD(Rigaku RTP 300RC)로 결정상태를 조사하였다. 또한 여액의 IC (Compact 761 :Methrom사) 분석을 통해 침전효율을 조사하였다.
  • 본 연구에서는 반도체 에칭공정에서 발생되는 초산, 질산, 불산이 함유된 폐혼산에서 1차적으로 불산을 NazSiFg로 침전시켜 회수한 후, 잔류하는 질산, 초산의 혼산으로부터 2단계 분별증류법을 이용하여 초산을 회수하는 연구를 수행하였다.
  • 이러한 이온상태에 양이온을 제공하면 K2SiF6, CaSiF6, NazSiFb와 같은 침전물을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 수처리제로써 그 활용도가 더 넓은 Na2SiF6의 형태로 불산을 침전시키기위해 NaNO;를 투입하여 식 (3)과 같은 반응을 통해 불산을 회수하였다. 또한, Si와 반응하지 않은 Free HI를 회수하기 위해 Na2SiC)3를 추가침전제로 투입하였고, 식 (4)과 같은 반응식으로 불산을 NajSiFgS.
  • 실험은 총 5회를 실시하였으며, -610 mmHg의 일정 진공압에서 증기발생량과 물 투입량을 변화시켜 가면서, 실험을 수행하였고 그 실험 조건을 Fig. 11에 나타내었고, 그 결과를 Table 5에 나타내었다.
  • 수행하였다. 증기 중 질산을 제거하기 위해 분별증류탑의 상부에서 미량의 물을 분사하면서 분별증류를 수행하였고, 물의 투입량, 증발량을 변화시켜 가면서 최적조건을.아보았다.
  • 아보았다. 증발량은 Heating Mantle의 전압변화에 따른 증기발생량을 사전에 미리 조사하여 수행하였고, 물 투입량은 Master flex 정량펌프를 이용하여물 투입량을 변화시키면서 물 투입량에 따른 영향을 조사하였다. Fig.
  • 진공압은 각각 -510 mmHg(250 torr), -610 mmHg(150 torr), -710mmHg(50torr)로 변화시키면서 진공증발실험을 수행하였고, 그 결과는 Fig. 7과 같다.
  • 질산, 불산, 초산의 혼산으로부터 불산을 회수한 후의조성 ( Table 2 참조)으로 제조한 질산과 초산의 혼합산으로부터 초산을 회수하기 위해 증발량을 80g/h로 고정하고, 진공압을 변화시키면서 증발거동을 살펴보았다. 진공압은 각각 -510 mmHg(250 torr), -610 mmHg(150 torr), -710mmHg(50torr)로 변화시키면서 진공증발실험을 수행하였고, 그 결과는 Fig.
  • 그 후 여액에 Na2SiC)3를 HF 기준으로 1~4 당량으로 변화시켜가며 투입하여 (HF 6 mol당 Na2SiO3 1 mol 계산) 30분간 교반 후 원심분리기로 10분간 처리하여 침전물과 여액을 분리하였다. 침전물은 ICP(Perkhi-Elmer 7600)로 성분분석을 하였고, XRD(Rigaku RTP 300RC)로 결정상태를 조사하였다. 또한 여액의 IC (Compact 761 :Methrom사) 분석을 통해 침전효율을 조사하였다.

대상 데이터

  • 본 기초실험에서 사용된 혼산은 2.1 실험을 통해 1차적으로 불산을 회수하고 남은 초산과 질산, 및 미량의 불산으로 구성된 혼합산을 사용하였다. 이렇게 제조된 혼합산중 초산을 회수하기 위해 2단계 분별증류법을 수행하였다.

이론/모형

  • 분별증류를 위해 Oldershow type의 분별증류 컬럼을 사용하였으며, Fig. 3에 그 자세한 구성모습을 나타내었다.
  • 1 실험을 통해 1차적으로 불산을 회수하고 남은 초산과 질산, 및 미량의 불산으로 구성된 혼합산을 사용하였다. 이렇게 제조된 혼합산중 초산을 회수하기 위해 2단계 분별증류법을 수행하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (12)

  1. Yamamoto. A., et al., 1979: Recovery Process of Nitric and Hydrofluoric Acids from Waste Pickling Solutions for stainiess steel, Nissin steel Gihou, 40, pp. 49-54 

  2. Kuylerstierna. U. and Otteryun H., 1974 : Solvent Extraction of $HNO_3$ -HF from Stainless Pickling Solutions, Proceedings from the International Solvent Extraction Conference. 3, pp. 2803-2816, Lyon, France 

  3. 이향숙, 김준영, 김주엽, 안재우, 소순섭, 정동화, 2006년 : 반도체 생산 공정에서 배출되는 폐산중 초산과 질산의 혼합산 분리를 위한 기초 연구, 한국자원리싸이클링학회 추계학술대회 (2006. 11), pp. 137-141 

  4. Yu, L., Guo, Q., Hao, J., Jiang, and Weihua, Y., 2000 : Recovery of acetic acid from dilute wastewater by means of bipolar membrane electrodialysis , Desalination, 129(3), pp. 283-288 

  5. Anasthas, H. M. and Gaikar, V. G., 2001 : Adsorption of acetic acid on ion-exchange resins in non-aqueous conditions, Reactive & functional polymers, 47(1), pp. 23-35 

  6. Tongwen, X. and Weihua, Y., 2003 : Industrial recovery of mixed acid (HF + HNO3) from the titanium spent leaching solutions by diffusion dialysis with a new series of anion exchange membranes, Journal of membrane science, 220, pp. 89-95 

  7. http://www.huchems.com/product/product_d.html?sn3 (인터넷 자료) 

  8. Hu Xinglan, Miao Wenjun, and Zhou Rongqi, 2004 : Simulation of extrative distillation of acetic acid-water, Computers and applied chemistry(China), 21(6), pp. 828-830 

  9. Zhigang Lei, Chengyue Li, Yingxia Li, and Biaohua Chen, 2004 : Separation of acetic acid and water by complex extractive distillation, Separation and Purification Technology, 36, pp. 131-138 

  10. Bock Heiko, Jimoh Mohammed, Wozny Guenter, Analysis of reactive distillation using the esterfication of acetic acid as an example, Chemical engineering&technology, 20(3), pp. 182-191 

  11. Saha B., Chopade S. P., and Mahajani S. M., 2000 : Recovery of dilute acetic acid through esterification in a reactive distillation column, Catalysis Today, 60, pp. 147-157 

  12. Seo Y. H., Nahm K. S., Hahn Y. B., Kim C. B., 1994 : Reaction kinetics of silicon etching in HF-K2Cr2O7-H2O solution, Korean J. of Chem. Eng., 11(2), p. 89-95 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로