TFT-LCD
制造业之废溶剂回收再利用程序
一、前言
地球只有一个!这背后的含义是地球资源有限,资源应提高其使用效率;所谓的使用效率有开源与节流之
分,开源即是开发新的生产技术来提高产出率,节流则是资源的再利用
,
这种效率的提升与现在企业讲求成
本的管理模式是紧密地契合的;以前企业着重于生产量的提升,对于生产过程产生的废弃物,视为必要的
成本支出而予以废弃,如今则只要该废弃物具有些微的回收价值,会站在成本控制的角度,以各种物理或
化学的方法将其中具商业价值的成份分离出来,希望因此而能降低成本增进企业的竞争力。本文探讨
TFT-LCD
行业使用后的废溶剂处理的程序,而处理方法的选用须考虑成本、技术与污染防治诸层面,回收
的价值当然应高于投入成本,而成本的多寡会因选用的技术的差异而有所不同,但也不能纯从成本面去考
虑,否则会二次污染,那就不是再利用的本意了。
二、
TFT-LCD
行业使用的化学品
TFT-LCD
产业在生产过程无法避免地使用到许多的化学品,
由表一所列可看出,
为因应不同的制程需求而
会使用具有各种特性的化学品,其中包含酸、碱及各式各样的溶剂;酸一般是为蚀刻液,而碱为剥离剂,
这两种虽有各种不同的配比,然而其用途较为单纯,而酸碱在一般工业上除参与反应外,最大的用途是为
调整,故于再利用的去处也就单纯许多;而溶剂扮演的角色就较为多彩多姿了,从清洗、稀释到剥离各种
作用不一而足,溶剂因其具有有机物的架构,故在进行生物处理分解时有其负荷限制,因此再利用成为最
适当的回收方式。
三、进行回收前应有的措施
就如同垃圾分类一般,使用后的化学品应尽可能地予以分类,避免混雑是再利用后的产品是否有价值的第
一道关卡,虽然化学品众多在分类上会有部份须专案去探讨,但如下所罗列的通则可指出大致的方向。
(一)酸碱与有机溶剂应尽量分开。
酸碱可用于调整
pH
,但对设备具有腐蚀性;而有机溶剂对设备一般不具腐蚀性,但会因其结构而造成
pH
调整时,产生其它的副作用,如废水
COD
的负担。
(二)沸点相近之溶剂勿混存。
再利用常常以分馏法利用各溶剂的沸点差,来分离不同溶剂,而沸点相近之物质将会使分离的成本提高。
(三)避免混存易引起聚合反应之物质。
有些废溶剂虽然其大部份成份相同,但因其内含之不纯物(诸如)彼此会产生聚合反应,混存的废溶剂因
反应混存而提高其黏稠度不利泵送,有时甚至呈现布丁果冻状,无法利用。
(四)易爆物质一定要分开存放。
溶剂的闪火点原本就很低,尤其像等都是具很高蒸气压的危险物品,在操作上应使用防爆设备,故处理这
些低闪火点的溶剂与易爆物质如过氧化物之类,不要说混存,连储放都要远离。
四、再利用程序
为求再利用后产品能具商业价值,废溶剂的再利用程序必须依一套完整的处置模式,以避免因品管不周而
前功尽弃,图一则是再利用的流程。首先需了解废溶剂的组成及其包装方式,包装方式最好是以槽车来运
送,否则以小包材为包装方式,不仅增加泵送的费用,且还要处理废弃的包材,这些均会增加成本;当然
这些收集和清除应依再利用的办法提出申请,经核可后方可为之。
除非废溶剂来源及组成稳定,否则应对来料加以检验,控管其质量,无法处理者只有委外一途了;来料入
厂入仓后,纯化方法的选定,则有赖制造、研究发展及品管人员一同探讨,当然如果已是熟悉的组成,则
径行纯化程序;制造过程应有一定频率的取样动作,以确保制程无误及稳定地进行;中间制品先行泵入检
查槽,经品管检验合格后再入成品槽,此举是为避免因制程的波动,而污染了成品槽。
五、不纯物分离方法
随着不纯物范围的广泛,
分离方式也就五花八门,
而究竟应选用何种适当的方法,
则除了考虑原料组成外,
尚须视产品规格而定。就因为有众多的分离方法无法一一陈述,仅能就几种常用的制程提出介绍。
(一)共沸蒸馏(如异丙醇脱水)
利用物质本身与其它物质的共沸特性(如异丙醇与水),或加入第三物质当共沸剂用(如苯),一般共沸
蒸馏是以共沸点较低,和两物质间的低溶解度,来达到分离的预期效果;而共沸剂的添加,是用它来破坏
原来的共沸点,
苯是为常被添加的共沸剂,
但因其为毒性化学物质,
故可以其它共沸剂来替代
(
如异丙醚
)
;
利用操作压力的不同有不同的共沸点的特性,以加压或真空操作分离不纯物,也常被采用;脱水亦有选择
添加氯化钙,效果显着但须对氯化钙溶液进行再处理;至于选用何种流程,则须考虑成本、技术及环保等
因素。
(二)沸点差蒸馏(如
Stripper
)
蒸馏是利用不同物质有相异的蒸气压,也就是利用不同沸点差,以进行热交换来达成分离的目的;在
TFT-LCD
行业中最典型的例子为
Stripper
的回收再利用,使用后的
Stripper
内除了含水份外,尚有不定
量的光阻剂,而这些不纯物与
Stripper
间的沸点差很大,故用一般蒸馏即有很好的效果,只是为了降低沸
点和避免裂解,会以真空操作,在蒸馏的设计上需考虑此点。
(三)蒸发(去固成份)
去固成份可使用过滤,
但如光阻剂是溶于溶剂中,
无法以过滤取出,
须借助将溶剂蒸发后予以冷凝而回收,
蒸发的流程是一简单的化工单元,然最需费神的是如何设计蒸发器,可以简单地将黏稠的固成份取出,避
免固化于蒸发器壁,而阻碍热传效果,一般会以超大人孔设计或具备自动括除装置。
(四)沉淀(重金属去除或氟回收)
一般将酸碱值提高,就可以让金属形成不溶物,利用沉淀法予以分离,大部份的重金属在在
pH 8.0 ~ 11.0
时,其溶解度为最小,故不管是回收或要去除金属皆可使用;然由于溶剂内水含量愈少愈好,要去除溶剂
中之金属除了使用蒸馏外,尚可使应离子交换的方式。
值得一提的是,含氟化物也是利用将
pH
值调于
2 ~ 2.5
,加入控制量的钙盐,使
pH
值不超过
2.5
而产生
氟化钙沉淀,替代萤石当助熔剂使用。
六、结语
如能将废溶剂回收成使用前的原貌,当然是上上之策,如无法办到退而求其次,将之回收成一般工业用品
亦是功德一件,将废物变黄金不仅降低了企业成本,不暴殄天物,珍惜一丝一缕,善用得之不易的资源,
这是对地球及环境最大的保护。