一种脱除硫酸中双氧水的设备的制作方法

本实用新型涉及一种废硫酸净化回收再利用的技术领域，尤指其技术上提供一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中废硫酸经超重力装置高速旋转得均匀分布形成悬浮的小液滴，能得到充分的紫外光照射，双氧水分解反应后产生的氧气得由抽气装置立即抽离，避免被紫外光照射后与水接触再次形成双氧水，而酸洗后的金属离子得氧化成金属氧化物可经由过滤装置滤除，如此可有效提升硫酸的纯度，达回收再利用并重复使用及改善环保问题。

背景技术：

目前晶圆的制程中，其中一道工序需要用到硫酸加双氧水进行晶圆表面的加工处理。使用过的含双氧水的废硫酸，在后续的储藏、运送和使用过程中，由于双氧水含量如果过高会突然间汽化可能会导致爆炸，为了避免发生危险所以只能将使用过后的废硫酸中的双氧水含量降至很低；然而硫酸为强酸性，去除双氧水相当困难，反应物需耐强酸。现行硫酸去除双氧水是加入盐酸进行反应，其虽可去除双氧水，但是会产生三种副产物，其一为氯离子，所以还需要达到氯离子残留标准不可高于10ppm。另一为产生氯气，所以需要氯气处理设备。再一为放热反应造成温升，必须安装热交换器将热排除。再者，为了控制氯离子残留符合标准，需要分次加入盐酸进行反应，时间也拉长到需要4至6个小时。而氯气的部分，需要用到湿式洗涤塔，还要加入液碱(naoh)，非常麻烦效率不佳，且设备成本高昂。还有一定的残存量，且稳定度也不高。而其处理后的废硫酸也作为废弃物处理掉。

目前工业上最有效的双氧水分解剂是来自动物的过氧化氢分解酶。从牛肝得到的过氧化氢酶分解速率可以到达3.2x10⁵s^-1。一些具有氧化催化能力的金属触媒，如pt、pd、mn、co、fe等离子或金属氧化物，也都对双氧水有不错的分解能力。在工业也常报导使用。

不过上述的双氧水分解剂都无法承受在硫酸质量浓度高达50％以上的水溶液中，硫酸会破坏酶，也会溶解金属，造成触媒中的有效活性成分流失。

newfront.chem.(2014)volume23,number2,pp.99-110(issn2393-2171；issn-l2393-2171)westuniversityofformer:ann.westuniv.timisoara–serieschem.issn:1224-9513「hydrogenperoxidephotolysiswithdifferentuvlightsourcesincludinganewuv-ledlightsource」文献中有提到：「实验利用紫外光(uv)分解双氧水，但低到一个程度后，双氧水无法持续被脱除，这是因为产生的氧气被紫外光(uv)照射后形成臭氧，然后再和水反应形成双氧水所致」。因此及时抽除氧气可将双氧水分解到更低的水平，如低于1ppm或无检出。

是以，针对上述现有结构所存在的问题点，如何开发一种更具理想实用性的创新结构，实消费者所殷切企盼，也系相关业者须努力研发突破的目标及方向。

有鉴于此，本实用新型设计人本于多年从事相关产品的制造开发与设计经验，针对上述的目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性的创作。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中从设备中间经过液体分布器进入的废硫酸经超重力装置高速旋转下，使废硫酸在离心力的作用下均匀分布形成悬浮的小液滴往外甩出；另由上往下设一定子装置包含一以上紫外线灯管，使均匀分布形成悬浮的小液滴能得到充分的紫外光照射，双氧水分解反应后产生的氧气得由抽气装置立即抽离，避免被紫外光照射后与水接触再次形成双氧水，而酸洗后的金属离子得氧化成金属氧化物，该氧化物因溶解度较低可透由过滤装置滤除，如此可有效提升硫酸的纯度，达回收再利用并重复使用及改善环保问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种脱除硫酸中双氧水的设备，其特征在于，包括：

一超重力装置，设有一密闭处理空间，前述密闭处理空间内由下往上设有一转子装置，前述转子装置能够往外连结一动力源并且传动200rpm以上高速旋转，前述转子装置设成数个内筛板，前述内筛板设复数内筛板孔，且各内筛板孔的孔径在5mm以下，前述密闭处理空间由上往下设有数个定子装置，其中前述定子装置包括一支以上的紫外线灯管；

一废硫酸导入管，由上往下导入至前述密闭处理空间内部的中心，前述废硫酸导入管底端设一液体分布器，可供废硫酸进入前述密闭处理空间内部；

一抽气装置，装设的一抽气管路由前述密闭处理空间上方连通至前述密闭处理空间内部；

数净化硫酸输出管，一端由前述密闭处理空间底部贯穿导通至前述密闭处理空间内部；以及

一过滤装置，装设至前述净化硫酸输出管上，前述过滤装置能够过滤掉废硫酸中氧化的金属离子形成的金属氧化物。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述紫外线灯管为波长400nm以下的uv紫外线灯管，前述紫外线灯管设置有数支，并至少设置一层，每层设有至少一支前述紫外线灯管。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述紫外线灯管设置有五层，每层设有十二支前述紫外线灯管。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述废硫酸导入管往外连接一流量计、一第一球形阀、一第一泵浦及一废硫酸储槽。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述抽气装置的前述抽气管路往外连接一气液分离槽，前述气液分离槽再分别连接一抽风机及一第二泵浦，前述第二泵浦输出侧装设一第一控制阀，一第一控制器控制前述第一控制阀，前述第一控制器装设至前述气液分离槽处，能够侦测液体水位作为开启前述第一控制阀的依据，前述第一控制阀输出侧连接至前述废硫酸储槽。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述净化硫酸输出管往外连接一液体出料暂存槽，前述液体出料暂存槽再连接一第三泵浦，前述第三泵浦输出端再接前述过滤装置，前述过滤装置再接至前述废硫酸储槽或一第二控制阀，一第二控制器装设至前述液体出料暂存槽并连线控制前述第二控制阀，以在双氧水无检测出时能够开启前述第二控制阀进行净化硫酸输出。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述动力源为一变速马达。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中：前述紫外线灯管为外罩石英玻璃的紫外线灯管。

本实用新型提供一种脱除硫酸中双氧水，包括：废硫酸液中双氧水约为5％，废硫酸液注入至设有一支以上紫外线灯管的超重力装置密闭处理空间中；在超重力装置高速旋转下，使废硫酸均匀分布形成悬浮的小液滴；另由上往下设一定子装置包含一支以上紫外线灯管，使均匀分布形成悬浮的小液滴能得到充分的灯光照射，反应后产生的氧气得由抽气装置立即抽离，避免被紫外光照射后与水接触再次形成双氧水，而酸洗后的金属离子得氧化成金属氧化物，该氧化物因溶解度较低可经由过滤装置滤除，如此可有效提升硫酸的纯度，使双氧水除到低于1ppm或无检出，达回收再利用并重复使用及改善环保问题。

有关本实用新型所采用的技术、手段及其功效，兹举一较佳实施例并配合图式详细说明于后，相信本实用新型上述的目的、构造及特征，当可由之得一深入而具体的了解。

附图说明

图1是本实用新型其一实施例的制程流程图。

图2是本实用新型其一实施例的超重力装置立体分解示意图。

图3是本实用新型其一实施例的超重力装置平面剖示图。

附图标记说明：10-超重力装置；11-密闭处理空间；12-转子装置；13-动力源；14-定子装置；141-紫外线灯管；21-废硫酸导入管；211-液体分布器；22-流量计；23-第一球形阀；24-第一泵浦；25-废硫酸储槽；30-抽气装置；31-抽气管路；32-气液分离槽；33-抽风机；34-第二泵浦；35-第一控制阀；36-第一控制器；41-净化硫酸输出管；42-液体出料暂存槽；43-第三泵浦；44-第二控制阀；45-第二控制器；50-过滤装置。

具体实施方式

本实用新型系提供一种脱除硫酸中双氧水的设备的设计。

为使对本实用新型的目的、特征及功效能够有更进一步的了解与认识，兹配合具体实施方式及图式详述如后：

参阅图1至图3所示，本实用新型提供一种脱除硫酸中双氧水的设备，包含有：

一超重力装置10，设有一密闭处理空间11，前述密闭处理空间11内由下往上设有一转子装置12，前述转子装置12得往外连结一动力源13传动200rpm以上高速旋转，前述转子装置12设成数内筛板，前述内筛板设复数内筛板孔，且孔径在5mm以下，前述密闭处理空间11由上往下设有数定子装置14，其中前述定子装置14包括一支以上的紫外线灯管141；

一废硫酸导入管21，由上往下导入至前述密闭处理空间11内部的中心，前述废硫酸导入管21底端设一液体分布器211，得供废硫酸进入前述密闭处理空间11内部；

一抽气装置30装设一抽气管路31由前述密闭处理空间11上方连通至前述密闭处理空间11内部；

数净化硫酸输出管41，一端由前述密闭处理空间11底部贯穿导通至前述密闭处理空间11内部；以及

一过滤装置50，得装设至前述净化硫酸输出管41上，前述过滤装置50得过滤掉废硫酸中因氧化的金属离子形成的金属氧化物，氧化物因溶解度较低可经过滤排除。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述紫外线灯管141可为波长400nm以下的uv紫外线灯管，前述紫外线灯管141可设置数支，根据双氧水浓度来配合处理能量进行配置，至少设置一层，每层至少一支前述紫外线灯管141。其中层数及uv紫外线灯管搭配以五层或十二支紫外线灯管141为最佳。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述废硫酸导入管21往外得连接一流量计22、一第一球形阀23、一第一泵浦24及一废硫酸储槽25。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述抽气装置30包括前述抽气管路31往外连接一气液分离槽32，前述气液分离槽32再分别连接一抽风机33及一第二泵浦34，前述第二泵浦34输出侧装设一第一控制阀35，一第一控制器36控制前述第一控制阀35，前述第一控制器36装设至前述气液分离槽32处，得侦测液体水位作为开启前述第一控制阀35的依据，前述第一控制阀35输出侧连接至前述废硫酸储槽25。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述净化硫酸输出管41得往外连接一液体出料暂存槽42，前述液体出料暂存槽42再连接一第三泵浦43，前述第三泵浦43输出端再接前述过滤装置50，前述过滤装置50再接至前述废硫酸储槽25或一第二控制阀44，一第二控制器45装设至前述液体出料暂存槽42并得连线控制前述第二控制阀44，以其双氧水检测低于1ppm或无检测出时得开启前述第二控制阀44进行净化硫酸输出。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述动力源13可为一变速马达。

所述的一种脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述紫外线灯管141可为外罩石英玻璃的紫外线灯管。

参阅图1至图3所示，废硫酸液的双氧水含量约为5％，本实用新型提供一种脱除硫酸中双氧水的设备，其制法步骤包含有：

步骤一：废硫酸液注入至设有一以上紫外线灯管141的超重力装置10密闭处理空间11中；

步骤二：超重力装置10高速旋转使废硫酸均匀分布形成悬浮的小液滴；

步骤三：悬浮的小液滴得充分经紫外光照射进行反应，反应过程中产生的氧气得通过抽气装置30立即抽离，可避免氧又再与紫外光反应产生臭氧，臭氧与水反应而再次产生双氧水；

步骤四：部分氧气可与金属离子反应产生金属氧化物，氧化物因溶解度较低，可凭借过滤装置50将金属氧化物过滤排除；

步骤五：去除双氧水净化后的硫酸液体由净化硫酸输出管41输出回收再利用。

所述的脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述步骤一、前述步骤二、前述步骤三、前述步骤四可同时进行。

所述的脱除硫酸中双氧水的设备，其中前述紫外线灯管141可为波长400nm以下的uv紫外线灯管141。

参阅图1至图3所示，废硫酸液的双氧水含量约为5％，超重力装置10在高速旋转下，得使废硫酸均匀分布形成悬浮的小液滴，由于液层变薄通过紫外光照射可完全照射到废硫酸液中的双氧水(h2o2)，促使双氧水(h2o2)迅速分解，双氧水(h2o2)分解产生后的氧气(o2)，可凭借抽气装置30立即抽除，避免产生因紫外光照射后产生的臭氧，再与水反应形成双氧水(h2o2)，且部分氧气(o2)可与金属离子反应产生金属氧化物，氧化物因溶解度较低可凭借过滤装置50将金属氧化物过滤排除。双氧水除到低于1ppm或无检出。

双氧水在紫外光照射的环境进行分解反应中，是根据下式的反应式：

2h2o2+hv→[4·oh]→2h2o+o2

详细的反应式为：

起始反应：

h2o2+hv→2·oh

传播反应：

·oh+h2o2/ho^2-→·ooh/o2+h2o

·ooh+h2o2→h2o+·oh+o2

终止反应：

2·ooh→h2o+o2

副反应：

·ooh+o2·^-+h2o→h2o2+o2+oh^-

上述反应中，o2的产生会因同时被紫外光照射产生o2·^-，而再逆反应形成h2o2，致使无法将过氧化氢完全除掉。关键点在于o2的彻底去除，可使过氧化氢浓度降到低于1ppm或无法检出。传统现有的紫外光照射方式是，紫外线灯管浸置在废硫酸液体中，在这种环境中，废硫酸液体无动能，o2无法被有效的去除。

由其上述可知，本实用新型的一种脱除硫酸中双氧水的设备，确为业界首见而符合新型专利的新颖性要件者，而其全面性的创新设计，符合新型专利的进步性要件，而其反应过程不需加入盐酸，废硫酸处理只要利用本实用新型让超重力装置产生高速旋转，使废硫酸均匀分布形成悬浮的小液滴；另由上往下设一定子装置包含一以上紫外线灯管，使均匀分布形成悬浮的小液滴能得到充分的紫外光照射，反应后产生的氧气得由抽气装置立即抽离，避免再被紫外光照射后与水接触再次形成双氧水，而酸洗后的金属离子得氧化成金属氧化物，因氧化物溶解度较低，可经由过滤装置滤除，如此可有效提升硫酸的纯度，达回收再利用并重复使用及改善环保问题，符合最佳的产业利用性。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。