本发明涉及抛光液后处理领域，特别是涉及一种利用回收的硅溶胶抛光液制备硅酸的方法。
背景技术：
：硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中的分散液，属于交替溶液，硅溶胶抛光液是半导体器件、集成电路制造过程中的化学机械抛光的主要耗材，随着行业的不断发展，硅溶胶抛光液的用量逐年增大，废弃的抛光液也随之大批量产生，而如何有效处理这部分废液的一直是困扰着使用者的一大问题。硅溶胶抛光液外观呈乳白色液体，大多数为酸性或者碱性，直接排放会对环境造成严重的污染，目前厂家废弃硅溶胶抛光液的处理方法一般采用的方法为先进性酸碱中和，然后再加入絮凝剂絮凝沉淀，最后进行压滤，转变成无害的固体废料进行填埋处理。该处理方法需要较高的处理成本和专门的处理设备，且最后产生大量的固体氧化硅废料。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用回收的硅溶胶抛光液制备硅酸的方法，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用回收的硅溶胶抛光液制备硅酸的方法，包括：1)将回收的硅溶胶抛光液浓缩；2)采用碱液将浓缩液溶解；3)将溶解液稀释、过滤；4)将所得液体进行阳离子树脂交换处理；5)将所得交换液进行阴离子树脂交换处理；6)将所得交换液进行阳离子树脂交换处理，获得硅酸。本发明所提供的制备硅酸的方法中，所利用的回收的硅溶胶抛光液通常指回收的蓝宝石抛光液，回收的抛光液中，氧化硅含量一般为5～25wt％，通常还含有al2o3不溶物及硅铝配合物，具体的含量可以是0.05～0.5wt％。在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，将回收的硅溶胶抛光液浓缩至比重为1.200～1.285。在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，采用超滤的方法将回收的硅溶胶抛光液浓缩。本领域技术人员可选择合适的超滤条件对回收的硅溶胶抛光液进行浓缩，例如，采用聚砜或者聚醚材质超滤膜，截留分子量在5万-50万，循环压力范围0.1mpa-0.35mpa。在本发明一些实施方式中，所述步骤2)中，所述碱液中的碱选自氢氧化钠和/或氢氧化钾，浓缩液中的氧化硅与碱液中的碱的摩尔比为1～2。在本发明一些实施方式中，所述步骤2)中，溶解的温度为80～110℃。在本发明一些实施方式中，所述步骤3)中，使用纯水将溶解液稀释，稀释至溶液中二氧化硅含量为2～6wt％。在本发明一些实施方式中，所述步骤3)中，采用板框式压滤机、袋式过滤器或超滤器进行过滤。在本发明一些实施方式中，所述步骤3)中，板框压滤采用100目～600目的滤布，板框压滤的过滤压力为0.1-0.4mpa，袋式过滤器采用0.5μm-100μm精度滤袋，袋式过滤器的过滤压力不超过0.3mpa，超滤采用聚砜或者聚醚超滤膜，超滤的截留分子量在5万-50万，超滤的循环压力范围0.1mpa-0.35mpa。在本发明一些实施方式中，所述步骤4)中，阳离子树脂交换处理为静态交换和/或动态交换，阳离子树脂选自磺酸基苯乙烯树脂、磺酸基丙烯酸树脂、羧基苯乙烯树脂或羧基丙烯酸树脂中的一种或多种的组合。在本发明一些实施方式中，所述步骤5)中，阳离子树脂交换处理为静态交换和/或动态交换，阴离子树脂选自伯氨基苯乙烯树脂、季氨基苯乙烯树脂、仲氨基苯乙烯树脂、伯氨基丙烯酸树脂、季氨基丙烯酸树脂或仲氨基丙烯酸树脂中的一种或多种的组合。在本发明一些实施方式中，所述步骤6)中，阳离子树脂交换处理为静态交换和/或动态交换，阳离子树脂选自磺酸基苯乙烯树脂、磺酸基丙烯酸树脂、羧基苯乙烯树脂或羧基丙烯酸树脂中的一种或多种的组合。本发明所提供的制备硅酸的方法中，步骤6)阳离子树脂交换处理所得的通常为硅酸水溶液，该硅酸水溶液可以进一步被再利用，例如可以重新用于硅溶胶的生产。所述静态交换通常指将树脂与待处理的交换溶液混合置于一定的容器中进行搅拌，从而使树脂对待处理的交换溶液进行吸附，再将树脂分离的处理方法，该方法在将树脂分离后还可以对树脂上的组分进行洗脱。所述动态交换通常指将待处理的交换溶液以一定的流速通过装填有树脂的容器(例如，柱子)，从而使树脂对待处理的交换溶液进行吸附的处理方法，该方法在吸附后还可以对树脂上的组分进行洗脱。本发明所提供的利用回收的硅溶胶抛光液制备硅酸的方法采用一定的方法除掉废液中微纳米不溶物，并采用三级离子交换树脂去除废液中的过量阴阳离子，从而通过废硅溶胶抛光液制备获得了硅酸。本发明所提供的制备硅酸的方法制备获得的硅酸可以重新用于硅溶胶的生产，有效地实现了废料的循环再利用，降低了抛光液厂家的废液处理成本，很大程度上解决了目前处理废液成本高、资源浪费等问题。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。实施例1在dn50的聚丙烯塑料管中装阳离子树脂，树脂层高度1.2m，作为阳离子树脂交换柱，再生后备用。在dn50的聚丙烯塑料管中装阴离子树脂，树脂层高度1.2m，作为阴离子树脂交换柱，再生后备用。某公司使用上海新安纳电子科技有限公司一款蓝宝石抛光液sa-1201-s，原始抛光液中氧化硅含量为40％，抛光液使用后回收废液中氧化硅含量为12.6％，其中氯离子含量约为0.1％，铝离子及硅铝配合物含量约为0.1％，取该废液进行超滤浓缩至氧化硅含量为30％。取上述稀浓缩液3000g放入烧瓶，搅拌，加入氢氧化钠480g，升温至100摄氏度，至溶液澄清透明，冷却至室温得到溶解液。取部分溶解液，加入纯水稀释至氧化硅含量为4wt％，得到稀释后的溶解液，经过超滤器超滤进行净化，超滤采用聚砜超滤膜，截留分子量在18万，循环压力范围0.3mpa，取超滤透过液进行离子交换。将上述超滤透过液加入阳离子树脂交换柱，控制流速在100ml/min，得到交换液1。收集交换液1加入阴离子树脂交换柱，控制流速在60ml/min，得到交换液2；收集交换液2加入阳离子树脂交换柱，控制流速在60ml/min，得到硅酸(水溶液)。本实施例中采用的强碱为氢氧化钠，氧化硅与氢氧化钠的摩尔比为1.25:1。本实施例中所述净化方式为超滤净化，超滤采用聚砜超滤膜，截留分子量在18万，循环压力范围0.32mpa，取超滤液作为后续交换使用。本实施例中所述阳离子树脂采用pore树脂厂的pc002磺酸基丙烯酸树脂。本实施例中所述阴离子树脂采用pore树脂厂的pa301季氨基苯乙烯树脂。实施例2在dn50的聚丙烯塑料管中装阳离子树脂，树脂层高度1.2m，作为阳离子树脂交换柱，再生后备用。在dn50的聚丙烯塑料管中装阴离子树脂，树脂层高度1.2m，作为阴离子树脂交换柱，再生后备用。某公司使用上海新安纳电子科技有限公司一款蓝宝石抛光液sa-1402-ts，原始抛光液中氧化硅含量为40％，抛光液使用后回收废液中氧化硅含量为20％，其中氯离子含量约为0.06％，铝离子及硅铝配合物含量约为0.15％，取该废液进行超滤浓缩至氧化硅含量为30％。取上述稀浓缩液3000g放入烧瓶，搅拌，加入氢氧化钠400g，升温至100摄氏度，至溶液澄清透明，冷却至室温得到溶解液，溶解液采用板框过滤器进行压滤，选用200目滤布，过滤压力0.25mpa。取部分压滤后的溶解液，加入纯水稀释至氧化硅含量为4.5wt％，得到稀释后的溶解液，经过超滤器超滤进行净化，超滤采用聚砜超滤膜，截留分子量在8万，循环压力范围0.25mpa，取超滤透过液进行离子交换。将上述超滤透过液加入有阳离子树脂的交换器进行动态交换，搅拌速度300转/分钟，搅拌时间30分钟，将树脂分离后得到交换液1；收集交换液1加入阴离子树脂交换柱，控制硫酸在60ml/min，得到交换液2；收集交换液2加入阳离子树脂交换柱，控制流速在60ml/min，得到硅酸(水溶液)。本实施例中采用的强碱为氢氧化钠，氧化硅与氢氧化钠的摩尔比为1.5:1。本实施例中所述净化方式为超滤净化，超滤采用聚砜超滤膜，截留分子量在8万，循环压力范围0.25mpa，取超滤液作为后续交换使用。本实施例中所述阳离子树脂采用pore树脂厂的pc200磺酸基苯乙烯树脂。本实施例中所述阴离子树脂采用pore树脂厂的pa102伯氨基苯乙烯树脂。实施例3在dn50的聚丙烯塑料管中装阳离子树脂，树脂层高度1.2m，作为阳离子树脂交换柱，再生后备用。在dn50的聚丙烯塑料管中装阴离子树脂，树脂层高度1.2m，作为阴离子树脂交换柱，再生后备用。某公司使用上海新安纳电子科技有限公司一款蓝宝石抛光液sa-1201，原始抛光液中氧化硅含量为40％，抛光液使用后回收废液中氧化硅含量为18％，其中氯离子含量约为0.04％硫酸根离子含量月为0.02％，铝离子及硅铝配合物含量约为0.12％，取该废液进行超滤浓缩至氧化硅含量为30％。取上述稀浓缩液3000g放入烧瓶，搅拌，加入氢氧化钾509g，升温至100摄氏度，至溶液澄清透明，冷却至室温得到溶解液。取部分溶解液，加入纯水稀释至氧化硅含量为3.5wt％，得到稀释后的溶解液，经过超滤器超滤进行净化，超滤采用聚醚超滤膜，截留分子量在10万，循环压力范围0.3mpa，取超滤透过液进行离子交换。将上述超滤透过液加入阳离子树脂交换柱，控制流速在100ml/min，搅拌速度300转/分钟，搅拌时间30分钟，得到交换液1；收集交换液1加入阴离子树脂交换柱，控制硫酸在60ml/min，得到交换液2；收集交换液2加入阳离子树脂交换柱，控制流速在60ml/min，得到硅酸(水溶液)。本实施例中采用的强碱为氢氧化钾，氧化硅与氢氧化钾的摩尔比为1.65。本实施例中所述净化方式为超滤净化，超滤采用聚醚超滤膜，截留分子量在10万，循环压力范围0.3mpa，取超滤液作为后续交换使用。本实施例中所述阳离子树脂采用pore树脂厂的pc200磺酸基苯乙烯树脂。本实施例中所述阴离子树脂采用pore树脂厂的pa102伯氨基苯乙烯树脂。实施例1-3的最终制备获得的硅酸产物的阴阳离子测试结果如表1所示：表1实施例中最终制备硅酸的检测参数及阴阳离子痕量元素含量(单位ppm)实施例ph值氧化硅含量knaalfemgclso4no312.824wt％0.92.82.10.60.12.23.11.222.854.50％1.23.22.40.70.12.43.51.732.783.50％2.90.81.70.50.11.82.81.3综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12