(57)【要約】【課題】プリント配線基板洗浄廃液を固気分離することにより、廃液に含まれる有害な重金属類を固形物として取り除き、廃液を無害化する。【解決手段】プリント配線基板洗浄廃液３ａを、窒素ガス４ａと共に直線状噴射流２ａに形成し、該噴射流を真空反応タンク１の加熱したセラミック製内壁面５に、連続的もしくは断続的に衝突させて気化ガスと固形残渣物１０とに分離して回収する。タンク内で衝突後シャワー状に飛散した廃液の飛沫は、タンク内周壁に何度も接触して固気分離を繰り返す。タンク内壁面はセラミック製なので廃液から分離した固形残渣物は固着しないで壁面を流下する。分析の結果、この固形残渣物には、プリント配線基板洗浄廃液中のアルミニウム、銅、鉛、銀、水銀等の重金属類が多量に含まれていた。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板を洗浄した後の廃液を、真空反応タンクの加熱したセラミック製内壁面に向かって、連続的もしくは断続的に噴射し衝突させて気化ガスと固形残渣物とに分離し、該固形残渣物に含まれる前記廃液中の重金属類を回収するプリント配線基板洗浄廃液処理方法。
【請求項２】
プリント配線基板を洗浄した後の廃液を噴出する廃液ノズルと、該廃液ノズルの近傍に不活性ガスを供給する不活性ガスノズルとを有し、前記不活性ガスとともに前記廃液の噴射流を形成するジェット流発生装置と、セラミック製内壁を有し、内部が加熱および減圧されかつ低酸素雰囲気に維持される円筒縦型の真空反応タンクとを備え、前記ジェット流発生装置と前記真空反応タンクとを、前記廃液の噴射流が前記セラミック製内壁面にほぼ水平に衝突するように組み合わせて構成したプリント配線基板洗浄廃液処理装置。
【請求項３】
前記ジェット流発生装置は、前記廃液の直線状噴射流もしくは放射状噴射流を形成することを特徴とする請求項２に記載のプリント配線基板洗浄廃液処理装置。
【請求項４】
前記ジェット流発生装置は、前記廃液の直線状噴射流が前記真空反応タンクの内壁面に沿って斜めに衝突するように配置されていることを特徴とする請求項２〜３のうちいずれか１項に記載のプリント配線基板洗浄廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント配線基板洗浄廃液処理方法および装置に係り、特に、プリント配線基板を酸もしくはアルカリで洗浄した後の廃液から、重金属などの有害物を除去するのに好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板製造工程では、基板を酸やアルカリで洗浄した後の洗浄廃液（以下、廃液とも略称する）が排出される。この廃液には、アルミニウム、銅、鉛、銀、水銀等の人体に有害な重金属類が含有されており、除去処理なしには洗浄廃液を放流したり再利用したりできない。
【０００３】
従来、このような廃液は、限定されたｐＨ下で金属の水酸化物を作り、段階的に沈殿槽を通過させて重金属類を沈殿させ、この水酸化沈殿物は汚泥とも言われ、いわゆるポリタンク等に収納して保管場所に集積しておき、廃棄物として処分している。上澄液は消毒して放流処分等にしている。
【０００４】
廃棄物が固形物の場合の処理装置としては、特公平７−３４９０２号公報に記載の遠赤外線分解装置や、特開２００１−１６２２５６号公報に記載の断続流動式熱分解装置がある。
【０００５】
これらの例によれば、焼却灰や汚泥の固化物、あるいはプラスチックやゴム等の産業廃棄物などをるつぼに入れ、遠赤外線を用いて約１２００℃に加熱して熱分解すると、熱分解ガスと熱分解残留物としての灰が生成する。この熱分解ガスは、液化して回収したり、クリーンフィルターを通したりして、無害化して外部に放出し、また、熱分解により生成した灰は、固形物にして建材等として再利用することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術で、プリント配線基板洗浄廃液から重金属類を沈殿させて回収する方法は、沈殿槽等の大規模な装置が必要であり、処理時間が長く掛かるという欠点があった。また、処分費の高騰から、有害な重金属類の汚泥を入れたポリタンクが、野積みされたまま放置されるという問題が生じている。
【０００７】
また、上記公報に記載された処理方法は、対象が固形廃棄物であり、るつぼ内部は乾燥状態に保持され、廃液には使用できない。例えば、約１２００℃の高温のるつぼに廃液を投入すると、爆発的な反応を生じる恐れがあり危険である。そもそも上記公知例は、固形物を対象としたものであって、液体を対象としたものではない。
【０００８】
本発明の課題は、プリント配線基板洗浄廃液を固体と気体に分離することにより、廃液に含まれる有害な重金属類を固体として取り除き、廃液を無害化して迅速な処理を可能にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、プリント配線基板を洗浄した後の廃液を、真空反応タンクの加熱したセラミック製内壁面に向かって、連続的もしくは断続的に噴射し衝突させて気化ガスと固形残渣物とに分離し、該固形残渣物に含まれる前記廃液中の重金属類を回収するプリント配線基板洗浄廃液処理方法によって解決される。
【００１０】
また、本発明のプリント配線基板洗浄廃液処理装置は、プリント配線基板を洗浄した後の廃液を噴出する廃液ノズルと、該廃液ノズルの近傍に不活性ガスを供給する不活性ガスノズルとを有し、前記不活性ガスとともに前記廃液の噴射流を形成するジェット流発生装置と、セラミック製内壁を有し、内部が加熱および減圧されかつ低酸素雰囲気に維持される円筒縦型の真空反応タンクとを備え、前記ジェット流発生装置と前記真空反応タンクとを、前記廃液の噴射流が前記セラミック製内壁面にほぼ水平に衝突するように組み合わせて構成したものである。
【００１１】
本発明によれば、加熱された内壁面に接触した廃液は、熱せられた陶板や鉄板上に液体をたらすと瞬時に沸騰して蒸気が発生し固形残渣が残るのと同様に、瞬時に沸騰してガスと固形残渣物とに分離する。分離した固形残渣物はタンク内壁面に付着して流下し、分離しきれなかった廃液は飛沫となってシャワー状に飛散する。
【００１２】
シャワー状になっって落下する飛沫は、タンク内周壁に何度も接触して固気分離を繰り返す。タンク内壁面はセラミック製なので、廃液から分離した固形残渣物は固着することなく壁面を流下する。このプリント配線基板洗浄廃液から分離した固形残渣物を分析した結果、アルミニウム、銅、鉛、銀、水銀等の重金属類が多量に含まれていた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、プリント配線基板を洗浄した後の洗浄廃液を直線状の噴射流にして、遠赤外線により加熱した減圧下の真空反応タンクのセラミック製内壁面に、連続的もしくは断続的に衝突させるようにしたものである。
【００１４】
廃液がタンク内壁面に衝突すると蒸気が発生し、同時に廃液に含まれているアルミニウム、銅、鉛、銀、水銀等の重金属類が、固形残渣物としてタンク内壁面に残る。こうして廃液中の重金属類を除去するようにしたものである。以下では、廃液を直線状の噴射流にして説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば拡散器を取り付けて放射状の噴射流にして内壁面に衝突させるものも本発明の範囲内である。
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のプリント配線基板洗浄廃液処理装置の一例を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図で、タンク内壁面に沿って斜めに噴射されるジェット噴射流を模式的に示した図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図で、タンク下部の排出口および斜面部を示す図である。
【００１６】
これらの図に示すように、真空反応タンク１にジェット流発生装置２がほぼ水平に、かつ、タンク１の円筒中心から偏心して内壁面に沿うように、多少斜めに取り付けられている。ジェット流発生装置２は、廃液を噴出する廃液ノズル３と、窒素ガスを供給する窒素ガスノズル４とが筒体の根元に配置されている。筒体は耐食性のあるセラミックライニング鋼管製である。真空反応タンク１は、円筒形セラミック製壁体５の外周に、ネット状の遠赤外線発生装置６を装着し、さらに遮熱材７、鋼板８、断熱材９等で被覆されている。
【００１７】
真空反応タンク１の上方にはガス排出口１１が設けられている。下方は、円形断面の一部壁面が垂直で、他の壁面がタンク内部に向かって膨らんだ凸部を有する斜面１２で構成され、下端部に向かってすぼまる漏斗形状を有している。凸状斜面１２には流下して溜まった固形残渣物１０を掻き取る可変型掻取装置１３が設けられている。また、下端部の残渣排出口１６にはロータリーバルブ１４ａが設けられている。
【００１８】
真空反応タンク１の内壁面は、遠赤外線によって内壁面温度が１００〜２００℃、好ましくは１２０〜１６０℃に加熱され、タンク内部は減圧装置１５で約０．５気圧に減圧されている。減圧する理由は、有害なガスや臭気を外部に漏らさないためである。また、できるだけ無酸素に近い状態とし、少なくとも酸素濃度は１８％以下とする。本実施形態では、廃液は予め中和して供給するが、例えば廃液が強酸性の場合、酸素濃度が高いと爆発的に酸化反応を引き起こす恐れがあるからである。
【００１９】
次に、上記プリント配線基板洗浄廃液処理装置の作用を説明する。まず、ジェット流発生装置２の廃液ノズル３に廃液が送給され、窒素ガスノズル４に窒素ガスが注入されると、これらは０．５気圧のタンク内に吸引され、廃液は周囲を窒素ガス４ａに包まれた直線状もしくは棒状の流れ（ジェット流）２ａとなって筒体内を拡散することなく移動し、タンク内壁に向かって噴射される。
【００２０】
ジェット流発生装置２から噴射した噴射流（ジェット流）２ａは、図２に示すように、拡散することなく直線状になって真空反応タンク１のセラミック製内壁面に向かって斜めに衝突する。タンク内壁面に沿うように斜めに衝突させるのは、タンク内壁に衝突した後の廃液に遠心力を与え、シャワー状に飛散する飛沫がタンク内部を旋回しながらタンク内壁に衝突するのを繰り返させるためである。また、ジェット流発生装置２を斜めに取り付けることにより、タンクに直交して取り付けた場合に比較して廃液処理装置全体の外形をコンパクトにできる。
【００２１】
加熱された内壁面に接触した廃液は、熱せられた陶板や鉄板上に液体をたらすと瞬時に沸騰して蒸気が発生し固形残渣が残るのと同様に、瞬時に沸騰してガスと固形残渣物とに固気分離する。分離した固形残渣物１０はタンク内壁面を伝わって流下し、分離しきれなかった廃液は飛沫となってシャワー状に飛散する。
【００２２】
シャワー状になった飛沫は、斜めに衝突した遠心力によりタンク内を旋回しながら落下し、タンク内周壁に何度も接触して固気分離を繰り返す。タンク内壁面はセラミック製なので、廃液から分離した固形残渣物は固着することなく壁面を流下する。一方、気化したガスはタンク上部のガス排出口１１から取り出す。
【００２３】
真空反応タンク１の鉛直な内壁面を流下した固形残渣物１０は、セラミック製内壁の一部がタンク内部に向かって膨らんだ曲面部１２上に溜まる。これを可変型掻取装置１３のワイパー状の掻取器１３ａを回転させて残渣排出口１６の方へ掻き落す。可変型掻取装置１３を装着することにより、固形残渣物１０の排出を迅速にできる。
【００２４】
曲面部１２をタンク内部に向かって膨らむ形状にする理由は、曲面の下の方になるにしたがって勾配が急になり、さらに鉛直となっているので、曲面の上の方に溜まった固形残渣物を、掻取器１３ａで僅かに移動させるだけで落下し易くなるからである。
【００２５】
シャワー状の飛沫となって落下してきた未分離の液滴は、セラミック製曲面部１２上に接触し固気分離して固形残渣物が残る。また壁面の固形残渣物も曲面部１２の上に流下してくる。これらの固形残渣物は掻取器１３ａが回転して残渣排出口１６に掻き落とす。掻取器１３ａは固形残渣物の量に応じて、回転速度が調整可能な可変型とした。
【００２６】
なお、図１では、タンク本体のセラミック製内壁面を内部に膨らんだ曲面に形成してあるが、タンク本体の内壁面を平板状斜面で形成し、その上に掻取器を設置してもよい。あるいは、上記斜面の勾配を、固形残渣物が滞留しないような勾配にすることにより、掻取装置そのものを省略することも可能である。その場合は残渣排出口１６を円筒形タンクの中心部に設けることができる。
【００２７】
こうして残渣排出口１６に掻き落とされた固形残渣物は、ロータリーバルブ１４ａを介して副真空室２５（図５）に排出される。副真空室２５の入口および出口を共にロータリーバルブ１４ａ、１４ｂとした理由は、タンク内部の気圧や雰囲気を保持するためである。
【００２８】
本発明者らの実験では、直径５０ｃｍ、高さ１．２ｍの円筒縦型真空反応タンクに、直径５ｃｍ、長さ８５ｃｍの筒型ジェット流発生装置をほぼ水平に組み合せ、セラミック製内壁面の温度を遠赤外線によって１２０〜１８０℃、真空反応タンク内を約０．５気圧に設定し、毎分３リットルのプリント配線基板洗浄廃液を直線状に噴射して壁面に衝突させ、壁面に付着した固形残渣物を調べた。本例での廃液処理量は、５０ｃｃ／秒＝３リットル／分＝１８０リットル／時間＝４３２０リットル／日となる。また、回収した固形残渣物は分析の結果、アルミニウム、銅、鉛、銀、水銀等が多量に含まれていた。
【００２９】
次に、ジェット流発生装置への廃液供給方法について説明する。図４は、ジェット流発生装置２の前段に設置された廃液供給装置２０の一例を示す構成図である。図示しないポンプから廃液が送給される配管２１の分岐部に、駆動源Ｍで駆動される円板状バルブ２０ａ、２０ｂが設置されている。バルブ２０ａはジェット流発生装置２へ廃液を供給する配管２２に設置され、バルブ２０ｂは戻り配管２３に設置されている。
【００３０】
それぞれのバルブは、配管の廃液流路方向に板面が直角に位置したときは流路を閉塞し、９０度回転して流路方向に平行に位置したときは開放となり廃液が流通する。バルブ２０ａとバルブ２０ｂの開閉動作は任意にできるが、本例では互いに９０度方向を変えて設定し、一方が開のときは他方が閉となるように連動させる。動作はそれぞれを９０度回転させるオン・オフ制御でよい。
【００３１】
図４に示す状態は、バルブ２０ａが開、バルブ２０ｂが閉である。したがって、送給された廃液３ａはジェット流発生装置２に供給される。逆にバルブ２０ａを閉、バルブ２０ｂを開にすると、廃液はジェット流発生装置へは流れずに戻り配管２３へ流れる。
【００３２】
この廃液供給装置を用いて、廃液３ａを連続的にジェット流発生装置２から真空反応タンク１へ供給することができるし、断続的に供給することもできる。すなわち、図のようにバルブ２０ａが開、バルブ２０ｂが閉の状態を継続すれば、廃液は連続して廃液ノズル３からジェット流発生装置２を介して真空反応タンク１へ供給される。
【００３３】
また、バルブ２０ａ、２０ｂを所定の時間間隔で、一方を開、他方を閉とする開閉をほぼ同時に繰り返すことにより、図示したように、バルブ２０ａが開でバルブ２０ｂが閉のときは、廃液は配管２２へ供給され、バルブ２０ａが閉でバルブ２０ｂが開のときは、廃液は戻り配管２３へ流れる。
【００３４】
廃液を連続的に供給することにより廃液処理量が増える。ただし、真空反応タンクのセラミック製内壁面に廃液の直線状噴射流が連続して衝突し続けるので、衝突部の内壁温度が降下する恐れがあるが、断続的に供給することにより衝突部の温度降下を防ぐことができる。なお、断続する間隔は、噴射を長く停止を短くするなど任意に可能である。
【００３５】
また本例では、直線状噴射流をタンク本体のセラミック製内壁面に直接衝突させているが、別に当て板を衝突板として内壁面に設けてもよい。この衝突板もセラミック製が好ましい。衝突板を設けることにより、直線状噴射流との衝突角度を自在に設定できるし、それにより真空反応タンク１へのジェット流発生装置２の取り付け角度も任意に設定できる。
【００３６】
以下では、本発明のプリント配線基板洗浄廃液処理装置を用いた廃液処理システムの一例を図５を参照して説明する。本システムは、（Ａ）廃液中和ユニット、（Ｂ）熱分離および固形残渣物回収ユニット、（Ｃ）不活性ガス（Ｎ２ガス）循環ユニット、（Ｄ）液体浄化ユニットの４つのユニットに分けることができる。各ユニット内およびユニット間には、それぞれの配管が適宜配設されている。
【００３７】
（Ａ）廃液中和ユニットには、プリント配線基板洗浄廃液３ａの貯留槽３０、貯留槽３０からポンプ３３により移送された廃液に、ｐＨ調整剤（例えば苛性ソーダ）を混入して所定のｐＨ（本例ではｐＨ５以上）に調整する調整槽３１、ｐＨ調整された廃液をポンプ３４により次のユニットＢに供給するための供給槽３２を備え、貯留槽３０と調整槽３１との間には流量計量器３５を設け、各槽３０、３１、３２には撹拌機３６が設置されている。
【００３８】
さらに、廃液をｐＨ調整するための苛性ソーダタンク３７と、苛性ソーダを調整槽３１へ供給するためのポンプ３８ａ、および貯留槽３０へ供給するためのポンプ３８ｂを備えている。廃液が強酸性の場合は、貯留槽３０へもｐＨ調整剤を供給するとよい。
【００３９】
（Ｂ）熱分離および固形残渣物回収ユニットには、図１で示した真空反応タンク１とジェット流発生装置２を組み合わせたプリント配線基板洗浄廃液処理装置が設置され、ジェット流発生装置２の前段には廃液供給装置２０が設置されている。これらの装置の構成および動作は図１〜図４を参照して既に詳述したので、ここでは、システム構成および対象物の流れ等について説明する。
【００４０】
ユニットＡから送給された廃液は、窒素ガスとともに真空反応タンク１内に供給されて気化ガスと固形残渣物とに分離し、気化ガスはガス排出口１１から排ガスライン２８により次のユニットＣへ送られ、一方、固形残渣物１０はロータリーバルブ１４ａから排出される。
【００４１】
ロータリーバルブ１４ａの後流側には副真空室２５が連結され、さらにロータリーバルブ１４ｂを介して回収物ホッパ２６が設置され、これらロータリーバルブをタイマー制御して固形残渣物をホッパに移送し、自然冷却により３５℃程度まで冷却する。ホッパ２６の排出口にもロータリーバルブ１４ｃが設けられ、排出された回収物は運搬車２７により搬出され、資源として再利用等がなされる。
【００４２】
副真空室２５やホッパ２６にロータリーバルブを設けたのは、真空反応タンク１内の温度や圧力等の雰囲気をできるだけ損なわないようにするためである。副真空室２５には窒素ガス排出ライン２９が接続され、窒素ガスを抜き出して排ガスライン２８の気化ガスと共にユニットＣへ送給する。
【００４３】
（Ｃ）不活性ガス循環ユニットには、不活性ガスとしてユニットＢに供給する窒素ガスのボンベ４０および減圧弁４１と、窒素ガス供給ライン４２が設けられている。また、ユニットＢから送られてくる排ガスや窒素ガスを冷却し除湿する冷却除湿装置４３、冷却除湿装置４３で乾燥させた窒素ガスを除塵するバグフィルタ４６、除塵後の窒素ガスを洗浄する洗浄器４７、洗浄後の窒素ガスを吸引し循環させる循環コンプレッサ４９、吸引した窒素ガスを窒素ガス供給ライン４２へ循環させる循環ライン５０などを備えている。
【００４４】
冷却除湿装置４３では循環コンプレッサ４９によって、ユニットＢから吸引され送られてくる排ガスや窒素ガスを冷却水４４で冷却し、真空反応タンク１で気化した液体分を再度液化してユニットＤに送り、乾燥した窒素ガスは上記したようにバグフィルタ４６で除塵し、洗浄器４７で洗浄した後、循環させて再利用する。
【００４５】
（Ｄ）液体浄化ユニットは、ユニットＣの冷却除湿装置４３で液化した処理水や、洗浄器４７の処理水などに溶存している微量の金属成分や無機質成分を除去する設備で、冷却除湿装置４３の処理水ライン４５、および洗浄器４７の処理水ライン４８を接続した受水槽５１、受水槽５１の処理水をポンプ５２で送出し、砂濾過塔５３、キレート吸着樹脂塔５４、水銀吸着樹脂塔５５等を経由させて浄化して排出する。この浄化された処理水５６はプリント配線基板の洗浄水として再利用することも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
上述のとおり本発明によれば、プリント配線基板洗浄廃液を、加熱されたセラミック製タンク内壁面に衝突させ、気化ガスと固形残渣物とに熱分離することができ、廃液に含まれる有害な重金属類を固形残渣物として取り除き、廃液を無害化して迅速な処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線基板洗浄廃液処理装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視の模式図。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視の模式図。
【図４】本発明における廃液供給装置の一例を示す説明図。
【図５】本発明を適用したプリント配線基板洗浄廃液の処理システムの一例を示す構成図。
【符号の説明】
１　真空反応タンク
２　ジェット流発生装置
３　廃液ノズル
３ａ　廃液
４　窒素ガスノズル
４ａ　窒素ガス
５　セラミック製内壁
６　遠赤外線発生装置
１０　固形残渣物
１１　ガス排出口
１２　凸状斜面
１３　可変型掻取装置
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ　ロータリーバルブ
１５　減圧装置
１６　残渣排出口
２０　廃液供給装置
３７　苛性ソーダタンク
４２　窒素ガス供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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