(57)【要約】【課題】クロムエッチング廃液から高純度のクロム化合物を回収し、回収後の処理液をエッチング液として再利用できるようにするとともに、セリウム（ＩＩＩ）が増加して再利用が不可能になった処理液から高純度の水酸化セリウム又は炭酸セリウムを回収してクロムエッチング液に再利用する方法を提供する。【解決手段】クロムを含有する硝酸セリウムアンモニウム溶液に、セリウム、ジルコニウム及びチタンから選ばれる少なくとも一種の水酸化物を接触させてクロムを吸着させ、ろ別によってクロムを吸着した水酸化物を除去することを特徴とするクロムエッチング廃液の処理方法、及び、さらに、クロムを除去した硝酸セリウムアンモニウム溶液とアンモニア又は炭酸アンモニウムを反応させ、セリウムを水酸化セリウム又は炭酸セリウムとして回収することを特徴とする前記クロムエッチング廃液の処理方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムを含有する硝酸セリウムアンモニウム溶液に、セリウム、ジルコニウム及びチタンから選ばれる少なくとも一種の水酸化物を接触させてクロムを吸着させ、ろ別によってクロムを吸着した水酸化物を除去することを特徴とするクロムエッチング廃液の処理方法。
【請求項２】
さらに、クロムを吸着した水酸化物をアルカリ溶液で処理し、クロム酸アルカリとしてクロムを回収し、かつ、前記水酸化物を再びクロム吸着に使用しうるようにすることを特徴とする請求項１記載のクロムエッチング廃液の処理方法。
【請求項３】
さらに、クロムを除去した硝酸セリウムアンモニウム溶液とアンモニア又は炭酸アンモニウムを反応させ、セリウムを水酸化セリウム又は炭酸セリウムとして回収することを特徴とする請求項１又は２記載のクロムエッチング廃液の処理方法。
【請求項４】
請求項１記載のクロムエッチング廃液の処理方法により得られるクロムエッチング液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硝酸セリウムアンモニウムを含有するクロムエッチング液の廃液からクロムを高純度化合物として回収して廃液をクロムエッチング液として再生させる処理方法、及びクロムを除去してもエッチング液として機能しなくなった処理液からセリウムをセリウム化合物として回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶カラーフィルターのブラックマトリックスの製造は、カラーフィルター用のガラス基板にスパッタリングなどの方法で、クロムもしくはクロム酸化物などのクロム化合物からなるクロム系薄膜を形成し、この薄膜面にポジ型の感光性樹脂を塗布した後、乾燥してレジスト膜を形成し、目的のパターンを介して活性エネルギー線照射により露光し、露光塗膜を現像してエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクに覆われていないクロム系薄膜面をエッチング液によりエッチングして、クロム系薄膜を一部除去した後、エッチングマスクを剥離、洗浄、除去してブラックマトリックスを形成する。
【０００３】
このときのエッチング液としては、硝酸セリウムアンモニウムを主体にした溶液（以下、単に硝酸セリウムアンモニウム溶液という）が用いられているが、エッチング後の廃液には３価及び４価のセリウムと６価のクロムが溶解しており、共に強酸化性の有害物質であるため廃液から除去する必要がある。
この技術としては、酸化能力を持つ４価のセリウムが存在していても６価クロムを３価クロムに還元できる亜硫酸水素ナトリウムを使用して、一部の水酸化セリウムと共に水酸化クロムを沈殿させて除去する方法（特許文献１参照）や、６価クロム及び４価セリウムをそれぞれ３価のイオンに還元し、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂に吸着させて除去する方法（特許文献２参照）が提案されているが、これらの方法では高価なセリウムを大量に廃棄することになるという問題があった。これに対し、６価クロムの還元剤に過酸化水素を用いて３価クロムとし、水酸化クロムとして沈殿、除去してセリウムを回収する方法（特許文献３参照）が提案されている。しかし上記のいずれの技術においても純度の高いクロム化合物を回収することはできず、廃液から除去されたクロムは廃棄されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５２−６８８６０号公報
【特許文献２】
特開平９−８５２６４号公報
【特許文献３】
特開平１１−２３６２１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解消し、クロムエッチング廃液から高純度のクロム化合物を回収し、かつ、クロムが除去された溶液をエッチング液として再利用できるようにするとともに、セリウム（ＩＩＩ）が増加してクロムを除去しても再利用が不可能になった処理液からは、クロムエッチング液の原料として再利用しうる高純度のセリウム化合物（水酸化セリウム又は炭酸セリウム）としてセリウムを回収する方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、下記の構成を採用することにより前記の課題の解決を可能にした。
（１）クロムを含有する硝酸セリウムアンモニウム溶液に、セリウム、ジルコニウム及びチタンから選ばれる少なくとも一種の水酸化物を接触させてクロムを吸着させ、ろ別によってクロムを吸着した水酸化物を除去することを特徴とするクロムエッチング廃液の処理方法。
（２）さらに、クロムを吸着した水酸化物をアルカリ溶液で処理し、クロム酸アルカリとしてクロムを回収し、かつ、前記水酸化物を再びクロム吸着に使用しうるようにすることを特徴とする（１）記載のクロムエッチング廃液の処理方法。
（３）さらに、クロムを除去した硝酸セリウムアンモニウム溶液とアンモニア又は炭酸アンモニウムを反応させ、セリウムを水酸化セリウム又は炭酸セリウムとして回収することを特徴とする（１）又は（２）記載のクロムエッチング廃液の処理方法。
（４）（１）記載のクロムエッチング廃液の処理方法により得られるクロムエッチング液。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の処理方法は、エッチングによりクロムイオンを含むようになった硝酸セリウムアンモニウム溶液（クロムエッチング廃液）からクロムを除去し、クロムエッチング液として再生させるものである。本発明で処理しうるクロムエッチング廃液は、クロムエッチング液中の硝酸セリウムアンモニウムのセリウム（ＩＶ）がセリウム（ＩＩＩ）に還元されることによりクロムを酸化して溶解したものであればよく、硝酸セリウムアンモニウムとクロムを含有していれば他の組成に特に制限はない。
【０００８】
クロムエッチング廃液からのクロムイオンの除去は、チタン、ジルコニウム及びセリウムから選ばれる少なくとも一種の水酸化物にクロムイオンを吸着させる、イオン交換により行われる。なお、本発明における水酸化物には、金属と水酸基からなる化合物のほか、水和酸化物（含水酸化物）、水和水酸化物、水和オキシ水酸化物も含むものとする。
チタン、ジルコニウム及びセリウムから選ばれる少なくとも一種の水酸化物の原料としては例えば以下のものがあげられる。
チタン化合物：硫酸チタン、四塩化チタン、チタンアルコキシド
ジルコニウム化合物：オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、ジルコニウムアルコキシド
セリウム化合物：塩化セリウム、硝酸セリウム、硫酸セリウム
【０００９】
イオン交換体となる水酸化物は、例えば上記化合物のアルカリ物質との中和反応、もしくはアルコキシドの加水分解によって作製することができる。
中和反応は、通常行われる方法で行うことができるが、反応中あるいは反応後、沈殿した水酸化物を５０〜１００℃で、１〜８時間維持することが好ましく、９０〜１００℃で２〜３時間維持するのがさらに好ましい。
アルコキシドの加水分解も通常の方法で行うことができるが、加水分解後、９０〜１００℃で、２〜３時間維持することが好ましい。
作製された水酸化物は、好ましくは６０〜１２０℃で乾燥する。乾燥によって一部結晶水が除かれて、含水酸化物となる。著しい結晶水の脱離を防止するため、８０℃以下で乾燥することがさらに好ましい。
【００１０】
得られた粉末はそのまま使用できるが、取り扱いを容易にするため、好ましくは直径０．５〜２ｍｍの大きさに造粒して、使用してもよい。造粒には無機、有機の公知のバインダーが使用できる。
【００１１】
クロムの回収は、まず、クロムエッチング廃液に、上記水酸化物の粉末又は造粒品を接触させることにより行う。なお、水酸化セリウムがクロムイオンを抱合する微細なコロイド粒子を形成することは、イオン交換樹脂を用いてクロム及びセリウムを含有する廃液を処理するに当たっての問題点として、上記特許文献２の３頁左上欄１〜８行に記載されているが、本発明においてはこの反応を逆に積極的に利用してクロムの回収、除去を行うものである。
イオン交換体としての水酸化物の使用量は、クロムイオン濃度１０００ｐｐｍ程度のクロムエッチング廃液１リットルに対し、粉末で好ましくは５０ｇ以上、さらに好ましくは１００〜１５０ｇである。
上記のイオン交換体のうち、セリウムの水酸化物（含水酸化物を含む）を用いることが好ましい。後述するセリウムの回収を行う場合に、より純度の高いセリウム化合物が得られるためである。
クロムイオンとイオン交換体との接触は、例えば、クロムイオンを含有する硝酸セリウムアンモニウム溶液にイオン交換体を添加し５分以上撹拌することにより行うことができる。反応温度は１０〜４０℃が好ましい。このようにしてイオン交換が行われた硝酸セリウムアンモニウム溶液をろ過し、イオン交換体とろ別することで、クロムが除かれた処理液を得ることができる。
【００１２】
上記の処理液は、その中にセリウム（ＩＶ）がエッチングに必要な濃度で残存していれば、そのままクロムエッチング液として再利用できる。セリウム（ＩＩＩ）が増加して、クロムを除いただけではエッチングに使用できない場合、クロムの除去された処理液とアンモニア水又は炭酸アンモニウムとを反応させ、セリウムを水酸化セリウム又は炭酸セリウムとして回収することができる。この反応を行う場合に、得られるセリウム化合物をクロムエッチング液の原料として使用するためには、過酸化水素水を添加して、セリウム化合物のセリウムを４価としておくことが望ましい。ここで得られた水酸化セリウム又は炭酸セリウムは、硝酸に溶解した後、硝酸セリウムアンモニウム溶液として調整し、再びクロムエッチング液とすることができる。このクロムエッチング液の組成は特に制限はないが、例えば特開２００２−１６７６８１号公報記載のクロムエッチング液の組成などがあげられる。
また、クロムイオンを除去した処理液は、純度の高いセリウム溶液となっているので、上述したセリウム化合物に加え、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸塩と反応させることにより、あるいはシュウ酸、シュウ酸塩と反応させることにより、さらにはそれらの反応物を３００℃以上で焼成することにより、この溶液から炭酸セリウム、シュウ酸セリウム、酸化セリウムなどの高純度セリウム化合物を得ることができる。
【００１３】
クロムを吸着した水酸化物は、アルカリ溶液と接触させることによりクロムイオンをクロム酸アルカリとして脱離させることができる。アルカリ溶液としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムなどの溶液があげられる。アルカリ溶液の濃度は０．２〜１Ｎが好ましい。
アルカリ溶液との接触に先立ち、水酸化物を希硝酸で洗浄して付着している硝酸セリウムアンモニウムを除いておくことが好ましい。洗浄に使用した希硝酸は、エッチング液作製の際の硝酸セリウムアンモニウムの溶解に使用することができる。
アルカリ溶液との接触方法はどのようなものでもよいが、例えば円筒にクロムを吸着した水酸化物を充填し、上部よりアルカリ溶液を流して下部より流出させる方法が、クロムイオンの脱離の終点を知るうえで効果的である（クロムイオンの脱離の終点は、クロム酸イオンの黄橙色が消失することによりわかる）。流出に使用するアルカリ溶液はアンモニア水が好ましい。この場合、流出したクロム酸アンモニウムを含有するアンモニア溶液を濃縮することにより、脱離させたクロムイオンはクロム酸アンモニウムの高純度品として回収できる。クロムを脱離させた水酸化物は、希硝酸と接触させて中和して、イオン交換体として再生させることができ、クロムエッチング廃液中のクロム吸着処理に再利用できる。
【００１４】
【実施例】
次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例中に記述した材料、組成、及び作成方法に何等限定されるものではない。
（実施例１）
クロムエッチング廃液（希釈しないで使用：クロム（ＶＩ）８３０ｐｐｍ、セリウム（ＩＶ）２．３３ｍｏｌ％、セリウム（ＩＩＩ）１．２３ｍｏｌ％）１リットルに、平均粒径０．８ｍｍに造粒した水酸化セリウム１００ｇを加え、室温で約１０分撹拌した。
この液をろ過し、クロムエッチング廃液の処理液を得た。処理液を原子吸光分析で測定したところ、クロムは検出限界（０．１ｐｐｍ）以下であった。
処理前のエッチング廃液ではエッチング時間（Ｊｕｓｔ  Ｔｉｍｅ）が９１秒であったが、クロムを除去した処理液でエッチングをしたところ７３秒（未使用のエッチング液では７０秒）という、未使用のエッチング液に近い値であり、エッチング液として使用可能であることが確認できた。
この処理液１リットルに、室温で２８％のアンモニア水２０１５ｇを撹拌しつつ滴下し、水酸化セリウムの沈殿を得た。この混合液に３５％過酸化水素水９２ｇを加え、水酸化セリウムを４価セリウムとした。得られた水酸化セリウムを洗浄し、脱水、乾燥し、水酸化セリウム６８８ｇ（回収率９３％）を得た。
クロム吸着のために使用し、ろ別された水酸化セリウム粒子は、希硝酸溶液で洗浄した後、円筒に詰めて上からアンモニア水を流して接触させ、流出したアンモニア液中のクロム酸アンモニウムは、アンモニアを蒸留によって除去し、クロムをクロム酸アンモニウム溶液として回収した（純度９５％）。水酸化セリウムは希硝酸と接触させたのち中和して、イオン交換体として再生させて回収した。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クロムエッチング廃液中のクロムイオンを高純度のクロム酸アルカリとして回収することができ、クロムエッチング液を再生させることができる。また、クロムイオンの回収に用いた水酸化物もこのときもとのイオン交換体として再生でき、クロムエッチング廃液の処理に再度使用できる。セリウム（ＩＩＩ）の増加によりクロムイオンの除去だけでは処理液がクロムエッチング液として使用できない場合、処理液から高純度のセリウム化合物（水酸化セリウム又は炭酸セリウム）を回収することができ、クロムエッチング液の作製に再利用できる。このように、本発明は、従来廃棄されていた各成分をそれぞれ再利用可能な形で回収しうるという優れた効果を奏する。