專利名稱：從無電鍍膜溶液中去除胺硼烷復(fù)合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從鍍液中去除胺硼烷復(fù)合物。含胺硼烷的鍍液被吸附到載體上。然后用氧化劑處理載體，將胺硼烷氧化而不會產(chǎn)生氫氣。氧化后的胺硼烷可以收集起來進行環(huán)境友好處理。
背景技術(shù)：
所謂無電鍍膜方法是無需用電使溶液中的金屬離子還原、隨后把金屬沉積到基體上。金屬離子還原及其沉積的推動力來自于溶液中的化學(xué)還原劑，諸如胺硼烷。胺硼烷通常由伯胺、仲胺或叔胺與乙硼烷以化學(xué)計量反應(yīng)來制備。美國專利3295999和3338726介紹了數(shù)種金屬鍍蓋用的胺硼烷復(fù)合物，該二專利作為參考引用于此。
胺硼烷還原劑在中性、近中性或酸性pH環(huán)境中離解產(chǎn)生大量氫氣。例如，每一摩爾二甲胺硼烷(DMAB)離解產(chǎn)生約3摩爾的氫氣。通常，當(dāng)在無電鍍膜溶液中使用DMAB時，離解是可以避免的，因為無電化學(xué)沉積溶液始終保持在高堿度的pH值。然而，沉積步驟之后用中性pH值的去離子水清洗則創(chuàng)造出了容易導(dǎo)致DMAB等還原劑破壞的條件。如果清洗站遠(yuǎn)離廢物處理站，那么就可能導(dǎo)致在通往廢物處理站的管線上造成氫氣淤積，這種情況是很危險的。在半導(dǎo)體制造業(yè)，這種清洗站遠(yuǎn)離廢物站的情況是普遍現(xiàn)象，這里使用的無電鍍鈷溶液包含胺硼烷作為還原劑，例如DMAB或二乙基胺硼烷之類的二烷基胺硼烷。典型的是，沉積站和清洗站是自動化設(shè)備的一部分，位于生產(chǎn)區(qū)即潔凈室內(nèi)。相反，廢物處理設(shè)備通常是在生產(chǎn)區(qū)或潔凈室之外，遠(yuǎn)離清洗站。
不幸的是，盡管胺硼烷復(fù)合物在無電鍍過程中是非常有用的還原劑，這些材料的處理卻存在著嚴(yán)重的環(huán)保問題。例如，硼在超過千萬分之幾(幾分之一ppm)的濃度時就會使植物中毒。因此，在那些城市循環(huán)廢水用于灌溉的地區(qū)，工業(yè)廢水中硼的存在一般是受到控制的。因此，需要一種方法用于工業(yè)過程進行胺硼烷復(fù)合物的環(huán)境友好處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于環(huán)境友好地處理無電鍍膜法所使用的胺硼烷復(fù)合物的方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種在清洗站處或靠近清洗站處從鍍液中分離胺硼烷復(fù)合物的方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種將鍍液中的胺硼烷復(fù)合物還原而避免產(chǎn)生氫氣的方法。
本發(fā)明的上述目的以及其它目的是通過以下步驟來實現(xiàn)的把含有胺硼烷復(fù)合物的鍍液輸送通過一吸附劑床；在吸附劑床上吸附胺硼烷復(fù)合物；輸送包含氧化劑的第二溶液通過吸附劑床，在其中胺硼烷復(fù)合物被氧化，形成分解產(chǎn)物；從吸附劑床洗脫包含分解產(chǎn)物的液體，并收集被洗脫的胺硼烷分解產(chǎn)物。


圖1是根據(jù)本發(fā)明從鍍液去除胺硼烷復(fù)合物的裝置示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明吸附劑床再生的裝置示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明選擇性樹脂再生的裝置示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種從無電鍍膜液中分離胺硼烷復(fù)合物的方法，從而使這些材料的處理方式對環(huán)境友好。
從圖1可以看到，來自無電鍍膜過程含有胺硼烷10的廢液被泵入含有可再生多孔吸附劑的柱子20。合適的吸附劑有聚合物樹脂、活性炭和碳分子篩之類的碳質(zhì)吸附劑材料、硅膠、氧化鋁和沸石。
較佳的聚合物吸附劑包括Rohm & Haas公司的Ambersorb-563，Ambersorb-564，Ambersorb-348-F，Ambersorb-575，Ambersorb-572，Ambersorb-1500，Dow Chemical公司的Optipore 493L，PuroliteInternational公司的Macronet MN-100，MN-200，MN-300，MN-400，MN-500，MN-600，MN-150，MN-250，MN-170樹脂，和Rohm & Haas公司的以商品名Amberlite XAD-2、Amberlite XAD-4、Amberlite XAD-16銷售的聚芳族吸附劑，及其以Amberlite XAD-7、Amberlite XAD-8的商品名銷售的丙烯酸酯基吸附劑。
當(dāng)廢液10通過吸附劑床20時，胺硼烷復(fù)合物優(yōu)先吸附在吸附劑上。洗出液30可能包括有來自電鍍過程的有毒金屬離子，如銅、鈷、鎳等。這些金屬離子可以通過在電化學(xué)池40中對洗出液30進行電解提取來回收。所得溶液可能仍含有有害有毒物質(zhì)，如硼酸鹽。為了實現(xiàn)進一步的純化，可以輸送所得溶液50通過第二吸附劑樹脂床，例如離子樹脂床60。適用的樹脂包括帶有季銨官能團的強堿性陰離子樹脂。最優(yōu)選的樹脂帶有N-甲基葡糖胺基，諸如Rohm & Haas公司銷售的Amberlite XE-243，或者Purolite Company銷售的S-108。吸附劑床60胺硼烷的飽和點或穿透點可以通過氧化還原電位(ORP)監(jiān)控器來探測。
吸附劑床20被胺硼烷復(fù)合物飽和后，可以如圖2所示進行再生。使吸附劑上的胺硼烷復(fù)合物氧化的氧化性移動相通過吸附劑床。適宜的氧化性移動相組分包括酮、醛、羧酸或酯、過氧酸、其它至少含有官能團-C＝X的有機材料，其中X＝O、S或N，及其混合物。這些組分也可能包括鹵素、臭氧、臭氧化水或臭氧飽和的水、或H2O2/氧化催化劑體系以及其混合物，特別是用于無機多孔性吸附劑的再生。為了更好地控制再生過程，氧化性組分可以溶解在水、乙醇或超臨界CO2等溶劑中。此類氧化劑實例包括，但不限于，丙酮、2-丁酮、2，4-戊二酮、乙酰乙酸甲酯以及H2O2/CH3ReO3。
優(yōu)選的移動相是丙酮或溶解于乙醇、異丙純或水等溶劑中的丙酮。優(yōu)選對胺硼烷的氧化或還原反應(yīng)呈惰性的溶劑。丙酮與胺硼烷復(fù)合物，如二甲基胺硼烷復(fù)合物，之間的氧化還原反應(yīng)如下所示，其中R＝異丙基 所得醇溶液80收集起來進行處理。用于再生處理的氧化劑重量百分?jǐn)?shù)濃度在0到100％，優(yōu)選2到4％。
再生反應(yīng)是放熱反應(yīng)。因此，包含吸附劑的容器配有夾套90以除去熱量。連接到冷凍水源的熱交換器100帶走再生過程所產(chǎn)生的熱量。較佳地，含吸附劑的容器是用對氧化性組分呈惰性的導(dǎo)熱材料制造的，如316L不銹鋼。
所得再生物溶液如果含有酸廢料，可以輸送通過選擇性樹脂60。
選擇性樹脂60的再生示于圖3。首先，一酸性溶液130被通入選擇性樹脂60，將官能團質(zhì)子化。硼酸根離子被釋放出來在酸性優(yōu)勢環(huán)境下形成硼酸。酸性洗脫劑110可以收集在罐120中重復(fù)使用。當(dāng)硼酸的濃度達到飽和點，就會以固體的形式沉淀出來。這些固體硼酸可以收集起來，或用于出售或進行處理。可以采取傾析的方法收集固體，或者收集在管道上的折疊過濾器中。
以上描述是說明性而非限制性的。有了以上揭示的內(nèi)容以及所附權(quán)利要求書，進一步的變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，它包括(a)把含有胺硼烷復(fù)合物的鍍液輸送通過一吸附劑床，(b)在吸附劑床上吸附胺硼烷復(fù)合物，(c)輸送包括氧化劑的第二溶液通過吸附劑床，在其中胺硼烷復(fù)合物被氧化，形成分解產(chǎn)物，(d)從吸附劑床洗脫包含分解產(chǎn)物的液體，及(e)收集被洗脫的胺硼烷分解產(chǎn)物。
2.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述第二溶液至少包括選自酮、醛、羧酸或酯、過氧酸、其它至少含有官能團-C＝X的有機材料，其中X＝O、S或N。
3.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述第二溶液至少包括選自鹵素、臭氧、臭氧化水或臭氧飽和的水、H2O2/氧化催化劑體系中的一個。
4.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，進一步包括從吸附劑床去除熱量。
5.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述胺硼烷復(fù)合物是二烷基胺硼烷復(fù)合物。
6.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述胺硼烷復(fù)合物選自二甲胺硼烷復(fù)合物、二乙胺硼烷復(fù)合物及其混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述胺硼烷復(fù)合物是二甲胺硼烷復(fù)合物。
8.如權(quán)利要求1所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，還包括在步驟(d)之后收集洗出液并輸送洗出液通過第二吸附劑床。
9.如權(quán)利要求8所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，還包括輸送一酸性溶液通過所述第二吸附劑床。
10.如權(quán)利要求3所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述第二溶液還包括至少選自以水、乙醇、超臨界CO2中的一種。
11.如權(quán)利要求4所述的用于從鍍液分離胺硼烷復(fù)合物的方法，其特征在于，所述第二溶液還包括至少選自以水、乙醇、超臨界CO2中的一種。
全文摘要
一種用于分離并環(huán)境友好地處理胺硼烷復(fù)合物的方法，包括吸附胺硼烷復(fù)合物到載體上，當(dāng)場在吸附劑上用氧化劑處理所吸附的胺硼烷復(fù)合物形成分解產(chǎn)物而不生成氫氣，收集分解產(chǎn)物以將其處理。
文檔編號B01D15/00GK1497063SQ03160359
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者王清民, J·揚巴瓦拉, 屯呃 申請人:波克股份有限公司