Un proceso de recuperación de compuestos de onium de soluciones de residuos o de soluciones sintéticas que contienen el compuesto onium e impurezas que incluyen impurezas de iones metálicos,

que comprende: (A) contactar la solución de residuos o la solución sintética con un colector de iones metálicos para eliminar impurezas de iones metálicos, en donde el colector de iones metálicos contiene al menos uno de: un polímero que contiene al menos una de una fracción iminofosfonato, una fracción de sulfuro, una fracción tiol, y una fracción de bipiridilo, y una fracción de iminodiacetato, y un material de separación química asistida magnéticamente; (B) cargar la solución de residuos o la solución sintética de (A) a una pila electroquímica que comprende al menos dos compartimentos, un cátodo, un ánodo y un divisor y pasar una corriente a través de la pila por lo que el compuesto de onium se regenera o produce, y (C) recuperar el compuesto de onium de la pila

Método de recuperación de hidróxidos orgánicos en soluciones de residuos.

Campo técnico

Esta invención se refiere a un método para recuperar hidróxidos orgánicos de soluciones de residuos. En particular, la invención se refiere a un proceso para recuperar hidróxidos orgánicos utilizando un colector de ión metálico y una pila electroquímica.

Antecedentes de la invención

Los hidróxidos de amonio cuaternario tal como el óxido de tetrametilamonio (TMAH) y el hidróxido tetraetilamonio (TEAH) son bases orgánicas fuertes que han sido conocidas durante muchos años. Tales hidróxidos de amonio cuaternario han descubierto una variedad de utilizaciones incluyendo el uso como licor valorado para ácidos en disolventes orgánicos y un electrolito de soporte en polarografía. Las soluciones acuosas de hidróxidos de amonio, particularmente las soluciones TMAH, han sido utilizadas de manera extensa como un procesador de fotoresists en la realización de circuitos impresos y de circuitos integrados. Por varias razones, es deseable minimizar la cantidad total del procesador utilizado en circuitos impresos y circuitos integrados. Una manera de minimizar la cantidad total de procesador de hidróxido es reutilizar el procesador de residuos. Reutilizar el procesador reduce la cantidad perdida y reduce los problemas de eliminación.

Sin embargo, el procesador de residuos contiene impurezas incluyendo impurezas iónicas e impurezas no iónicas. Impurezas Iónicas incluyen cationes como sodio, potasio, zinc, y calcio, y aniones como haluros, nitratos, nitritos, carbonatos, carboxilatos, sulfatos. Impurezas no-iónicas incluyen fotoresists, surfactantes, aminas, y otras numerosas moléculas orgánicas. El procesador de residuos también contiene unas concentraciones relativamente bajas de procesador de hidróxido. Según lo anterior permanece una necesitad continua de recuperar eficazmente procesador de hidróxido en forma utilizable con el fin de que se pueda reutilizar minimizando por ello la cantidad total de procesador utilizado en la realización de circuitos impresos y circuitos integrados.

La patente U.S 4, 714, 530 (Hale et al) describe un proceso electrolítico para preparar hidróxidos de amonio cuaternario de gran pureza que utiliza una pila conteniendo un compartimento católito y un compartimento anólito separados por una membrana de intercambio de cationes. El método incluye carga una solución acuosa de un hidróxido de amonio cuaternario al compartimento anólito, añadir agua al compartimento católito, y pasar una corriente continua a través de la pila electrolítica para producir un hidróxido de amonio cuaternario de alta pureza en el compartimento católito que es recuperado de manera posterior. La patente '530 también describe una mejora que comprende calentar el hidróxido de amonio cuaternario a una alta temperatura antes de cargar el hidróxido al compartimento anólito de la pila electrolítica.

La patente U.S 4,938,854 (Sharifian et al) también describe un proceso electrolítico para purificar hidróxidos de amonio cuaternario bajando el contenido de haluro latente. La pila electrolítica puede ser dividida en un compartimento anólito y un compartimento católito por un divisor que puede ser una membrana selectiva de anión o catión. El cátodo en el compartimento católito incluye zinc, cadmio, estaño, plomo, cobre, o titanio, o aleaciones de ellos, mercurio o amalgama de mercurio.

La patente japonesa Kokai No.60-131985 (1985) (Takahashi et al) describe un método de manufacturar un hidróxido de amonio cuaternario de alta pureza en una pila electrolítica que está dividida en una cámara de ánodo y una cámara de cátodo por una membrana de intercambio de cationes. Una solución de hidróxido de amonio cuaternario conteniendo impurezas es cargada a la cámara de ánodo y una corriente continua se suministra entre dos electrodos después de que el agua haya sido cargada a la cámara de cátodo. Hidróxido de amonio cuaternario purificado es obtenido de la cámara de cátodo. El hidróxido de amonio cuaternario purificado contiene cantidades reducidas de metales alcalinos, metales alcalino-térreos, aniones, etc.

WO-A-9936363 revela un método para la recuperación de hidróxidos de onium de soluciones conteniendo compuestos de onium.

Resumen de la invención

En una realización, la presente invención se refiere a un proceso para recuperar un compuesto de onium de soluciones de residuos o de soluciones sintéticas conteniendo el compuesto de onium como se establece en la reivindicación 1 y la reivindicación 13.

Más realizaciones de la invención son como se define en las reivindicaciones 2 a 12 y reivindicaciones 14 a 21.

Como resultado de los procesos de la invención reivindicada, pueden ser obtenidas soluciones recicladas de hidróxidos orgánicos y soluciones sintetizadas nuevas de hidróxidos y sales orgánicos en las que la concentración y la pureza es incrementada. Reciclar soluciones usadas de hidróxidos orgánicos facilita no solamente un ahorro de dinero, sino también ventajas ambientales al eliminar la necesidad de sintetizar nuevas soluciones de compuestos hidróxidos y métodos de purificación asociados caros y al reducir la toxicidad de efluentes de solución de residuos. Una cantidad mayor de agua puede ser recuperada después de que los hidróxidos orgánicos hayan sido retirados de la solución. Adicionalmente, no es necesario almacenar grandes cantidades de productos químicos. La concentración y pureza relativamente altas de las soluciones de hidróxido orgánico obtenibles vía la presente invención puede ser efectivamente utilizada en numerosas aplicaciones en donde las soluciones de hidróxido orgánico son requeridas.

Descripción de los dibujos

La figura 1 es una representación esquemática de una pila electroquímica de dos compartimentos conteniendo una pila unitaria según la presente invención.

La Figura 2 es una representación esquemática de una pila electroquímica de tres compartimentos según la invención.

La figura 3 es una representación esquemática de una pila electroquímica conteniendo un conjunto de dos pilas unitarias en una configuración monopolar.

La figura 4 es una representación esquemática de una pila electroquímica de cuatro compartimentos según la presente invención.

La figura 5 es una representación de otra pila electroquímica de cuatro compartimentos según la presente invención.

La figura 6 es una representación esquemática de una pila electroquímica conteniendo un conjunto de dos pilas unitarias según la presente invención.

La figura 7 es una representación esquemática de una pila electroquímica conteniendo un almiar de dos unidades de pilas en una configuración bipolar.

Descripción de las realizaciones preferidas

En una realización, el proceso de la presente invención es útil en la purificación de compuestos de hidróxido orgánicos tal como hidróxidos de onium. Los hidróxidos orgánicos pueden generalmente estar caracterizados por la formula

Donde A es un grupo orgánico y x es un entero igual a la valencia de A. En una realización, el compuesto de hidróxido tendría que ser soluble en una solución como agua, alcohol u otro líquido orgánico, o mezclas de ellos para permitir una tasa de recuperación útil.

En otra realización, el proceso de la presente invención es útil en la preparación de hidróxidos orgánicos a partir de sus correspondientes sales de onium, lo que a su vez, lleva a tener hidróxidos de onium más puros. Hidróxidos orgánicos incluyen hidróxidos de amonio cuaternario, hidróxidos de fosfonio cuaternario e hidróxidos de sulfonio terciario. Estos hidróxidos orgánicos pueden ser colectivamente referidos como hidróxidos de onium. Las soluciones de preparación pueden ser llamadas soluciones sintéticas (soluciones sintéticas incluyendo soluciones de hidróxidos de onium sintetizados y soluciones de sal de onium utilizadas para hacer hidróxidos de onium). Los compuestos de onium por ello incluyen hidróxidos orgánicos, hidróxidos de onium y sales de onium. En esta y otras realizaciones, la Formula A (I) anterior es un compuesto de onium, y la Formula (I) representa un hidróxido de onium.

Los hidróxidos de amonio cuaternario y de fosfonio... [Seguir leyendo]

1. Un proceso de recuperación de compuestos de onium de soluciones de residuos o de soluciones sintéticas que contienen el compuesto onium e impurezas que incluyen impurezas de iones metálicos, que comprende:

(A) contactar la solución de residuos o la solución sintética con un colector de iones metálicos para eliminar impurezas de iones metálicos, en donde el colector de iones metálicos contiene al menos uno de: un polímero que contiene al menos una de una fracción iminofosfonato, una fracción de sulfuro, una fracción tiol, y una fracción de bipiridilo, y una fracción de iminodiacetato, y un material de separación química asistida magnéticamente;

(B) cargar la solución de residuos o la solución sintética de (A) a una pila electroquímica que comprende al menos dos compartimentos, un cátodo, un ánodo y un divisor y pasar una corriente a través de la pila por lo que el compuesto de onium se regenera o produce, y

(C) recuperar el compuesto de onium de la pila.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que la concentración del compuesto de onium en la solución de residuos o la solución sintética se incrementa antes de o después de la etapa (A).

3. El proceso de la reivindicación 2, en el que la solución de residuos o la solución sintética es pretratada con por lo menos uno de ozono, carbono activado, un ánodo de alta sobretensión, y nanofiltración.

4. El proceso de la reivindicación 1, donde el colector de ión metálico comprende un material de separación química asistida magnéticamente que comprende un material magnético y al menos uno de un compuesto quelante y un compuesto de éter cíclico.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que el compuesto de onium en la solución de residuos es por lo menos un hidróxido de amonio cuaternario representado por la fórmula

en la que R1, R2, R3 y R4 son independientemente cada uno grupos alquilo que contienen de 1 a alrededor de 10 átomos de carbono, grupos arilo, o R1 y R2 son grupos alquileno que junto con el átomo de nitrógeno pueden formar un anillo heterocíclico aromático o no aromático con la condición de que el grupo heterocíclico contenga un -C=N-, R3 es el segundo enlace.

6. El proceso de la reivindicación 1, donde la solución de residuos o la solución de síntesis comprende una sal de onium.

7. El proceso de la reivindicación 1, donde el colector de ión metálico está incorporado en un proceso de extracción líquido-líquido.

8. El proceso de la reivindicación 1, en el que el compuesto es un hidróxido de onium onium y en el que el divisor comprende una membrana selectiva de catión y los iones de onium pasan a través de la membrana selectiva de catión y el hidróxido de onium se regenera o se produce.

9. El proceso de la reivindicación 8, en el que el hidróxido de onium es al menos uno de un hidróxido de amonio cuaternario, un hidróxido de fosfonio cuaternario, un hidróxido de sulfonio terciario y un hidróxido de imidizolium.

10. El proceso de la reivindicación 8, en el que la pila electroquímica comprende al menos tres compartimentos, un cátodo, un ánodo, y en orden del ánodo al cátodo, una membrana selectiva de anión y la membrana selectiva de catión, la solución de residuos o la solución sintética de (A) se carga a un compartimento formado por la membrana selectiva de anión y la membrana selectiva de catión y el hidróxido de onium se recupera de un compartimento formado por la membrana selectiva de catión y el cátodo.

11. El proceso de la reivindicación 8, en el que la pila electroquímica comprende al menos tres compartimentos, un cátodo, un ánodo y, en orden del ánodo al cátodo, una primera membrana selectiva de cationes y una segunda membrana selectiva de cationes, la solución de residuos o la solución sintética de (A) se carga a un compartimento formado por el ánodo y la primera membrana selectiva de cationes, y el hidróxido de onium se recupera de un compartimento formado por la segunda membrana selectiva de cationes y el cátodo.

12. El proceso de la reivindicación 8, en el que la solución de residuos o solución sintética también contiene un sal de onium correspondiente al hidróxido de onium.

13. Un proceso para recuperar compuestos de onium de soluciones de residuos o soluciones sintéticas que contienen el compuesto de onium e impurezas que incluyen impurezas de iones metálicos que comprende:

(A) cargar la solución de residuos o la solución sintética en una pila electroquímica que comprende por lo menos dos compartimentos, un cátodo, un ánodo y un divisor y pasar una corriente a través de la pila de modo que los iones de onium pasan a través del divisor y el compuesto de onium es regenerado o producido;

(B) recuperar la solución de compuesto de onium de la pila;

(C) contactar la solución compuesta onium con un colector de iones metálicos para eliminar las impurezas de iones metálicos, en donde el colector de iones metálicos contiene al menos uno de: un polímero que contiene al menos una fracción iminofosfonato, una fracción sulfuro, una fracción tiol, una fracción bipiridilo y una fracción iminodiacetato, y un material de separación química magnéticamente asistida, y

(D) recuperar el compuesto orgánico.

14. El proceso de la reivindicación 13, en el que el colector de iones metálicos comprende un material de separación química magnéticamente asistida y al menos uno de un compuesto quelante y un compuesto de éter cíclico.

15. El proceso de la reivindicación 13, en el que el compuesto de onium en la solución de residuos o la solución sintética es al menos un hidróxido de amonio cuaternario representado por la fórmula

en la que R1, R2, R3 y R4 son independientemente cada uno grupos alquilo que contienen de 1 a alrededor de 10 átomos de carbono, grupos arilo, o R1 y R2 son grupos alquileno que junto con el átomo de nitrógeno pueden formar un anillo heterocíclico aromático o no aromático con la condición de que el grupo heterocíclico contenga un -C=N-, R3 es el segundo enlace.

16. El proceso de la reivindicación 13, en el que el colector de iones metálicos está incorporado en un proceso de extracción líquido-líquido.

17. El proceso de la reivindicación 13, en el que el compuesto de onium es un hidróxido de onium.

18. El proceso de la reivindicación 17, en el que el hidróxido de onium es un hidróxido de amonio cuaternario, un hidróxido de fosfonio cuaternario o hidróxido de sulfonio terciario.

19. El proceso de la reivindicación 17, en el que la pila electroquímica comprende al menos tres compartimentos, un cátodo, un ánodo y, en orden del ánodo al cátodo, una membrana selectiva de aniones y una membrana selectiva de cationes, la solución de residuos o la solución sintética se carga en un compartimento formado por la membrana selectiva a aniones y la membrana selectiva de cationes y la solución de hidróxido de onium se recupera de un compartimento formado por la membrana selectiva de cationes y el cátodo.

20. El proceso de la reivindicación 17, en el que la pila electroquímica comprende al menos tres compartimentos, un cátodo, un ánodo y, en orden del ánodo al cátodo, la primera membrana selectiva de cationes y una segunda membrana selectiva de cationes, la solución de residuos o solución sintética se carga a un compartimento formado por el ánodo y la primera membrana selectiva de cationes, y la solución de hidróxido de onium se recupera de un compartimento formado por la segunda membrana selectiva de cationes y el cátodo.

21. El proceso de la reivindicación 1 o reivindicación 13, en el que el polímero es una resina quelante gelificada o de forma porosa.