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研究生:李奇威
論文名稱:以臭氧與紫外光處理半導體製造業廢水中之甲基丙烯酸甲酯
指導教授:馬鴻文馬鴻文引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:環境工程學研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:甲基丙烯酸甲酯臭氧紫外光阻劑
外文關鍵詞:MMAozoneUVresist
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本研究從半導體製造業的製程投入與污染防治遂行考量,引入高級氧化處理方法,以探討常被忽略的阻劑反應行為,採用微影製程中使用的甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate, MMA)為材料,並提供相關的實驗結果與模擬不同操作的效應,裨以增益對半導體製造業廢水使用高級氧化處理的認知與評效。
本研究首先對PMMA以臭氧處理的斷鏈分解反應進行確認,再針對甲基丙烯酸甲酯單體MMA深入探討。除研究在純水溶液環境下高級氧化處理的相關反應外,亦將MMA配製於高濃度甲醇水溶液中,以初步模擬含有大量有機溶劑的半導體製造業廢水之非純水溶液環境,茲以研究其反應現象,探尋適合的處理方法。在實驗分析後可得初步確認PMMA與臭氧反應分解成較小分子之現象。而MMA實驗結果則顯示:在純水溶液中MMA會與臭氧迅速反應、生成酸性物種、降低系統的pH值,並發生氧化還原反應、降低系統的COD;而臭氧附加紫外光照射處理亦有相同反應趨勢,但pH值、COD變化幅度較大,顯示附加紫外光照射對臭氧處理去除MMA有增加反應進行程度的效用。本研究並初步建立反應動力參數,在實驗設計條件下,推得適用之一階速率方程式描述MMA降解反應。
在甲醇模擬非純水溶液環境的實驗中,MMA的臭氧化反應會因為甲醇的干擾受到些許抑制,而使得降解速率與pH值下降趨勢略為減緩,惟大致上仍相似於純水溶液中反應行為的變化,顯示相對於甲醇,臭氧對MMA的降解反應具有較高選擇性。並由實驗結果可以得知:增加臭氧濃度可以加速MMA的降解,但不會影響反應進行的種類與機制;附加紫外光照射可以促進MMA系統之整體降解反應的進行,但是對於增加MMA降解速率的效果則並不明顯。
由臭氧與紫外光照射構成的高級氧化處理系統可以快速而深入的有效分解水中的MMA,並在初步的模擬試驗中加以證實,此結果可提供半導體製造業廢水處理新的焦點與方向,以供作進一步研究評估的基礎。
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2-1半導體製造業簡介 3
2-2半導體製造業污染概說 7
2-2-1半導體製造業污染源概說 7
2-2-1-1空氣污染發生源 8
2-2-1-2水污染發生源 8
2-2-1-3固體廢棄物發生源 12
2-2-2半導體製造業污染防治方法 12
2-3阻劑簡介 14
2-4高級氧化處理 17
2-4-1臭氧基礎物化性質 17
2-4-2臭氧自解反應 19
2-4-3臭氧與有機物的反應機制 22
2-5聚甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸甲酯使用高級氧化處理 27
2-5-1聚甲基丙烯酸甲酯的基本性質與相關反應 27
2-5-2甲基丙烯酸甲酯的基本性質與相關反應 29
第三章 實驗方法 31
3-1實驗設備 31
3-1-1儀器 31
3-1-2試劑 33
3-2操作流程 35
3-3實驗設計 38
3-3-1純水溶液系統中臭氧與紫外光處理MMA 39
3-3-2甲醇模擬非水溶液系統中臭氧與紫外光處理MMA 40
第四章 結果與討論 43
4-1臭氧與PMMA 43
4-2純水溶液MMA系統 45
4-2-1純水溶液MMA系統操作臭氧處理 45
4-2-2純水溶液MMA系統操作空白曝氣處理 50
4-2-3純水溶液MMA系統操作紫外光處理 53
4-2-4純水溶液MMA系統操作空白攪拌處理 55
4-2-5純水溶液MMA系統操作臭氧與紫外光處理 57
4-2-6不同處理方式對pH值的影響與相關討論 60
4-2-7不同處理方式對COD值的影響與相關討論 62
4-2-8不同處理方式對MMA濃度的影響與相關討論 65
4-2-8-1不同處理方式下MMA的濃度變化差異 65
4-2-8-2不同處理方式下MMA的降解速率 68
4-2-8-3不同初始濃度下MMA的降解速率 71
4-3甲醇模擬有機溶劑之MMA系統 76
4-3-1甲醇操作臭氧處理 76
4-3-2不同處理方式對模擬溶劑系統 79
4-3-2-1模擬溶劑系統操作臭氧處理 79
4-3-2-3模擬溶劑系統操作臭氧附加紫外光照射處理 84
4-3-3不同處理方式對pH值的影響與相關討論 86
4-3-4不同處理方式對MMA濃度的影響與相關討論 89
第五章 結論與建議 92
5-1結論 92
5-2建議 93
參考文獻 95
附錄 98
參考文獻
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