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    江蘇銘盛環境

    硅片加工清洗廢水脫硅工藝介紹

    文章出處:未知發表時間:2021-11-18 16:12:45
    24H手機熱線:158-9646-8025

     

     

    隨著全球范圍內太陽能產業和半導體工業法快速發展,硅片需求量急劇增加。在硅片加工過程中產生的大量的含硅清洗廢水,其中的硅粉的粒徑在0.1~1mm,懸浮于水中,且難沉積,即使長時間靜置,廢水仍處于渾濁態。

    含硅清洗廢水脫硅工藝主要有一下幾種方法:

    1、混凝法

    混凝法是利用某些金屬的氧化物或氫氧化物對硅的吸附或凝聚來達到脫硅目的的一種物理化學方法?;炷ㄊ且环N非深度脫硅方法,但也是含硅工業廢水處理脫硅最常用的方法。

    一般的混凝+過濾可去除60%的膠體硅,混凝+澄清過濾可去除90%的膠體硅?;炷摴璩S玫乃巹┲饕幸韵聨追N:

    1)鋁鹽脫硅  決定鋁鹽脫除溶解硅效果的主要條件有:

    溫度:鋁鹽除硅的最適宜溫度為20。

    接觸時間:在鋁鹽與含硅水接觸30 min后,大多數的硅可被吸附脫除。

    ③pH值:最適宜的pH值范圍為89。

    鋁鹽的結晶狀態和物理性質:鋁鹽沉淀物如果在溶液之外生成,尤其是經過干燥后,其脫硅效果將大為減弱,而鋁鹽的結晶狀態對二氧化硅脫除效果的影響為:AlO(OH)Al2O3·3H2OAl(OH)3。 鋁鹽脫除膠體硅的最佳pH范圍為4.14.7,大約40 mol膠體硅僅需1 mol鋁鹽即可。

    2)鎂劑脫硅  在實際的水處理過程中,常將鎂劑和石灰一起使用以保證脫硅效果。鎂劑脫硅的效果決定于

    ①pH值:鎂劑脫硅的最佳pH值為10.110.3。為保證pH值,有必要在處理系統中加入石灰。石灰不僅有調節pH的功能,而且還可以除去部分二氧化硅、暫時硬度和二氧化碳等。

    混凝劑的用量:采用鎂劑脫硅時,通常都加混凝劑。適當的混凝劑可以改善氧化鎂沉渣的性質,提高除硅效果。一般所用的混凝劑為鐵鹽,其添加量為0.20.35 mmol/L。

    水溫:提高水溫可以加速除硅過程,并使除硅效果提高。40 ℃時出水中殘留硅可達1 mg/L以下。

    水在澄清器中的停留時間:水溫為30時,實際停留時間應>1 h,40時約為1 h,120時為2030 min。

    原水水質:原水的硬度大時對鎂劑脫硅的效果有利。原水中硅化合物含量對鎂劑比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影響。鎂劑比耗隨原水硅化合物含量的增加而減少,隨水中膠體硅所占比例的增加而增加,一般在520范圍內。

    3)石灰脫硅

    采用熟石灰處理原水,于40下在除去暫時硬度和二氧化碳的同時,還可以除去部分二氧化硅,水中殘留硅含量可降到30%35%。

    110115的溫度下采用消石灰對福建煉油廠鍋爐給水進行除硅預處理,由于生成CaSiO3沉淀的緣故,硅去除率可達80%。

    4)鐵鹽脫硅

    氫氧化鐵能夠吸附溶解硅,一般認為其最有效的pH值為9,且無定形氫氧化鐵比其晶形的吸附效果更佳。去除1 mg二氧化硅需要硫酸鐵1020 mg。在常溫時,以鐵鹽作絮凝劑對含硅水進行處理后,可使水中殘余溶解硅含量降至35 mg/L。據報道,在水中加入適量的三氯化鐵、鋁酸鈉和氧化鈣處理含硅20 mg/L的水,硅的去除率也可達70%80%。  

    近年來,水的混凝處理技術在兩個方面有了較大進展。一方面是注重混凝劑的復配使用,通過藥劑的協同效應以求得最佳的混凝沉淀效果。另一方面是一些無機高分子混凝劑,如聚鐵、聚鋁三號等開發成功并已投入工業應用。這些無機高分子混凝劑具有適用范圍廣和價格低的特點,與傳統的鋁鹽和鐵鹽相比,它們免除了水解和聚合反應,不僅可以加快混凝過程,而且還減輕了許多影響混凝效果因素的干擾,脫除硅的效果比較穩定。

    2、反滲透法

    反滲透是自然現象滲透的逆過程。反滲透可以脫除膠體硅和溶解硅,適于凈化鍋爐補給水,回收部分冷卻塔排污水,以及制取超純水。另據資料,反滲透法的總除鹽效率可達93%,SiO2可脫除80%。日本專利報道,對硅含量為520 mg/L的混合水,以滲透膜處理后,其出水硅含量可降至1 mg/L以下。

    3、超濾法  除膠體硅

    超濾與反滲透法一樣是以壓力差為推動力,將欲處理水在一定壓力作用下經過一個可讓水和低分子量溶質透過而高分子物質、膠體物質不能透過的高分子膜,從而達到分離的目的。超濾處理所用的膜材料及裝置與反滲透法相似,其分離機理主要是篩分效應。在采用超濾脫除膠體硅時,膜孔徑不宜超過100 nm,否則不能截留所有的膠體硅。有關試驗表明其工作壓力不宜超過7×1047×105 Pa。

    但超濾法沒有脫鹽能力,對溶解硅幾乎無脫除效果。

    4、電凝聚法

    電凝聚是利用電化學方法通過電極反應產生金屬水合物凝聚劑,一定條件下可析出氣泡,通過凝聚劑的吸附以實現聚沉,也可通過氣泡的浮選來達到凈水的方法。電凝聚常用于離子交換、電滲析、反滲透除鹽之前,不僅可以有效脫除二氧化硅,而且能除濁、脫色,還能去除水中重金屬離子、藻類和細菌等,對去除水中的有機物質也有一定效果。

    在非深度除硅時,采用電凝聚法效果最為明顯。在鋁和電能消耗量不大的情況下,可使水中的二氧化硅含量降低60%80%。在深度或完全除硅時,電凝聚法會大幅度增加鋁和電能的消耗量,如含有二氧化硅40 mg/L的河水在電流密度2 mA/cm2時能完全除硅,但耗鋁量高達50 g/m3,耗電量達0.6 kW.h/m3。

    5、氣浮法  除膠體硅

    氣浮對水中的所有膠態物質均有去除效果。氣浮法除硅效果與pH值緊密相關,在pH811的范圍內,經浮選5 min后,膠體硅的脫除率可達90%以上。另外,鋁鹽的添加也是必不可少的,單獨的膠體硅無法浮選。

    氣浮脫除膠體硅成功的關鍵在于必須滿足以下三個條件:

    添加少量的電解質和調整pH值使膠體顆粒得以聚團;

    添加合適的捕收劑和起泡劑以形成合乎要求的泡沫層;

    氣泡直徑必須在 4060 μm以下。

    6、離子交換法

    將不同的離子交換床結合使用,不僅可以達到很好的軟化和除鹽效果,而且也可以深度除硅,具有很高的處理深度。

    在離子交換系統中,一級復床除鹽出水二氧化硅含量可低于0.5 mg/L,再經混床處理,出水的硅含量可以控制在0.02 mg/L以下(依環境溫度的不同在0.0050.03 mg/L的范圍內波動)。

    一般認為離子交換系統對于膠體硅無脫除能力,因而需在此前采用預處理和預脫鹽去除懸浮物質和膠體物質,以防止其污染樹脂,降低處理系統的效率。

     

     


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