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        江苏铭盛环境

        硅片加工清洗废水脱硅工艺介绍

        文章出处:未知发表时间:2021-11-18 16:12:45
        24H手机热线:158-9646-8025

         

         

        随着全球范围内太阳能产业和半导体工业法快速发展,硅片需求量急剧增加。在硅片加工过程中产生的大量的含硅清洗废水,其中的硅粉的粒径在0.1~1mm,悬浮于水中,且难沉积,即使长时间静置,废水仍处于浑浊态。

        含硅清洗废水脱硅工艺主要有一下几种方法:

        1、混凝法

        混凝法是利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅的吸附或凝聚来达到脱硅目的的一种物理化学方法。混凝法是一种非深度脱硅方法,但也是含硅工业废水处理脱硅最常用的方法。

        一般的混凝+过滤可去除60%的胶体硅,混凝+澄清过滤可去除90%的胶体硅。混凝脱硅常用的药剂主要有以下几种:

        1)铝盐脱硅  决定铝盐脱除溶解硅效果的主要条件有:

        温度:铝盐除硅的最适宜温度为20

        接触时间:在铝盐与含硅水接触30 min后,大多数的硅可被吸附脱除。

        ③pH值:最适宜的pH值范围为89

        铝盐的结晶状态和物理性质:铝盐沉淀物如果在溶液之外生成,尤其是经过干燥后,其脱硅效果将大为减弱,而铝盐的结晶状态对二氧化硅脱除效果的影响为:AlO(OH)Al2O3·3H2OAl(OH)3 铝盐脱除胶体硅的最佳pH范围为4.14.7,大约40 mol胶体硅仅需1 mol铝盐即可。

        2)镁剂脱硅  在实际的水处理过程中,常将镁剂和石灰一起使用以保证脱硅效果。镁剂脱硅的效果决定于

        ①pH值:镁剂脱硅的最佳pH值为10.110.3。为保证pH值,有必要在处理系统中加入石灰。石灰不仅有调节pH的功能,而且还可以除去部分二氧化硅、暂时硬度和二氧化碳等。

        混凝剂的用量:采用镁剂脱硅时,通常都加混凝剂。适当的混凝剂可以改善氧化镁沉渣的性质,提高除硅效果。一般所用的混凝剂为铁盐,其添加量为0.20.35 mmol/L

        水温:提高水温可以加速除硅过程,并使除硅效果提高。40 ℃时出水中残留硅可达1 mg/L以下。

        水在澄清器中的停留时间:水温为30时,实际停留时间应>1 h40时约为1 h120时为2030 min

        原水水质:原水的硬度大时对镁剂脱硅的效果有利。原水中硅化合物含量对镁剂比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影响。镁剂比耗随原水硅化合物含量的增加而减少,随水中胶体硅所占比例的增加而增加,一般在520范围内。

        3)石灰脱硅

        采用熟石灰处理原水,于40下在除去暂时硬度和二氧化碳的同时,还可以除去部分二氧化硅,水中残留硅含量可降到30%35%

        110115的温度下采用消石灰对福建炼油厂锅炉给水进行除硅预处理,由于生成CaSiO3沉淀的缘故,硅去除率可达80%

        4)铁盐脱硅

        氢氧化铁能够吸附溶解硅,一般认为其最有效的pH值为9,且无定形氢氧化铁比其晶形的吸附效果更佳。去除1 mg二氧化硅需要硫酸铁1020 mg。在常温时,以铁盐作絮凝剂对含硅水进行处理后,可使水中残余溶解硅含量降至35 mg/L。据报道,在水中加入适量的三氯化铁、铝酸钠和氧化钙处理含硅20 mg/L的水,硅的去除率也可达70%80%。  

        近年来,水的混凝处理技术在两个方面有了较大进展。一方面是注重混凝剂的复配使用,通过药剂的协同效应以求得最佳的混凝沉淀效果。另一方面是一些无机高分子混凝剂,如聚铁、聚铝三号等开发成功并已投入工业应用。这些无机高分子混凝剂具有适用范围广和价格低的特点,与传统的铝盐和铁盐相比,它们免除了水解和聚合反应,不仅可以加快混凝过程,而且还减轻了许多影响混凝效果因素的干扰,脱除硅的效果比较稳定。

        2、反渗透法

        反渗透是自然现象渗透的逆过程。反渗透可以脱除胶体硅和溶解硅,适于净化锅炉补给水,回收部分冷却塔排污水,以及制取超纯水。另据资料,反渗透法的总除盐效率可达93%SiO2可脱除80%。日本专利报道,对硅含量为520 mg/L的混合水,以渗透膜处理后,其出水硅含量可降至1 mg/L以下。

        3、超滤法  除胶体硅

        超滤与反渗透法一样是以压力差为推动力,将欲处理水在一定压力作用下经过一个可让水和低分子量溶质透过而高分子物质、胶体物质不能透过的高分子膜,从而达到分离的目的。超滤处理所用的膜材料及装置与反渗透法相似,其分离机理主要是筛分效应。在采用超滤脱除胶体硅时,膜孔径不宜超过100 nm,否则不能截留所有的胶体硅。有关试验表明其工作压力不宜超过7×1047×105 Pa

        但超滤法没有脱盐能力,对溶解硅几乎无脱除效果。

        4、电凝聚法

        电凝聚是利用电化学方法通过电极反应产生金属水合物凝聚剂,一定条件下可析出气泡,通过凝聚剂的吸附以实现聚沉,也可通过气泡的浮选来达到净水的方法。电凝聚常用于离子交换、电渗析、反渗透除盐之前,不仅可以有效脱除二氧化硅,而且能除浊、脱色,还能去除水中重金属离子、藻类和细菌等,对去除水中的有机物质也有一定效果。

        在非深度除硅时,采用电凝聚法效果最为明显。在铝和电能消耗量不大的情况下,可使水中的二氧化硅含量降低60%80%。在深度或完全除硅时,电凝聚法会大幅度增加铝和电能的消耗量,如含有二氧化硅40 mg/L的河水在电流密度2 mA/cm2时能完全除硅,但耗铝量高达50 g/m3,耗电量达0.6 kW.h/m3

        5、气浮法  除胶体硅

        气浮对水中的所有胶态物质均有去除效果。气浮法除硅效果与pH值紧密相关,在pH811的范围内,经浮选5 min后,胶体硅的脱除率可达90%以上。另外,铝盐的添加也是必不可少的,单独的胶体硅无法浮选。

        气浮脱除胶体硅成功的关键在于必须满足以下三个条件:

        添加少量的电解质和调整pH值使胶体颗粒得以聚团;

        添加合适的捕收剂和起泡剂以形成合乎要求的泡沫层;

        气泡直径必须在 4060 μm以下。

        6、离子交换法

        将不同的离子交换床结合使用,不仅可以达到很好的软化和除盐效果,而且也可以深度除硅,具有很高的处理深度。

        在离子交换系统中,一级复床除盐出水二氧化硅含量可低于0.5 mg/L,再经混床处理,出水的硅含量可以控制在0.02 mg/L以下(依环境温度的不同在0.0050.03 mg/L的范围内波动)

        一般认为离子交换系统对于胶体硅无脱除能力,因而需在此前采用预处理和预脱盐去除悬浮物质和胶体物质,以防止其污染树脂,降低处理系统的效率。

         

         


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