
在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中,由于大量使用含氟化合物,如蝕刻工藝中使用氫氟酸、清洗步驟采用含氟清洗劑等,導(dǎo)致產(chǎn)生的廢水中氟離子濃度較高。若未經(jīng)有效處理直接排放,會(huì)對環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。因此,半導(dǎo)體廢水除氟工藝至關(guān)重要。
一、預(yù)處理階段
(一)收集與均質(zhì)化
首先對含氟廢水進(jìn)行收集,依據(jù)廢水來源與特性,可選用集中或分散收集方式。收集時(shí),盡可能減少雜質(zhì)與懸浮物,降低后續(xù)處理難度。之后進(jìn)行均質(zhì)化處理,確保廢水成分穩(wěn)定,為后續(xù)工序順利開展奠定基礎(chǔ)。
(二)pH 調(diào)節(jié)與絮凝沉淀
調(diào)節(jié)廢水 pH 值,使氟離子以更利于處理的形態(tài)存在。通常加入堿性物質(zhì),如氫氧化鈣,將 pH 值調(diào)整至合適范圍。同時(shí),加入絮凝劑,如聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。絮凝劑促使懸浮顆粒和部分氟化物凝聚、沉淀,通過沉淀分離去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì),初步降低氟離子濃度。

二、主要處理階段
(一)化學(xué)沉淀法
向預(yù)處理后的廢水中加入氯化鈣等化學(xué)試劑,氟離子與鈣離子反應(yīng)生成氟化鈣沉淀物,通過固液分離去除大部分氟離子。反應(yīng)方程式為:Ca2? + 2F? = CaF?↓ 。由于氟化鈣在常溫下有一定溶解度,單純化學(xué)沉淀法處理后氟離子濃度難以達(dá)到較低水平。
(二)離子交換法
利用專用陰離子交換樹脂吸附廢水中氟離子。當(dāng)樹脂吸附飽和后,采用再生劑使其恢復(fù)活性,實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理。離子交換法能深度去除氟離子,但樹脂成本較高,再生過程復(fù)雜且會(huì)產(chǎn)生一定二次污染。
(三)吸附法
采用羥基磷灰石、活性氧化鎂、活性氧化鋁等吸附材料吸附氟離子。這些吸附劑具有較大比表面積和特殊官能團(tuán),對氟離子有較強(qiáng)吸附能力。吸附法操作簡便、去除效果較好,但吸附劑吸附容量有限,需定期更換或再生。
三、深度處理階段
若對出水水質(zhì)要求極高,經(jīng)主要處理階段后還需深度處理??刹捎媚し蛛x技術(shù),如反滲透(RO)、納濾(NF)。膜分離技術(shù)通過特定膜材料物理隔離氟離子和其他污染物,實(shí)現(xiàn)廢水深度凈化,能將氟離子濃度降至極低水平。不過,膜分離技術(shù)存在膜易污染、運(yùn)行成本高的問題。還可結(jié)合高級氧化技術(shù),如臭氧氧化、過氧化氫氧化,進(jìn)一步去除廢水中殘留氟離子和其他污染物,提高水質(zhì)。半導(dǎo)體廢水除氟需綜合運(yùn)用多種工藝,根據(jù)實(shí)際水質(zhì)和處理要求,合理選擇與組合,才能實(shí)現(xiàn)氟離子高效去除,確保廢水達(dá)標(biāo)排放或回用。
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