半导体厂的含氟废水处理-2019年精选文档

1、半导体厂的含氟废水处理引言随着半导体工艺技术的迅速发展和生产量的增加， 半导体厂 排出的含氟废水量急剧地增加。废水中含复合离子的种类也增 多。各工序需要处理的废水各不相同， 其中腐蚀基片的废水是以 氢氟酸为主的混合酸， 它被排出的量最多。 为了防止这些废水对 环境生态的污染和破坏， 必须设法降低废水中的含氟浓度。 因此， 如何处理这种废水是一个重要的研究课题。1 半导体厂含氟废水的产生半导体生产工艺复杂 , 工艺步骤多 , 同时使用多种化学试剂 和特殊气体。主要生产工序包括 : 硅片清洗、氧化 / 扩散、化学气 相沉积（CVD）、光刻、去胶、干法刻蚀（DE）、湿法腐蚀（WE）、离 子注入（IM

2、P）、金属化（溅射镀膜PVD电镀铜）、化学机械抛 光CMP检测。其中刻蚀工序等使用氢氟酸、氟化铵及用高纯水 清洗 ,这是含氟废水的来源。含氟废水对粘膜、上呼吸道、眼睛、 皮肤组织有极强的破坏作用。吸入后可导致咽喉及支气管炎症、 水肿、痉挛及化学性肺炎、肺气肿而致死。2 含氟废水处理的基本工艺 当前，国内外高浓度含氟废水的处理方法有数种， 常见的有 吸附法和沉淀法两种。 其中沉淀法主要应用于工业含氟废水的处 理，吸附法主要用于饮用水的处理。另外还有冷冻法、离子交换法、超滤除氟法、电凝聚法、电渗析、反渗透技术等方法。2.1 沉淀法 沉淀法是高浓度含氟废水处理应用较为广泛的方法之一， 是 通过加药剂

3、或其它药物形成氟化物沉淀或絮凝沉淀， 通过固体的 分离达到去除的目的， 药剂、 反应条件和固液分离的效果决定了 沉淀法的处理效率。2.1.1 化学沉淀法 化学沉淀法主要应用于高浓度含氟废水处理， 采用较多的是 钙盐沉淀法，即石灰沉淀法， 通过向废水中投加钙盐等化学药品， 使钙离子与氟离子反应生成 CaF2沉淀，来实现除去使废水中 F- 的目的。该工艺简单方便，费用低，但是存在一些不足。废水中 F-浓度w 15mg/L后，再加石灰，很难再形成沉淀物，因此该方 法一般适合于高浓度含氟废水的一级处理或预处理。 另外， 产生 的CaF2的沉淀包裹在 Ca (OH 2颗粒的表面，Ca (OH 2不能 被

4、充分利用。近年来，一些专业人士对工艺进行了大量的研究， 在加钙盐的基础上，加上铝盐、镁盐、磷酸盐等，除氟效果增加 的同时提高 Ca( OH)2 了利用率。在加石灰的基础上加入镁盐， 通过石灰与含镁盐的水溶液作用， 生成氢氧化镁沉淀， 实现对氟 化物的吸附。在废水中加入硫酸铝、明矾等铝盐，水解生成氢氧 化铝，在混合过程中氢氧化铝与氟离子发生反应生成氟铝络合 物，氟铝络合物被氢氧化铝矾花吸附而产生沉淀。另外，可以在 水中加入氯化钙、复合铁盐作混凝剂，高分子PAM乍絮凝剂，在 不增加现有设备处理设备的基础上，提高了废水处理效果。2.1.2 混凝沉淀法 混凝沉淀法是通过在水中加入铁盐和铝盐两大类混凝剂

5、， 在 水中形成带正电的胶粒，胶粒能够吸附水中的 F- 而相互并聚为 絮状物沉淀， 以达到除氟的目的。 混凝沉淀法一般只适用于低氟 的废水处理， 一般通过与中和沉淀法配合使用， 实现对高氟废水 的处理。由于除氟效果受搅拌条件、沉降时间等因素的影响，因 此出水水质会不够稳定。铁盐类混凝剂一般需要配合 Ca(OH)2 使用，才能实现高效 率，并且处理后的废水需要用酸中和后才能排放， 因此工艺比较 复杂。铝盐除氟法是在水中加入硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸 铝等的铝盐混凝剂，利用 AI3+与F-的络合以及铝盐水解后生产 的A1(0H)3矶花，去除废水中的F-。由于药剂投加量少、成本 低，并且一次处理后

6、出水即可达到国家排放标准， 因此铝盐混凝 沉降法在工业废水处理中应用较为广泛。2.2 吸附法 吸附法是将装有活性氧化铝、聚合铝盐、褐煤吸附剂、功能 纤维吸附剂、 活性炭等吸附剂的设备放入工业废水中， 使氟离子 通过与固体介质进行特殊或常规的离子交换或者化学反应， 最终 吸附在吸附剂上而被除去，吸附剂还可通过再生恢复交换能力。为了保证处理效果，废水的PH值不宜过高，一般控制在5左右， 另外吸附剂的吸附温度要加以控制， 不能太高。 该方法一般用于低浓度含氟废水的处理。2.3 化学混凝沉淀法化学沉淀法就是利用利用离子与氟离子结合生成难溶于水的CaF2沉淀，等沉淀后以固液分离手段将F-从废水中去除。化

7、学方程式如下：Ca2+2F二CaF2j如果在废水中同时加如钙盐和磷酸盐， 能够形成更难溶于水的含氟化合物，是水中F-的残留量更低，提高了除氟效果。化 学方程式如下：F-+5 Ca2+3P043- =Ca5(PO4)3Fj混凝沉淀法通过在水中加入铁盐和铝盐两大类混凝剂， 在配加Ca(OH)2,利用AI3+与F-的络合以及铝盐水解后生产的A1(OH)3矶花，去除废水中的 F-。如加入铝盐，AI3+与F-形成AIFx(3-x)+ ，夹杂在 AI(OH)3 中被沉淀下来。化学混凝沉淀法将化学沉淀和混凝沉淀结合起来使用， 能够 解决一些常用方法处理以后存在的水质不稳定，药剂使用量过 多，或存在二次污染等

8、问题。2.4 其他方法除了上述比较常用的方法外，还有一些方法虽然没有被普遍 应用，但是已经成为行业人士研究的对象， 在一些特种含氟废水 处理中取得较好的效果。其中包括离子交换法、电渗析、反渗透 膜法等方法。反渗透技术借助比渗透压更高的压力， 使水分子改 变自然渗透方向， 通过反渗透膜被分离出来， 早先应用于海水淡 化和超纯水制造工艺中。当前使用的反渗透膜主要有低压复合 膜、海水膜和醋酸纤维素膜等。电渗析法是外加直流电场，利用 离子交换膜的选择透过性， 使水中的离子能够定向迁移。 离子交 换法是使用离子交换树脂或离子交换纤维实现除氟离子的一种 方法。离子交换树脂需要用铝盐进行预处理和再生， 因此费用会 比较高。与离子交换树脂相比，离子交换纤维耗资小，而且比表 面积较大，吸附能力强，交换速度及再生速度快，具有