申请日2001.08.03
公开(公告)日2002.01.23
IPC分类号C01F7/54; C02F1/58
摘要
一种以含氟废水尤其是积体电路制造厂所排出之含氟废水生产冰晶石之方法,其系添加氢氧化铝及氢氧化钠于含氟废水中,使氟离子与铝离子及钠离子作用生成氟铝酸钠析出物,待析出物沉淀后,经脱水干燥即可得到高纯度之冰晶石。
権利要求書
1、一种以含氟废水生产冰晶石之方法，包括以下步骤：
a、添加氢氧化铝及氢氧化钠于含氟废水中，使氟离子与铝离子及钠离 子作用生成氟铝酸钠析出物;以及
b、将沉淀后氟铝酸钠析出物脱水干燥。
2、根据权利要求1的方法，其中含氟废水含有氟化氢和氟化钠。
3、依据权利要求1之方法，其中含氟废水为积体电路制造厂所排出者。
4、根据权利要求1的方法，其中含氟废水中每60公斤之氢氟酸添加78 公斤之氢氧化铝及60公斤之氢氧化钠。
5、根据权利要求1的方法，其中含氟废水中每126公斤之氟化钠添加 78公斤之氢氧化铝。
说明书
以含氟废水生产冰晶石之方法
发明领域
本发明系关于一种以含氟废水生产冰晶石之方法，尤其关于以积体电 路制造厂排出的含氟废水生产粉状冰晶石之方法。
技术背景
积体电路(IC)制造厂制程排出之废水包含酸碱废水及含氟废水，其 中酸碱废水经酸碱中和处理后即可排放。含氟废水目前最广泛使用之方法 为化学沉淀法，亦即将氢氧化钙添加于含氟废水中释出钙离子，使钙离子 与废水中之氟离子作用生成不溶于水之氟化钙，从而去除废水中之氟离子。 前述以化学沉淀法处理含氟废水之缺点在于：氢氧化钙溶解度及溶解速率 均偏低而且氟化钙产生速率过快，致使氟化钙沉积物快速包覆在氢氧化钙 颗粒表面，阻止氢氧化钙颗粒继续溶解，因此氢氧化钙颗粒无法充分利用， 也使得废水处理产生之污泥含有多量之氢氧化钙，但氟化钙纯度偏低，而 使得该污泥不具利用价值。
由于化学沉淀法处理含氟废水有上述缺点，工业技术研究院化学工业 研究所研发一套流体化床结晶技术，此技术可将含氟废水转换成萤石，其 方式是以精密感测仪器侦测废水中氟离子浓度并控制其流量，再决定添加 氢氧化钙水溶液添加量;在特定温度范围内及有晶种(矽砂)条件下，废 水中之氟离子会与所添加之氢氧化钙作用，逐渐在晶种表面形成氟化钙。 如此而能将废水中之氟离子转换成有用之物质;工业技术研究院化学工业 研究所此套结晶技术亦可将氟离子转化成冰晶石，仅需将添加物改成硫酸 铝及钠盐即可。此法之缺点在于流体化床结晶设备费偏高，且须专业人员 操作，所得之产物因内含矽砂而纯度不高，造成再利用之困扰，非常不便。
本发明意欲提供一种能克服上述问题之方法。
发明概述
由于上述流体化床结晶技术有设备费偏高且须专业人员操作之缺点， 本法采用氢氧化铝及氢氧化钠为废水处理剂，将其添加于含氟废水中，即 可产生冰晶石沉淀物。此法不需要昂贵设备或复杂操作之方式，即可将废 水之含氟量降至15ppm以下，符合环保要求。
依据本发明之以含氟废水生产冰晶石之方法包括以下步骤：
a、添加氢氧化铝及氢氧化钠于含氟废水中，使氟离子与铝离子及钠离 子作用生成氟铝酸钠析出物;以及
b、将沉淀后的氟铝酸钠析出物脱水干燥。
详阅以下详细说明将可对本发明的其它目的、优点及新颖特征有进一 步了解。
优选实施方案描述
兹将本发明之以含氟废水生产冰晶石之方法的原理、处理程序及优点 说明如下：
1、原理：
a、氢氧化铝将废水中之氢氟酸(氟化氢)转换成氟化铝
氟化氢+氢氧化铝→氟化铝+水
3HF+Al(OH)3→AlF3+3H2O
b、氢氧化钠将氟化铝转换成氟铝酸钠(即冰晶石)
氟化铝+氢氧化钠→氟铝酸钠+氢氧化铝
2AlF3+3NaOH→3NaF.AlF3+Al(OH)3
c、废水中部分氟化物以氟化钠形式存在，与氢氧化铝作用后可转化成 氟化铝，此氟化铝再与氢氧化钠作用，亦可产生冰晶石。
3NaF+Al(OH)3→AlF3+3NaOH→3/2NaF.AlF3+1/2Al(OH)3+ 3/2NaOH
按照上述反应式，可以根据含氟废水中之氟化氢和氟化钠之含量，计 算出所要处理之含氟废水所需之氢氧化铝和氢氧化钠之用量，其中含氟废 水中每60公斤之氢氟酸，需添加78公斤之氢氧化铝及60公斤之氢氧化钠， 才能反应完全，使氢氟酸全部转化成冰晶石结晶物(氟铝酸钠);含氟废水 中每126公斤之氟化钠，需添加78公斤之氢氧化铝(不需要再添加氢氧化 钠)，即可完全将氟化钠转化成冰晶石结晶物(氟铝酸钠)。
其中反应的温度不是特别限制的，只要反应能够发生，例如在0-85℃ 的温度，优选为环境温度。
反应时间应使得氟化氢和氟化钠完全转化成冰晶石，一般，废水在反 应槽中之平均停留时间高于20分钟即可产生冰晶石结晶物。
上述反应可回收含氟废水中80%以上之氟离子。
然后进行干燥，干燥的方式和温度不是特别限制的，只要能够顺利得 到干燥冰晶石，例如于100℃附近操作。
2、处理程序或步骤：
a、添加氢氧化铝及氢氧化钠于含氟废水中，使氟离子与铝离子及钠离 子作用生成氟铝酸钠析出物;以及
b、待氟铝酸钠析出物沉淀后，将其脱水干燥即可得到高纯度之粉状冰 晶石。
3、优点：
a、氢氧化铝可溶于废水之中，故所得到最终产物(冰晶石)之纯度高， 具有再利用价值。传统沉淀法因氢氧化钙不易溶解，致使污泥之氢氧化钙 含量偏低而无再利用价值。
b、本法不需使用昂贵之流体化床结晶设备即可妥善处理含氟废水。
c、本法不需改变废水处理之设备即可生产具有再利用价值之冰晶石。
虽然上述例子中系以积体电路制造厂排出的含氟废水加以说明，请了 解本发明之方法亦可用于处理其它制造厂或来源排出的含氟废水。
虽然本发明已以较佳实施例方式做一说明，但在不偏离本发明的精神 和范围之下仍可有其它许多可能的修改和变化，本发明之范围应由后附申 请专利范围来界定。
