從排放廢水中去除微粒硅的方法
【技術領域】
[0001 ] 各種實施例涉及從排放廢水中去除微粒硅的方法。
【背景技術】
[0002] 排放廢水可能由工業過程產生。此類排放廢水可能包含固體含量。例如，固體含 量可以包括或形成粒子。例如，固體含量可以包括娃。例如，排放廢水及其固體含量可能由 生產一個或多個半導體芯片和/或處理一個或多個半導體晶片而產生。例如，處理半導體 晶片(諸如通過研磨、拋光以及打薄晶片中的一個或多個）可能導致排放廢水包含在排放廢 水中懸浮或分布的小的粒子形式的硅。例如，排放廢水及其固體含量可以額外地包含摻雜 劑，例如砷。
【發明內容】
[0003] 根據各種實施例，一種從排放廢水中去除微粒硅的方法可以包括：向排放廢水添 加堿（base)，相對于排放廢水中所包含的全部量的硅到原硅酸（Si (OH)4)的基本氧化反應， 所添加的堿的量是亞化學計量的（sub-stoichiometric);將排放廢水和堿的所得混合物維 持在預定溫度范圍中達一個時間段，從而形成包括硅的沉積；以及使沉積與排放廢水彼此 分咼。
[0004] 根據各種實施例，一種從排放廢水中去除微粒硅的方法可以包括：以這樣的量將 堿添加到排放廢水：在排放廢水中通過堿所提供的水氫氧離子與排放廢水中所包含的硅的 摩爾比率小于或等于2:1，例如，小于或等于1:1 ;將堿和排放廢水的所得混合物維持在預 定溫度范圍中達一個時間段，從而允許形成包括硅的沉積；以及將沉積與排放廢水彼此分 離。
[0005] 根據各種實施例，一種從排放廢水中去除微粒硅的方法可以包括：為排放廢水中 所包含的每克硅提供排放廢水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氫氧化鈉，或者為排放廢水中 所包含的每克硅提供排放廢水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氫氧化鉀，或者為排放廢水中 所包含的每克硅提供排放廢水中的〇. 01至〇. 〇5mol的溶解的氫氧化鈣，或者為排放廢水中 所包含的每克硅提供排放廢水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氫氧化鋇，或者為排放廢水中 所包含的每克硅提供排放廢水中的〇. 02至0.1mol的銨，或者為排放廢水中所包含的每克 硅提供排放廢水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氫氧化鈉，其中，溶解的氫氧化鈉部分地或全 部地用以下中的一個或多個取代:1摩爾取代率的溶解的氫氧化鉀，1:2摩爾取代率的溶 解的氫氧化鈣(也就是說，可以用一部分的氫氧化鈣取代兩部分的氫氧化鈉)，1:2摩爾取代 率的溶解的氫氧化鋇，以及1:1摩爾取代率的銨；將溶解的氫氧化鈉、溶解的氫氧化鉀，溶 解的氫氧化鈣、溶解的氫氧化鋇以及銨中的一個或多個與排放廢水的所得混合物維持在預 定溫度范圍中達一個時間段，以便允許形成包括硅的沉積；以及將沉積與排放廢水彼此分 離。
【附圖說明】
[0006] 在附圖中，貫穿不同的視圖，相似的參考字符通常指的是相同或相似的部分。附圖 不一定按比例，替代地通常將重點放在說明本發明的原理上。在以下的描述中，參考下面的 附圖描述各種實施例，其中： 圖1是示出根據各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法的流程圖； 圖2是示出根據各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法的流程圖； 圖3是示出根據各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法的流程圖； 圖4示出了若干實驗室燒杯的照片，其中上方的實驗室燒杯包含未經處理的排放廢水 (排放廢水的樣本)，并且其中下面行的實驗室燒杯包含經不同處理的排放廢水(形成本公 開的示例和比較示例）； 圖5示出了圖4的上方的實驗室燒杯的放大照片； 圖6示出了圖4的下面行中從左起第三實驗室燒杯的放大照片，該實驗室燒杯包含本 公開的示例； 圖7示出了另一實驗室燒杯的放大照片，其包含用根據各種實施例的從排放廢水中去 除微粒硅的方法處理的排放廢水，從而包含本公開的另一示例； 圖8示意性示出了根據各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法； 圖9示出了圖4的下面行中從左起第二實驗室燒杯的放大照片，該實驗室燒杯包含本 公開的又一示例； 圖10示出了圖4的下面行中從左起第二實驗室燒杯的另一放大的照片；以及 圖11示意性示出了根據各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的另一方法。
【具體實施方式】
[0007] 以下詳細描述涉及附圖，其通過圖示方式示出了其中可以實施本發明的具體細節 和實施例。這些實施例被充分詳細地描述以使得本領域技術人員能夠實施本發明。在不背 離本發明的范圍的情況下，可以利用其它實施例，并且可以進行結構、邏輯和電氣變化。各 種實施例不必是互相排斥的，因為所有的或一些實施例可以與一個或多個其它實施例組合 以形成新的實施例。
[0008] 詞語"示例性的"在本文被用來表示"用作示例、實例或圖示"。本文描述為"示例性 的"的任何實施例或設計不一定被解釋為相比于其它的實施例或設計是優選的或有利的。
[0009] 可以將術語"至少一個"和"一個或多個"理解成包括大于或等于一的任何整數， 艮P，一、二、三、四……等等。
[0010] 例如通過研磨、拋光(例如化學機械拋光）和打薄晶片中的一個或多個處理半導體 晶片可以導致排放廢水包含粒子形式的硅。有時候，排放廢水可以另外地包含摻雜劑，例如 砷。在某些情況下，通過從排放廢水中去除微粒硅來處理或凈化此類排放廢水可能是有幫 助的。
[0011] 為此，可以過濾排放廢水，也就是說，可以引導全部排放廢水通過過濾元件以便留 下并由此分離硅粒子。然而，此類過程可能是復雜且昂貴的。例如，過濾元件可能必須得定 期替換。
[0012] 替代地，可以在沉積池中提供排放廢水，從而允許硅粒子沉積到水池底部("正常 沉積")。稍后，可以從沉積去除沉積之上的澄清排放廢水，從而使得沉積與排放廢水彼此分 離。然而，由于小的硅粒子的低沉積速度，此類過程可以持續數周或數月。
[0013] 作為另外的替換，可以向排放廢水添加金屬鹽(例如氯化鐵）和堿(例如氫氧化 鈉)，從而借助于共沉淀而結合并沉積硅粒子。沉淀(包括硅的氫氧化鐵)形成容器底部處的 沉積或淤渣，并且然后可以使沉淀之上的澄清排放廢水彼此分離。
[0014] 本文所描述的各種實施例的方面是提供一種處理或凈化排放廢水的方法，尤其是 一種從排放廢水中去除微粒硅的方法。根據本公開的各種實施例的從排放廢水中去除微粒 硅的方法可以允許快速形成沉積，其包括起初包含于排放廢水中的硅量的至少一部分(例 如，當與"正常沉積"比較時)。
[0015] 替代地或此外，根據本公開的各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法可以 允許形成沉積，其包括起初包含于排放廢水中而沒有使用金屬鹽的硅量的至少一部分。
[0016] 替代地或此外，根據本公開的各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法可以 允許以節省成本的和/或簡單的和/或可靠的和/或快速的方式分離硅粒子的至少一部 分。
[0017] 替代地或此外，根據本公開的各種實施例的從排放廢水中去除微粒硅的方法可以 允許處理大量排放廢水，例如每天多達1000 m3的量。
[0018] 基本上，假設在溶液中提供了足量的堿，完全使硅溶解在熱的堿性溶液中是可能 的。硅受到堿的侵蝕并反應成硅酸。由此，暗硅粒子"消失"并且溶液變得透明。硅酸然后 可以聚合以形成硅酸粒子，例如具有幾納米的大小。
[0019] 使用上面的方法，可以通過溶解硅粒子而將其從排放廢水中去除。從而可以避免 在廢水處理廠中形成包含沉積硅粒子（以及可選地一個或多個摻雜劑）的淤渣。
[0020] 然而，形成包含硅的淤渣或沉積可以具有可以從排放廢水中至少部分地恢復或去 除硅的效果(代替在其中溶解硅)。此外，諸如摻雜劑的其它物質可以與硅一起沉積。
[0021] 可以由于通過以下看到本文描述的各種實施例的方面：將減少或少量的堿添加到 排放廢水(代替添加溶解全部量的硅所需的量)，在排放廢水沉積中包含一部分硅(相比于 被溶解的)，然而硅的另一部分仍可以被溶解。此沉積可以發生在比在未經處理的排放廢 水中沉積硅粒子(正常或自然沉積）所需的時間段更短得多的時間段中。這可能是由于形 成硅結塊。因此，通過添加減少量的堿引起的沉積可以稱作"促進（promoted)"或"強制 (forced)" 沉積。
[0022] 可以由于通過以下看到本文描述的各種實施例的另一方面：額外地向排放廢水添 加具體化合物(例如，磷酸氫二銨；見下)，能夠增強上面的沉積效果，從而可以沉積更多的 硅。因此，可以通過添加具體化合物而進一步促進沉積。
[0023] 硅的(促進）沉積可以發生在