含錫廢液的安全處理技術(shù)研究

郭鵬飛，王振宇，朱海杰，姜瑞

（安徽浩悅環(huán)境科技有限責(zé)任公司，安徽合肥 231145）

近年來，線路板行業(yè)快速發(fā)展，2014 年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新技術(shù)研發(fā)提升至國家戰(zhàn)略高度，但在集成電路等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，線路板退錫液的產(chǎn)生量逐年增加，含錫廢水的排放逐漸引起人們的重視。錫元素不僅會引起人體病變，還會對水生生物產(chǎn)生危害，且無機(jī)錫在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)會生成有機(jī)錫，毒性更高。因此，需要尋找一種操作簡單、快速處置的方法，實(shí)現(xiàn)含錫廢水的安全處置。

根據(jù)《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30770-2014），2016 年1 月1 日起新建企業(yè)的總錫排放限值為2.0 mg/L。常見廢水中含錫廢液的處理方式有離子交換法、化學(xué)沉淀法、膜分離法、生物法等。但對于復(fù)雜體系的含錫廢液，常規(guī)的處置方法效果不佳。因此，本文通過重點(diǎn)研究沉淀pH、反應(yīng)時(shí)間、絮凝劑等關(guān)鍵因數(shù)對含錫廢水處理結(jié)果的影響，找出最優(yōu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)含錫廢液的快速、安全處置。

1 概述

1.1 含錫廢液水質(zhì)指標(biāo)

某企業(yè)產(chǎn)生的含錫廢液水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 含錫廢液水質(zhì)指標(biāo)

1.2 工藝流程

調(diào)控廢液的pH值在氫氧化錫及氫氧化亞錫的沉淀范圍，經(jīng)中和反應(yīng)、混凝沉淀工藝處理，使出水錫含量小于0.5 mg/L，處置后廢水蒸發(fā)脫鹽，經(jīng)生化處理后達(dá)標(biāo)排放。工藝流程見圖1。

圖1 含錫廢液處理工藝流程圖

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和試劑

FA2104A電子天平，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；90-4 磁力恒溫?cái)嚢杵?，上海精密科學(xué)儀器有限公司；PHS-3C pH 計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；Zeenit-700 原子吸收分光光度計(jì)，德國耶拿分析儀器股份公司。

氫氧化鈉，分析純，國藥集團(tuán)；硫酸，分析純，國藥集團(tuán)。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

取200 mL含錫廢液置于500 mL燒杯中，打開磁力恒溫?cái)嚢杵?，加?0%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)體系pH至一定范圍內(nèi)，反應(yīng)，過濾后檢測濾液錫含量，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH至一定范圍內(nèi)，加入絮凝劑，反應(yīng)，靜置后過濾，檢測濾液錫含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 一級除錫體系pH值的選擇

分別取200 mL含錫廢液置于500 mL的燒杯中，打開磁力恒溫?cái)嚢杵鳎尤?0%氫氧化鈉溶液，分別調(diào)節(jié)pH 值至3.0、4.0、5.0、6.0、8.0，攪拌反應(yīng)15 min 后過濾，濾液繼續(xù)調(diào)節(jié)pH值至10.0，再加入三氯化鐵，攪拌反應(yīng)15 min，靜置后過濾，檢測濾液錫含量。

從表2可以看出，隨著pH的升高，廢液中錫的去除效率逐步提高，當(dāng)廢水pH＞6.0 后，錫的去除率開始出現(xiàn)下降趨勢。這是由于Sn（OH）為兩性物，既能溶于酸又能溶于堿，pH 對其影響極大，需嚴(yán)格控制溶液的pH值。故一級除錫的pH值控制在6.0。

表2 pH值的初篩選

3.2 二級除錫體系pH值的選擇

分別取200 mL含錫廢液置于500 mL燒杯中，打開磁力恒溫?cái)嚢杵?，加?0%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH 至6.0，攪拌反應(yīng)15 min 后過濾，濾液分別調(diào)節(jié)pH 至8.0、9.0、10.0、11.0 和 12.0。加入三氯化鐵，攪拌反應(yīng) 15 min，靜置后過濾，檢測濾液錫含量。

從表3可以看出，隨著pH的升高，濾液中錫的去除效率逐漸上升，當(dāng)廢水pH＞10.0后，錫含量均＜0.5 mg/L。所以二級除錫的pH值控制在10.0。

表3 pH的二次篩選

3.3 反應(yīng)時(shí)間對錫去除效率的影響

在研究反應(yīng)時(shí)間的影響時(shí)，分別取200 mL 含錫廢液置于500 mL 的燒杯中，打開磁力恒溫?cái)嚢杵?，加?0%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH 至6.0，攪拌反應(yīng)15 min 后過濾，濾液調(diào)節(jié)pH至10.0后加入三氯化鐵，分別攪拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min，靜置后過濾，檢測濾液錫含量。

從表4 可以看出，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于15 min 時(shí)，濾液的錫濃度均低于0.5 mg/L。因此，控制體系反應(yīng)時(shí)間為15 min。

表4 反應(yīng)時(shí)間的影響

3.4 絮凝劑對錫去除效率的影響

在研究絮凝劑的影響時(shí)，分別取200 mL 含錫廢液置于500 mL的燒杯中，打開磁力恒溫?cái)嚢杵?，加?0%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH至6.0，攪拌反應(yīng)15 min后過濾，濾液調(diào)節(jié)pH至10.0。加入三氯化鐵，攪拌10 min，分別加入1%的PAC、PAM、FeCl，靜置后過濾，檢測濾液錫含量。

混凝包括凝聚和絮凝兩個(gè)過程。凝聚過程是指在投加混凝劑后，脫穩(wěn)的膠體在范德華力的作用下聚集成大量體積很小的礬花的過程；而絮凝過程是指通過凝聚過程產(chǎn)生的小礬花在吸附架橋或者網(wǎng)捕卷掃等作用下聚集成為體積更大的絮體的過程。三氯化鐵在堿性條件下可形成氫氧化鐵沉淀，亦可作為混凝劑。

從表5可以看出，三氯化鐵的絮凝效果最好，因此，含錫廢液體系選擇三氯化鐵作為絮凝劑。

表5 絮凝劑的影響

3.5 優(yōu)化條件下錫的去除率

根據(jù)此含錫廢液的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，選定在一級沉淀pH=6.0，二級沉淀pH=10.0，反應(yīng)時(shí)間為15 min，絮凝劑為三氯化鐵的條件下開展實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 優(yōu)化條件下錫的去除率

從表6可以看出，在此條件下對含錫廢液進(jìn)行處理后，錫離子的濃度低于0.5 mg/L，去除效率達(dá)到99.8%，經(jīng)脫鹽處理后再進(jìn)行生化處置，實(shí)現(xiàn)了含錫廢液的快速、安全處置。

4 結(jié)論

針對退錫液處置后產(chǎn)生的含錫廢液，使用兩級沉淀法較為經(jīng)濟(jì)可行。本文通過實(shí)驗(yàn)，研究得出某電子行業(yè)產(chǎn)生的含錫廢液的最優(yōu)條件，并在此條件下對含錫廢液進(jìn)行處置，處理后廢液中錫離子含量小于0.5 mg/L，去除效率達(dá)到99.8%以上，為此類廢液的處理提供了安全可靠的技術(shù)指導(dǎo)，為集成電路產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供后勤保障。