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磁性四氧化三鐵絮凝處理半導(dǎo)體研磨廢水試驗研究

文檔作者：陳健文檔來源：福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月07日
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磁性四氧化三鐵絮凝處理半導(dǎo)體
研磨廢水試驗研究
陳健
(福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院福建福州350007)
摘要利用磁種絮凝作用處理研磨廢水，針對其操作條件探討對處理效率的影響，在操作條件控制在pH=6左右．其濁度
去除效率可以達(dá)到95％。
關(guān)鍵詞研磨廢水絮凝四氧化三鐵磁性粒子磁場
中圖分類號：X76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2010)06—0077—02
本研究利用磁種絮凝．并且完全不添加化學(xué)混凝劑的方
式．提高研磨廢水中納米顆粒的凝絮效率．以解決廢水中穩(wěn)
定懸浮的納米顆粒及后續(xù)污泥處理的問題。由于一般市售的
磁性顆粒粒徑都較大，所以單位重量所含的顆粒數(shù)較少．與
單位體積的廢水溶液可相互碰撞的顆粒數(shù)目可能不多．對濁
度的去除效果可能不佳。岡此本研究采用化學(xué)共沉淀法．制
備得到磁化率較高的Fe30。磁性納米顆粒．然后再利用磁種
絮凝作用使廢水中的懸浮顆粒與合成的Fe，0。磁性顆粒碰
撞凝聚，探討于不同的處理條件，如pH值、分離磁場強(qiáng)度、
磁粉回收再利用等．以濁度的去除表示對水中懸浮微粒去除
效率的影響。綜合上述的研究內(nèi)容．希望能夠針對該方法得
到一個最佳的處理條件及效率。
1 試驗
將白行制備的Fe30。磁性顆粒懸浮液調(diào)整為200ml，并
以1mo兒的NaOH或lmol／L的HCI溶液調(diào)整其各個DH
值。然后加入lL的廢水與Fe和。均勻混合．依需要加入不同
濃度NaCl電解質(zhì)，以300rom充分均勻攪拌5min。最后靜置
于各個強(qiáng)度的5,t,／Jn磁場，每lOmin(或5min)以濁度計測其上
層澄清液的濁度。
2結(jié)果與討論
2．1 pH對于濁度去除率的影響
表l為不同溶液pH的系統(tǒng)靜置后，上澄液濁度的變
化。由表可知，當(dāng)混合液的pH在3．O到6．0之間時，濁度從
8500NTU左右會快速的在0．10min聞下降到10NTU以下：
但當(dāng)混合液的pH在2．0和在7．0左右時，則僅可分別降到
245NTU及220NTU。然后，濁度則會隨時問緩慢的下降．在
靜置60rain后，pH為3．0～6．0間的澄清液中仍有低濁度存在
(約2-8NTU)，推論應(yīng)為少許不易沉降的小粒徑Fe30。磁性
顆粒懸浮于其中所致。在pH=2．0和pH=7．0的環(huán)境下，由于
Fe，0。與SiO：顆粒彼此帶同性電荷．因此無法彼此相互吸引
碰撞進(jìn)而沉降，故依然具有相當(dāng)高的濁度；相反地，pH=3．0
至pH=6．0則由于2者顆粒彼此帶異性電。因此可以碰撞凝
絮沉降，以降低其濁度。從表l中得到，在pH=3．0和pH=4．0
的環(huán)境下，濁度的去除率為最高，理論上應(yīng)以其為最佳pH
環(huán)境條件；然而，F(xiàn)e30。顆粒在低pH溶液中性質(zhì)較不穩(wěn)定，在
pH小于4．5會發(fā)生溶解。并且其上層液的顏色非澄清透明
而是淡黃棕色的溶液．判斷其為Fe30。溶解后的Fe“或Fe“的
顏色造成。在pH=5．0和pH=6．0的環(huán)境下，殘余濁度分別為
7。6NTU和6．0NTU．
表1 pH對系統(tǒng)濁度去除的影響
注：Fe304=5．8 g，NaCI=Omol／L，G=85s～，外加磁感應(yīng)強(qiáng)度=0T，
原水濁度=120NTU。
2．2靜置于外加磁場對濁度去除率的影響
本研究所利用的FeD。納米顆粒為磁性物質(zhì)，在外加磁
場的磁力作用下．會沿著磁場的方向運(yùn)動。本系統(tǒng)在停止攪
拌后，在反應(yīng)瓶下方外加磁場。使其靜置于上方，因此Fe舢
與研磨廢水中的SiO，顆粒相互碰撞凝聚后的顆粒在沉降過
程中．不僅只是受到重力的沉降作用．同時也受到平行重力
方向的外加磁力作用而沉降。從表2的結(jié)果得到，在停止攪
拌開始靜置時(Time--0min)．系統(tǒng)溶液的濁度因為顆粒被充
分?jǐn)嚢钁腋∮谌芤褐卸浅４?。在靜置0至5min間，由于顆
粒碰撞凝聚成較大粒徑后．受到重力和磁力的作用會快速沉
降．系統(tǒng)的濁度也驟降。在沒有磁場環(huán)境下靜置30min時．系
統(tǒng)殘余的濁度剩下6．0NTU：然而，在有夕tqJn磁場的環(huán)境下，
作者簡介：陳健(1974一)，女，福建省古田縣人，助教．主要研究方向：環(huán)境監(jiān)洲與污染控制。
萬方數(shù)據(jù) 2010．NO．8．
僅需10min或更短的時間即可達(dá)到，以0．15T的磁場環(huán)境，
在少于5min即已經(jīng)降至6．0N11U以下；而0．09T和0．12'1"則
在lOmin內(nèi)達(dá)到：隨著外加磁力的增加，沉降速度更快。也就
是說在有外加磁場的環(huán)境下。濁度的去除率較高，并且隨著
外加磁場強(qiáng)度越大則越佳，以0．15T為最佳，其次則分別為
0．12T和0．09T．最差的則是在無外加任何磁場的狀態(tài)。這是由
于外加磁場可使得許多粒徑較小難以沉降而懸浮于溶液中造
成濁度的Fe30。顆粒受到磁力吸引沉降，所以系統(tǒng)的濁度可
以降至更低。因此．在靜置沉降時．若加上與重力同方向的磁
場．可捕捉懸浮的Fe扣。納米顆粒使得系統(tǒng)濁度的去除率可
以更好(在5min內(nèi)系統(tǒng)的濁度去除率達(dá)95．6％)。
表2靜置于外加磁場對濁度去除的影響
注：Fe304=5．8 g，NaCI=0mol／L，G=47s～，pH=6．0，原水濁度=
120 NTU。
2．3 FeD。重復(fù)利用對濁度去除率的影響
本系統(tǒng)是利用Fe如。與廢水中的SiO：顆粒的帶電性，使
得彼此相互帶異性電而吸引碰撞．進(jìn)而凝聚成較大顆粒達(dá)到
沉降。因此只要系統(tǒng)中的Fe粕。磁性顆粒與廢水中的SiO：顆
粒凝聚后．在其表面依然具有帶電的狀態(tài)下。系統(tǒng)中的Fe，04
顆粒仍然能夠與具異性電的SiO：顆粒彼此吸引，反復(fù)的處
理研磨廢水．達(dá)到濁度的去除。Fe，0。磁性顆粒第一次處理研
磨廢水后．將上層澄清液倒掉．留下下層與研磨廢水處理過
的Fe30。一Si02污泥。然后，留下的Fe304-SiO：污泥在不需經(jīng)
由任何的處理下．直接與研磨廢水再次調(diào)整至所設(shè)定的處理
條件環(huán)境．反復(fù)2次。
從表3的結(jié)果得到，由于反復(fù)利用的Fe30廣SiO：污泥中
含有碰撞附著的SiO：顆粒，因此在停止攪拌開始靜置時
(Time=0min)。反復(fù)利用Fe304-Si02污泥的系統(tǒng)溶液濁度都
會上升．并且隨著利用的次數(shù)越多，則系統(tǒng)溶液的濁度也會
越大。在第1次使用處理研磨廢水的Fe30。顆粒，對系統(tǒng)溶
液濁度的去除率約99％為最好。利用回收的Fe，04-SiO：污泥
第2次重復(fù)處理研磨廢水。對系統(tǒng)濁度仍有相當(dāng)好的去除率
約91％。但是當(dāng)同收的Fe，04-SiO：污泥第3次重復(fù)處理研磨
廢水時，對系統(tǒng)濁度的去除率大幅的降低至約55％，此乃由
于Fe如。表面與研磨廢水中的SiO：顆粒相互附著，F(xiàn)e30。表
面所具有的帶電性大幅降低．造成濁度的去除率大為降低。
綜合上述的結(jié)果．本系統(tǒng)所設(shè)定的條件，大概可以反復(fù)2次
的重復(fù)處理研磨廢水．在反復(fù)第3次的重復(fù)利用時，對系統(tǒng)
濁度的去除率不佳。
2A Fe30。投加量對濁度和總硅含量的影響
2010．No．6．
表3 Fe304反復(fù)利用對系統(tǒng)濁度去除的影響
注：Fe304=5．89，NaCI=0 mol／L，G=47s～，外加磁感應(yīng)強(qiáng)度=0
09T，原水濁度=120NTU。
在水樣中依次加45
入不同量的磁粉，在靜：：
置時問15min．外加磁主30
感應(yīng)強(qiáng)度0．09T的條象20
件下進(jìn)行試驗．結(jié)果如15
圖l。隨著Fe和。磁粉5
的投加量的增加．上清。
液濁度和總硅含量去
除量增加．當(dāng)磁粉投加
量為69時達(dá)到最佳。
3
占
■
把
型
瑚
去除率分別達(dá)到99．13％和99．83％．繼續(xù)增加投加量去除量
不再增加．
3結(jié)論
本研究以化學(xué)共沉淀法制備Fe，0。磁性納米顆粒，利用
磁種絮凝作用．并且不添加混凝劑的方式，處理研磨廢水，探
討不同操作條件(如pH、靜置于外加磁場及Fe30。重復(fù)利用)
對濁度去除效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)。在pH=3—6時。則由于兩
者顆粒彼此帶異性電．因此可以碰撞凝絮沉降．達(dá)到去除濁
度的目的。其中以pH=34時，濁度的去除率為最高，但
Fe30。顆粒會有溶解的現(xiàn)象。岡此反應(yīng)條件應(yīng)控制pH=5．6
之間。當(dāng)溶液pH=6，并且在有外加磁場的環(huán)境下(外加磁場=
0．09T)靜置30rain。上清液濁度為1．05NTU，去除率達(dá)到
99．13％．此時上清液中總硅的含量僅為0．6ms／L，去除率達(dá)到
99．83％。明顯優(yōu)于其它的處理法．如：化學(xué)混凝、電解混凝和
溶氣浮除等．可大幅減輕后續(xù)水回收處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。直接
重復(fù)利用Fen再處理污水，只能利用2次，否則效果不好。
此方法處理效率雖不及薄膜過濾的處理程序．但剩余濁度值
僅略高于薄膜處理．卻沒有薄膜孑L徑阻塞的問題。
參考文獻(xiàn)
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廢水的研究．環(huán)境工程．2002．20(4)
2黃自力．胡岳華．“磁種一高梯度磁分離”污水除磷技術(shù)的研究．環(huán)境
污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003．4(5)
3張一．王俊．陳欣叉．等．半導(dǎo)體生產(chǎn)廢水處理及回用技術(shù)介紹．廣東
化工．2008。13(09)
4劉新超．高連教，孫勇．半導(dǎo)體集成電路器件生產(chǎn)廢水處理工藝研
究與應(yīng)用．能潭環(huán)境保護(hù)．2005．23(04)

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