專利名稱：氫氟酸的處理系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種廢水處理系統(tǒng)與方法，且特別關(guān)于一種氫氟酸處理系統(tǒng)與方法，是以階段式的氟化氫處理方式來(lái)增快氫氟酸處理速度與減少所加試劑量。
先前技術(shù)氟化氫(HF)在高溫常壓下為氣體，溶于水后為一種強(qiáng)酸，稱為氫氟酸(anhydrous hydrogen fluoride、fluorohydric acid、anhydrous hydrofluoric acid)。氫氟酸對(duì)去除氧化物的效果非常好，所以可用于許多行業(yè)中，如半導(dǎo)體工業(yè)中以氫氟酸作為清洗劑、玻璃蝕刻工業(yè)中以氫氟酸作為蝕刻劑、鋼鐵工業(yè)中以氫氟酸作為表面除銹劑、石化工業(yè)中以氫氟酸作為催化劑、清潔服務(wù)業(yè)中以氫氟酸作為污物腐蝕清洗劑或外墻清洗劑，甚至在家庭中所用的除銹劑中都含有氫氟酸。然而氫氟酸強(qiáng)烈的腐蝕性與高脂溶性的特性，使它極易滲透人體，與體內(nèi)的鈣、鎂離子結(jié)合，侵蝕骨骼與肌肉，且不僅皮膚接觸會(huì)有傷害，甚至由呼吸道進(jìn)入人體也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)，故含有氫氟酸的廢水皆須經(jīng)過(guò)處理，才不會(huì)造成人體的危害與環(huán)境的污染。
目前半導(dǎo)體工業(yè)大部分使用鈣鹽沉淀法來(lái)處理氫氟酸，其中鈣鹽可為氫氧化鈣(Ca(OH)2)、硫酸鈣(CaSO4)或氯化鈣(CaCl2)等，氫氟酸與鈣鹽形成氟化鈣(CaF2)而沉淀，而氟化鈣是一種無(wú)毒且高穩(wěn)定性的化合物，所以可直接掩埋于衛(wèi)生掩埋場(chǎng)，而剩下的氫氟酸濃度若小于15ppm的法定排放量以下時(shí)，即可進(jìn)行排放。
已知的氟化氫處理系統(tǒng)的示意圖如

圖1所示，包括一反應(yīng)槽10、一混凝槽20、一凝聚槽30、一凈化槽40、一污泥槽50、多個(gè)氟離子濃度計(jì)60與多個(gè)酸堿度計(jì)70。首先氫氟酸廢液Q進(jìn)入反應(yīng)槽10，在氟離子濃度固定的情形下，氟化鈣的沉淀速率主要受鈣離子濃度與酸堿度影響，所以根據(jù)氟離子濃度計(jì)60與酸堿度計(jì)70來(lái)加入氯化鈣C與氫氧化鈉N，且為使反應(yīng)完全，所添加的氯化鈣C通常為適量，而氫氧化鈉N的添加是為使整個(gè)廢液環(huán)境處于堿性條件下，以利于氟化鈣的形成；但隨著氟離子濃度的降低，反應(yīng)時(shí)間將更長(zhǎng)，故通常會(huì)在下一步驟再加一次氯化鈣C，稱為氟化氫的兩段式處理。
接著將反應(yīng)槽10中經(jīng)處理過(guò)的氫氟酸溶液Q引入混凝槽20中，同樣根據(jù)氟離子濃度計(jì)60與酸堿度計(jì)70來(lái)加入氯化鈣C與氫氧化鈉N，使氟離子去除得更完全，并加入多氯化鋁(PolyAluminium Chloride，簡(jiǎn)稱PAC)P1作為混凝劑，使微小顆粒的氟化鈣凝結(jié)成較大顆粒的膠體，以利于沉淀。
接著將該廢液引入凝聚槽30，加入聚合物凝聚劑P2使膠狀體沉淀；之后將廢液引入凈化槽40以進(jìn)行過(guò)濾，濾出的廢液經(jīng)氟離子濃度計(jì)60測(cè)量在低于法定排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)即可進(jìn)行排放，剩下的污泥則進(jìn)入污泥槽50做為掩埋準(zhǔn)備。
但利用此法處理氫氟酸廢液所形成的膠狀體細(xì)小、不易沉淀，為使整體處理時(shí)間縮短，需添加更多量的多氯化鋁；而且為使低濃度的氟離子反應(yīng)更加完全，需添加大量的氯化鈣；這樣會(huì)使試劑量增加，不但不符合成本效益，同時(shí)污泥量也會(huì)增大，也不符合環(huán)保效益。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種氫氟酸的處理系統(tǒng)與方法，通過(guò)階段式的氟化氫處理方式來(lái)增快氫氟酸處理速度、減少試劑量與污泥量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種氫氟酸的處理系統(tǒng)，包括一前處理槽，用以處理第一部分氫氟酸廢液，使該第一部分氫氟酸廢液與過(guò)量鈣鹽反應(yīng)，形成第一廢液；以及一反應(yīng)槽，用以處理第二部分氫氟酸廢液與上述第一廢液，形成第二廢液，以產(chǎn)生一種可排放和掩埋的廢棄物。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種氫氟酸的處理方法，包括將第一部分氫氟酸廢液置于前處理槽中，并添加過(guò)量的鈣鹽，形成第一廢液；以及將第二部分氫氟酸廢液與上述第一廢液置于一反應(yīng)槽中，形成第二廢液，以產(chǎn)生一種可排放和掩埋的廢棄物。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1為用以說(shuō)明已知?dú)浞崽幚硐到y(tǒng)的示意圖；圖2為用以說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的氫氟酸處理系統(tǒng)的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明10，120～反應(yīng)槽 20～混凝槽30，130～凝聚槽 40，140～凈化槽50，150～污泥槽 60，160～氟離子濃度計(jì)70，170～酸堿度計(jì) 100～計(jì)量槽110～前處理槽 C～氯化鈣N～氫氧化鈉 P1～多氧化鋁P2～聚合物Q～進(jìn)液量X～進(jìn)液比率實(shí)施方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特列舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下圖2為本發(fā)明氫氟酸處理系統(tǒng)圖，包含有一計(jì)量槽100、一前處理槽110、一反應(yīng)槽120、一凝聚槽130、一凈化槽140、一污泥槽150以及多個(gè)氟離子濃度計(jì)160與一個(gè)或多個(gè)酸堿度計(jì)170。
首先將氫氟酸廢液引進(jìn)上述計(jì)量槽100中，測(cè)得一Q單位體積，且通過(guò)氟離子濃度計(jì)160測(cè)得氟離子的濃度，將該濃度乘上所測(cè)得的Q單位體積，即可得知這Q單位體積的氫氟酸廢液所需的全部氯化鈣的量；再將XQ(X為百分比)單位體積的氫氟酸廢液排入上述前處理槽110中，剩余的(1-X)Q((1-X)為百分比)單位體積的氫氟酸廢液排入上述反應(yīng)槽120中。其中X最好為10％～20％，在此實(shí)施例中，X為15％。
接著在前處理槽110的15％Q單位體積的氫氟酸廢液中加入Q單位體積氫氟酸廢液所需的全部氯化鈣C，這過(guò)量的氯化鈣C與氫氟酸反應(yīng)形成氟化鈣顆粒，再將此前處理槽110中的廢液排入反應(yīng)槽120中。
由于在前處理槽110中15％Q單位體積的氫氟酸廢液的氟離子已與氯化鈣C形成氟化鈣顆粒，所以在反應(yīng)槽中，可將這形成的氟化鈣顆粒作為晶種；而原存于反應(yīng)槽120中15％Q單位體積的氫氟酸廢液的氟離子與過(guò)量的鈣離子形成氟化鈣于上述晶體表面，形成顆粒較大的氟化鈣顆粒，這樣不但只要添加一次氯化鈣即可將氟離子析出，而且所析出的氟化鈣顆粒也較大，故沉淀速率較快，使氯化鈣以及后續(xù)添加的混凝劑與凝聚劑的加入量減少。另外，同時(shí)于反應(yīng)槽120中加入氫氧化鈉N，使氫氟酸廢液的氟更易于由氫氟酸的形式解離出來(lái)，增加氟離子與鈣離子的反應(yīng)速率。此外，再添加多氯化鋁(PolyAluminium Chloride，簡(jiǎn)稱PAC)P1于反應(yīng)槽120中，作為混凝劑，使氟化鈣形成更大膠體狀的顆粒，以利于沉淀。之后，將反應(yīng)槽120中全部廢液排入凝聚槽130中。
在這凝聚槽130中加入聚合物P2作為凝聚劑，該聚合物P2可為陰離子型聚丙烯酰胺(anionic polyacrylamide)、陰離子型聚二甲基二烯丙基氯化銨(cationic poly dimethyl dially ammonium chloride)或非離子型聚丙烯酰胺(nonionic polyacrylamide)，使膠體狀的氟化鈣沉淀，再將此廢液排入上述凈化槽140中。
將凈化槽140中的廢液進(jìn)行過(guò)濾，其中所產(chǎn)生的污泥排入污泥槽150中，經(jīng)壓縮等處理后進(jìn)行掩埋，而剩下的廢液經(jīng)氟離子濃度計(jì)160測(cè)量其氟離子濃度如其濃度低于法定排放標(biāo)準(zhǔn)15ppm時(shí)即可進(jìn)行排放。
經(jīng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的氫氟酸處理系統(tǒng)可使氫氟酸的處理時(shí)間快兩倍以上，氯化鈣的加入量可減少20％～50％，多氯化鋁與聚合物的加入量也可減少10％～20％，污泥量也減少，且只需一組氯化鈣加料機(jī)，比已知方式少了一臺(tái)加料機(jī)。
雖然本發(fā)明已公開(kāi)優(yōu)選實(shí)施例如上，然其并非用以限制本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可進(jìn)行一些更動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以所附權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氫氟酸處理系統(tǒng)，包括一計(jì)量槽，用以將氫氟酸廢液分成第一部分氫氟酸廢液與第二部分氫氟酸廢液；一前處理槽，用以處理上述第一部分氫氟酸廢液，使該第一部分氫氟酸廢液與過(guò)量的鈣鹽反應(yīng)，形成第一廢液；以及一反應(yīng)槽，用以處理上述第二部分氫氟酸廢液與上述第一廢液，形成第二廢液，以產(chǎn)生一種可排放和掩埋的廢棄物。
2.如權(quán)利要求1所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，其中該計(jì)量槽還包括氟離子濃度計(jì)，用以測(cè)量該氫氟酸廢液的氟離子濃度。
3.如權(quán)利要求1所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，其中該第一部分氫氟酸廢液的體積為氫氟酸廢液體積的10％～20％。
4.如權(quán)利要求1所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，其中該鈣鹽為氫氧化鈣、硫酸鈣或氯化鈣。
5.如權(quán)利要求1所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，還包括在該反應(yīng)槽中添加一種堿性物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，其中該堿性物質(zhì)為氫氧化鈉。
7.如權(quán)利要求1所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，還包括在反應(yīng)槽中添加一種混凝劑。
8.如權(quán)利要求7所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，其中該混凝劑為多氯化鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的氫氟酸處理系統(tǒng)，還包括一凝聚槽，用以處理第二廢液，使其與一凝聚劑反應(yīng)，形成第三廢液；以及一凈化槽，用以處理第三廢液，以產(chǎn)生一種可排放和掩埋的廢棄物。
10.一種氫氟酸處理方法，包括將一氫氟酸廢液置于一計(jì)量槽中，并測(cè)量該氫氟酸廢液的體積與氟離子濃度，且將該氫氟酸廢液分成第一部分氫氟酸廢液與第二部分氫氟酸廢液；將上述第一部分氫氟酸廢液置于前處理槽中，并添加過(guò)量的鈣鹽，形成第一廢液；以及將上述第二部分氫氟酸廢液與上述第一廢液置于反應(yīng)槽中，形成第二廢液，以產(chǎn)生一種可排放和掩埋的廢棄物。
11.如權(quán)利要求10所述的氫氟酸處理方法，其中該第一部分氫氟酸廢液的體積為該氫氟酸廢液體積的10％～20％。
12.如權(quán)利要求10所述的氫氟酸處理方法，其中該鈣鹽為氫氧化鈣、硫酸鈣或氯化鈣。
13.如權(quán)利要求10所述的氫氟酸處理方法，還包括在該反應(yīng)槽中添加一種堿性物質(zhì)。
14.如權(quán)利要求13所述的氫氟酸處理方法，其中該堿性物質(zhì)為氫氧化鈉。
15.如權(quán)利要求10所述的氫氟酸處理方法，還包括一種測(cè)量該第二廢液的酸堿度步驟。
16.如權(quán)利要求10所述的氫氟酸處理方法，還包括在該反應(yīng)槽中添加一種混凝劑。
17.如權(quán)利要求16所述的氫氟酸處理方法，其中該混凝劑為多氯化鋁。
18.如權(quán)利要求10所述的氫氟酸處理方法，還包括將該第二廢液置于凝聚槽中，并添加一種凝聚劑進(jìn)行反應(yīng)，以形成第三廢液；以及將該第三廢液置于凈化槽，以產(chǎn)生一種可排放和掩埋的廢棄物。
19.如權(quán)利要求18所述的氫氟酸處理方法，還包含一個(gè)測(cè)量該凈化槽的酸堿度的步驟。
全文摘要
一種氫氟酸處理系統(tǒng)，包括一前處理槽，用以處理第一部分氫氟酸廢液，使第一部分氫氟酸廢液與過(guò)量的鈣鹽反應(yīng)，形成第一廢液；以及一反應(yīng)槽，用以處理第二部分氫氟酸廢液與上述第一廢液，形成第二廢液，以產(chǎn)生可排放和掩埋的廢棄物。
文檔編號(hào)C02F1/58GK1559931SQ20041000660
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者方少海, 莊明煌, 楊中治 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司