从排放废水中去除微粒硅的方法
【技术领域】
[0001 ] 各种实施例涉及从排放废水中去除微粒硅的方法。
【背景技术】
[0002] 排放废水可能由工业过程产生。此类排放废水可能包含固体含量。例如，固体含 量可以包括或形成粒子。例如，固体含量可以包括娃。例如，排放废水及其固体含量可能由 生产一个或多个半导体芯片和/或处理一个或多个半导体晶片而产生。例如，处理半导体 晶片(诸如通过研磨、抛光以及打薄晶片中的一个或多个）可能导致排放废水包含在排放废 水中悬浮或分布的小的粒子形式的硅。例如，排放废水及其固体含量可以额外地包含掺杂 剂，例如砷。
【发明内容】
[0003] 根据各种实施例，一种从排放废水中去除微粒硅的方法可以包括：向排放废水添 加碱（base)，相对于排放废水中所包含的全部量的硅到原硅酸（Si (OH)4)的基本氧化反应， 所添加的碱的量是亚化学计量的（sub-stoichiometric);将排放废水和碱的所得混合物维 持在预定温度范围中达一个时间段，从而形成包括硅的沉积；以及使沉积与排放废水彼此 分呙。
[0004] 根据各种实施例，一种从排放废水中去除微粒硅的方法可以包括：以这样的量将 碱添加到排放废水：在排放废水中通过碱所提供的水氢氧离子与排放废水中所包含的硅的 摩尔比率小于或等于2:1，例如，小于或等于1:1 ;将碱和排放废水的所得混合物维持在预 定温度范围中达一个时间段，从而允许形成包括硅的沉积；以及将沉积与排放废水彼此分 离。
[0005] 根据各种实施例，一种从排放废水中去除微粒硅的方法可以包括：为排放废水中 所包含的每克硅提供排放废水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氢氧化钠，或者为排放废水中 所包含的每克硅提供排放废水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氢氧化钾，或者为排放废水中 所包含的每克硅提供排放废水中的〇. 01至〇. 〇5mol的溶解的氢氧化钙，或者为排放废水中 所包含的每克硅提供排放废水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氢氧化钡，或者为排放废水中 所包含的每克硅提供排放废水中的〇. 02至0.1mol的铵，或者为排放废水中所包含的每克 硅提供排放废水中的〇. 02至0.1mol的溶解的氢氧化钠，其中，溶解的氢氧化钠部分地或全 部地用以下中的一个或多个取代:1摩尔取代率的溶解的氢氧化钾，1:2摩尔取代率的溶 解的氢氧化钙(也就是说，可以用一部分的氢氧化钙取代两部分的氢氧化钠)，1:2摩尔取代 率的溶解的氢氧化钡，以及1:1摩尔取代率的铵；将溶解的氢氧化钠、溶解的氢氧化钾，溶 解的氢氧化钙、溶解的氢氧化钡以及铵中的一个或多个与排放废水的所得混合物维持在预 定温度范围中达一个时间段，以便允许形成包括硅的沉积；以及将沉积与排放废水彼此分 离。
【附图说明】
[0006] 在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考字符通常指的是相同或相似的部分。附图 不一定按比例，替代地通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下的描述中，参考下面的 附图描述各种实施例，其中： 图1是示出根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法的流程图； 图2是示出根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法的流程图； 图3是示出根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法的流程图； 图4示出了若干实验室烧杯的照片，其中上方的实验室烧杯包含未经处理的排放废水 (排放废水的样本)，并且其中下面行的实验室烧杯包含经不同处理的排放废水(形成本公 开的示例和比较示例）； 图5示出了图4的上方的实验室烧杯的放大照片； 图6示出了图4的下面行中从左起第三实验室烧杯的放大照片，该实验室烧杯包含本 公开的示例； 图7示出了另一实验室烧杯的放大照片，其包含用根据各种实施例的从排放废水中去 除微粒硅的方法处理的排放废水，从而包含本公开的另一示例； 图8示意性示出了根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法； 图9示出了图4的下面行中从左起第二实验室烧杯的放大照片，该实验室烧杯包含本 公开的又一示例； 图10示出了图4的下面行中从左起第二实验室烧杯的另一放大的照片；以及 图11示意性示出了根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的另一方法。
【具体实施方式】
[0007] 以下详细描述涉及附图，其通过图示方式示出了其中可以实施本发明的具体细节 和实施例。这些实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明。在不背 离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行结构、逻辑和电气变化。各 种实施例不必是互相排斥的，因为所有的或一些实施例可以与一个或多个其它实施例组合 以形成新的实施例。
[0008] 词语"示例性的"在本文被用来表示"用作示例、实例或图示"。本文描述为"示例性 的"的任何实施例或设计不一定被解释为相比于其它的实施例或设计是优选的或有利的。
[0009] 可以将术语"至少一个"和"一个或多个"理解成包括大于或等于一的任何整数， 艮P，一、二、三、四……等等。
[0010] 例如通过研磨、抛光(例如化学机械抛光）和打薄晶片中的一个或多个处理半导体 晶片可以导致排放废水包含粒子形式的硅。有时候，排放废水可以另外地包含掺杂剂，例如 砷。在某些情况下，通过从排放废水中去除微粒硅来处理或净化此类排放废水可能是有帮 助的。
[0011] 为此，可以过滤排放废水，也就是说，可以引导全部排放废水通过过滤元件以便留 下并由此分离硅粒子。然而，此类过程可能是复杂且昂贵的。例如，过滤元件可能必须得定 期替换。
[0012] 替代地，可以在沉积池中提供排放废水，从而允许硅粒子沉积到水池底部("正常 沉积")。稍后，可以从沉积去除沉积之上的澄清排放废水，从而使得沉积与排放废水彼此分 离。然而，由于小的硅粒子的低沉积速度，此类过程可以持续数周或数月。
[0013] 作为另外的替换，可以向排放废水添加金属盐(例如氯化铁）和碱(例如氢氧化 钠)，从而借助于共沉淀而结合并沉积硅粒子。沉淀(包括硅的氢氧化铁)形成容器底部处的 沉积或淤渣，并且然后可以使沉淀之上的澄清排放废水彼此分离。
[0014] 本文所描述的各种实施例的方面是提供一种处理或净化排放废水的方法，尤其是 一种从排放废水中去除微粒硅的方法。根据本公开的各种实施例的从排放废水中去除微粒 硅的方法可以允许快速形成沉积，其包括起初包含于排放废水中的硅量的至少一部分(例 如，当与"正常沉积"比较时)。
[0015] 替代地或此外，根据本公开的各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法可以 允许形成沉积，其包括起初包含于排放废水中而没有使用金属盐的硅量的至少一部分。
[0016] 替代地或此外，根据本公开的各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法可以 允许以节省成本的和/或简单的和/或可靠的和/或快速的方式分离硅粒子的至少一部 分。
[0017] 替代地或此外，根据本公开的各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的方法可以 允许处理大量排放废水，例如每天多达1000 m3的量。
[0018] 基本上，假设在溶液中提供了足量的碱，完全使硅溶解在热的碱性溶液中是可能 的。硅受到碱的侵蚀并反应成硅酸。由此，暗硅粒子"消失"并且溶液变得透明。硅酸然后 可以聚合以形成硅酸粒子，例如具有几纳米的大小。
[0019] 使用上面的方法，可以通过溶解硅粒子而将其从排放废水中去除。从而可以避免 在废水处理厂中形成包含沉积硅粒子（以及可选地一个或多个掺杂剂）的淤渣。
[0020] 然而，形成包含硅的淤渣或沉积可以具有可以从排放废水中至少部分地恢复或去 除硅的效果(代替在其中溶解硅)。此外，诸如掺杂剂的其它物质可以与硅一起沉积。
[0021] 可以由于通过以下看到本文描述的各种实施例的方面：将减少或少量的碱添加到 排放废水(代替添加溶解全部量的硅所需的量)，在排放废水沉积中包含一部分硅(相比于 被溶解的)，然而硅的另一部分仍可以被溶解。此沉积可以发生在比在未经处理的排放废 水中沉积硅粒子(正常或自然沉积）所需的时间段更短得多的时间段中。这可能是由于形 成硅结块。因此，通过添加减少量的碱引起的沉积可以称作"促进（promoted)"或"强制 (forced)" 沉积。
[0022] 可以由于通过以下看到本文描述的各种实施例的另一方面：额外地向排放废水添 加具体化合物(例如，磷酸氢二铵；见下)，能够增强上面的沉积效果，从而可以沉积更多的 硅。因此，可以通过添加具体化合物而进一步促进沉积。
[0023] 硅的(促进）沉积可以发生在