从排放废水中去除微粒硅的方法_3

文档序号:9626759阅读:来源:国知局
废水/样本。由此,可以放大沉积效应,并且所形成的沉积的量 可以增加。图4中的参考数字(b)表示比较示例,其是通过以过化学计量的量(相对于排放 废水中所包含的全部量的硅到原硅酸或原硅酸盐离子的基本氧化反应)的碱处理样本(a)/ 排放废水获得的。
[0051] 比较示例 如可以从图4看到的,当以过化学计量的量将碱添加到排放废水/样本(a)时,排放废 水中所包含的硅完全溶解在排放废水中,从而导致相当清澈或透明的溶液(b)。因此,不能 再将硅与排放废水分离(至少非经由沉积)。
[0052] 比较示例(b)通过将0. 8mmol/l的NaOH添加到排放废水/样本(a)获得。在60°C 下大约5分钟之后,硅粒子溶解,并且硅粒子起始暗的分散转变成相当清澈的溶液。假设向 排放废水添加过化学计量的量的NaOH具有形成轻化娃(hydroxylated silicon)(Si (OH)4) 并且通过聚合反应而反应成聚娃酸的效应。
[0053] 示例 在图4的下面行中,根据本公开从右起第二实验室烧杯包含示例(c)。相同的实验室烧 杯也在图6中示出。示例(c)通过以亚化学计量的量向排放废水/样本(a)添加碱而获得。 如可以从图6看到的,示例(c)包含包括在烧杯底部的硅的沉积5,以及在沉积5之上澄清 的排放废水3。在这方面,假设排放废水中包含的硅粒子的一部分溶解在排放废水中(形成 硅酸),而排放废水中包含的硅粒子的另一部分聚集以沉淀/沉积,由此形成沉积5。因此, 可以经由沉积将硅的一些至少与排放废水分离。
[0054] 示例(c)通过向排放废水/样本(a)添加0· 2mmol/l的NaOH获得。排放废水和 碱的所得混合物被加热并维持在约60°C的预定温度达5分钟。由此,形成包含硅的沉积5, 并且沉积5可以通过倾析与沉积之上的澄清的排放废水3分离。在一个或多个实施例中, 向排放废水添加欠化学计量(understoichiometric)的量的NaOH可以具有形成部分轻化 的硅粒子并且通过缩合反应而彼此反应从而形成可以沉到烧杯底部的较大硅粒子的效应。
[0055] 图7示出了根据本公开的包含另一示例(c')的实验室烧杯。示例(c')通过以亚 化学计量的量向排放废水/样本(a)添加碱而获得。如从图9可以看到的,示例(c')包含 包括在烧杯底部的硅的沉积5,以及在沉积5之上澄清的排放废水3。因此,在本示例(c') 中,也可以经由沉积将硅中的至少一些与排放废水分离。
[0056] 示例(c')通过向排放废水/样本(a)添加0. lmmol/1的氢氧化钙获得。排放废 水和碱(在此情况下是氢氧化钙)的所得混合物被加热并维持在约50°C的预定温度范围达2 分钟。由此,形成包括硅的沉积5,并且沉积5可以通过倾析与沉积之上的澄清的排放废水 3分呙。
[0057] 对于示例(C)和(c')中的每个,测量沉积之上澄清的排放废水中砷的浓度,并将 其与样本(a)(未经处理的排放废水)中砷的浓度进行比较。因为澄清的排放废水中的砷 的浓度低于未经处理的排放废水中砷的浓度,所以显然示例(c)和(c')中砷被部分转移并 包含于沉积中,并且由此与硅一起从排放废水中去除。
[0058] 图8示意性示出了去除应用于排放废水/样本(a)的微粒硅从而获得上面示例 (c)和(c')的方法。起初,在容器中提供排放废水。未经处理的排放废水形成分散1并具 有暗的和浑浊的外观。接下来,将碱7 (例如,固态氢氧化钠、氢氧化钠溶液或氢氧化|丐)添 加到排放废水。然后,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5。在沉积5之上是澄清的排放废水3。然后可以例如通过倾析将 澄清的排放废水3从容器去除,由此将沉积和排放废水彼此分离,从而在容器中仅保留包 含硅的沉积5 (以及可选地一个或多个掺杂剂,例如砷)。
[0059] 图9示出了根据本公开的包含又一示例(d)的实验室烧杯。同一实验室烧杯/示 例(d)也示出在图10中,这次根据上文,并且在图4中(在下面行中从左起第二烧杯)。示 例(d)通过以亚化学计量的量将碱添加到排放废水/样本(a),并且通过额外地将磷酸氢二 铵添加到排放废水获得。如从图9和10可以看到的,示例(d)包含包括在烧杯底部的硅的 沉积5,以及在沉积5之上澄清的排放废水3。因此,在此示例(d)中,也可以经由沉积将硅 中的至少一些与排放废水分离。应观察到,通过进一步向排放废水添加磷酸氢二铵(例如, 当与其中仅使用碱的上述示例(c)进行比较时),沉积的量以及沉积中包含的硅的量可以显 著增加。因此,通过以亚化学计量的量添加碱,可以促进/加速沉积的形成(当与在未经处 理的排放废水中硅粒子的正常沉积进行比较时),并且能够通过额外添加磷酸氢二铵(或者 类似的成分,例如权利要求12中提及的成分之一)而进一步促进/增强。
[0060] 示例(d)通过向排放废水/样本(a)添加0. 2_〇1/1的氢氧化钠(通过添加氢氧化 钠溶液)以及〇.〇2mmol/l的磷酸氢二铵而获得。将排放废水、碱(在此情况下是氢氧化钠) 以及磷酸氢二铵的所得混合物加热到并维持在约60°C的预定温度范围达5分钟。由此,形 成包括硅的沉积5,并且可以通过倾析将沉积5与沉积之上的澄清的排放废水3分离。
[0061] 在图4的下面行中从右起第一实验室烧杯包含根据本公开的又一示例(d')。示 例(d')以与示例(d)相同的方式获得,并且可以称为示例(d)的复制。
[0062] 对于示例(d)和(d')中的每个,测量沉积之上澄清的排放废水中砷的浓度,并将 其与样本(a)(未经处理的排放废水)中砷的浓度以及示例(c)的澄清的排放废水中的砷 的浓度两者进行比较。由此,应确定示例(d)和(d')澄清的排放废水中的砷的浓度低于未 经处理的排放废水中砷的浓度,并且也低于示例(c)的澄清的排放废水中的砷的浓度,从 而显然可以通过添加磷酸氢二铵来增加不仅沉积中硅的量而且沉积中砷的量。
[0063] 图11示意性示出了去除应用于排放废水/样本(a)的微粒硅以便获得上面示例 (d)和(d')的方法。起初,在容器中提供排放废水。未经处理的排放废水形成分散1并具 有暗的和浑浊的外观。接下来,将碱7 (例如,固态氢氧化钠或氢氧化钠溶液)与磷酸氢二铵 9 (或者类似的成分,例如权利要求12中提及的成分之一)一起添加到排放废水。碱7与磷 酸氢二铵9可以顺序地(即,首先是碱7,并且然后是磷酸氢二铵9,或者反之)或者同时地添 加到排放废水。然后,将排放废水1、碱7以及磷酸氢二铵9的所得混合物加热到并维持在 预定温度范围中达一个时间段,从而形成包括硅的沉积5。在沉积5之上是澄清的排放废水 3。可以例如通过倾析将澄清的排放废水3从容器去除,由此将沉积和排放废水彼此分离, 从而在容器中只保留包含硅的沉积5 (并且可选地一个或多个掺杂剂,例如砷)。
[0064] 在下文中,将描述本公开的另外的实施例。
[0065] 根据各种实施例的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,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;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离。
[0066] 根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的另一个方法可以包括:向排放废水 添加碱;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;其中,调整 所添加的碱的量,使得通过将排放废水和碱的所得混合物维持在预定温度范围中达该时间 段,形成包含排放废水中所包含的硅的全部量的至少一部分的沉积;以及使沉积与排放废 水彼此分呙。
[0067] 根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的又一方法可以包括:向排放废水添 加碱;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;其中,调整所 添加的碱的量,使得在将排放废水和碱的所得混合物维持在预定温度范围中达该时间段期 间,防止排放废水中包含的全部量的硅借助于碱被完全溶解;以及使沉积与排放废水彼此 分呙。
[0068] 根据各种实施例的从排放废水中去除微粒硅的又一方法可以包括:以这样的量将 碱添加到排放废水,即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,从而允许形成包含硅的沉积;以及使沉积与排放废水彼此分 离。
[0069] 根据各种实施
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