TWI720863B

TWI720863B - 利用藥劑去除廢水中大部分硼離子之藥劑之製備方法

Info

Publication number: TWI720863B
Application number: TW109111380A
Authority: TW
Inventors: 廖健勝; 張永叡
Original assignee: 亞洲永盛科技有限公司
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-03-01
Also published as: TW202138313A

Abstract

本發明揭露一種利用藥劑去除廢水中大部分硼離子之用途，其特徵在於：該藥劑內含有鈰、鑭、鐠或釹所構成之化合物。如此一來，藉由加入這樣的藥劑到廢水中，被能夠將廢水中的氟去除90%以上的同時，又能去除65%以上的硼離子，不同於傳統的鈣鎂沉澱劑，在處理廢水的時候也不會產生大量汙泥，進而降低廢水處理的整體成本。

Description

利用藥劑去除廢水中大部分硼離子之藥劑之製備方法

本發明係屬於含硼廢水處理之領域，尤其是一種能從水中除去硼離子，使除硼之效果提升為65%以上的藥劑。

按，硼在自然界中分布廣泛，在地下水、海水、湖泊、溫泉等都含有硼，且硼的應用極其廣泛，硼酸除了可以消毒、殺蟲、防腐外，工業上亦可用於製造玻璃、鈾料、琺瑯、皮革、紙、黏合劑和炸藥，或使用於清潔劑的製造。另外，含硼廢水在電子產業、光電產業與火力發電廠亦廣泛存在，例如晶圓半導體之摻雜物、偏光板製造廠中作為清洗劑之硼酸，製造印刷電路板作為緩衝液、研磨觸控面板強化玻璃、燃煤電廠脫硫廢水等。

並且，硼對於植物生長是必須元素，但過量即造成生長不良影響。動物研究顯示，長時間攝入大量硼酸會令動物的生殖能力及發育受影響。實驗動物如從膳食攝入硼酸，不但會有睪丸病變，並且會出現不育情況。

此外，依照WHO世界衛生組織條例，對於排放水中作了嚴格規定，需可排放濃度為0.5~2mg/L或其以下，而氟是人體必需的微量元素之一，飲用水適宜濃度為0.5~1.0mg/L，飲用水缺氟時容易導致蛀牙，但若長期飲用3mg~6mg/L水，卻會引起氟骨病(氟中毒)。

然而，工業/電子/電鍍/化肥/農藥等行業排放廢水中，常含有高濃度氟化物和/或硼化物，除了造成環境汙染，更有可能會影響到一般人的身體健康。目前國內外常使用的除硼氟劑為鈣/鎂鹽沉澱法，鈣鹽主要有 CaO/CaCl2/Ca(OH)2等，鎂鹽主要有MgO/MgCl2/Mg(OH)2等，通過投入鈣/鎂鹽為主要化學藥劑，形成氟化鈣鎂沉澱與硼離子與氫氧化鈣鎂吸附共沉澱，降低廢水中硼氟離子濃度。

雖然此種方法使用上較為簡單，原料成本也較為便宜，而且對於氟離子去除率可達90%以上，但對於硼離子去除率只有20~30%，而且由於廢水中常常會有高濃度硫酸根離子，投入是鈣/鎂鹽形成硫酸鈣/鎂結晶沉澱，因此會產生大量汙泥，導致後續處理更加繁雜及困難。

有鑑於此，本發明人感其未臻完善而竭其心智苦心研究，並憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而提供一種利用藥劑去除廢水中大部分硼離子之用途及藥劑之製備方法，以期可以改善上述習知技術之缺失。

本發明之一目的，旨在提供一種利用藥劑去除廢水中大部分硼離子之用途及藥劑之製備方法，以適用於所有含單一硼廢水或單一氟廢水或含硼與氟廢水處理，其特點是除硼效果提升為65%以上，藥劑具有選擇性並且穩定，汙泥產生量少，處理成本低。

於是，本發明揭露一種利用藥劑去除廢水中大部分硼離子之用途，其特徵在於：該藥劑內含有鈰、鑭、鐠或釹所構成之化合物。

較佳者，化合物之形式係為氯化物、氧化物、氫氧化物、碳酸物、硫酸物或硝酸物，較優的選擇為氯化物。

較佳者，該藥劑係為水溶液，且含有鈰、鑭、鐠或釹所構成之化合物占該藥劑中的總質量係為1~65%。

較佳者，該藥劑可含有凝集劑與氧化劑。

此外，本發明還揭露一種去除廢水中大部分硼、氟離子藥劑之製備方法，其步驟包含：(1)依照特定質量比率配置氯化鈰、氯化鑭、氯化鐠或氯化釹溶液，並混合均勻；及(2)在步驟(1)的溶液中，加入占溶液總重量0.1%~10%的凝集劑和占溶液總重量0.1%~15%的氧化劑。

較佳者，步驟(1)之特定質量比率係為1~65%。

較佳者，凝集劑優選為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁或甲基葡萄糖胺衍生物。

較佳者，氧化劑優選為過氧化氫、過氧化鈉、次氯酸鈉、高錳酸鉀或氯酸鉀。

如此一來，藉由加入這樣的藥劑到廢水中，被能夠將廢水中的氟去除90%以上的同時，又能去除65%以上的硼離子，並且由於藥劑添加量比使用傳統沉澱法來得少，在處理廢水的時候也不會產生大量汙泥，進而降低廢水處理的整體成本。

S01~S02:步驟

第1圖，為本發明較佳實施例之步驟圖。

為使貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1圖，其係為本發明較佳實施例之步驟圖。如圖所示，本發明所提供之去除廢水中大部分硼離子藥劑，可藉由下面所述之製備方法製成，其步驟包含：步驟(1)：依照特定質量比率配置氯化鈰、氯化鑭、氯化鐠或氯化釹溶液，並混合均勻(步驟S01)，其中，此特定質量比率係為1~65%；步驟(2)：在步驟(1)的溶液中，加入占溶液總重量0.1%~10%的凝集劑和占溶液總重量0.1%~15%的氧化劑，這樣就能得到除硼藥劑(步驟S02)。其中，凝集劑係為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁或甲基葡萄糖胺衍生物，而氧化劑係為過氧化氫、過氧化鈉、次氯酸鈉、高錳酸鉀或氯酸鉀。

透過上述方法所製成之藥劑係使用鈰、鑭、鐠或釹所構成之氯化物形式作為主材料，但亦可以為氧化物、氫氧化物、碳酸物、硫酸物或硝酸物等化合物形式，並不以此為限。並且，本發明使用之原料選自鈰、鑭、鐠或釹係因為綜合了實驗後對廢水的除硼氟功效以及購置成本後得出的最佳解，並非所有的稀土元素皆適合做為去除硼、氟離子的藥劑，而且本發明所提供之藥劑，其去除廢水中硼氟之方式屬於沉澱法與吸附法並行，亦即硼離子與稀土化合物形成離子鍵，使得吸附和沉澱皆發生，而氟離子與鈰、鑭、鐠或釹元素結合形成氟化鈰、鑭、鐠或釹沉澱，由於硼化鈰、鑭、鐠或釹化合物與氟化鈰、鑭、鐠或釹不溶於水中，就能選擇性去除廢水中硼離子65%以上，氟離子90%以上，這樣本發明就能達到去除硼氟效果穩定之效果，並且藉由藥劑添加量少而達到汙泥量少之功效。

以下係為本發明所提供之藥劑使用於不同的廢水案例中，而本發明之使用方法係為在含硼或氟離子廢水(500mg/L)中加入1.5%重量百分比之藥劑進行攪拌，於攪拌過程中加入氫氧化鈉調整pH值(含硼廢水：9~10、含氟廢水：7~8)，攪拌時間為30分鐘，最後靜置沉降60分鐘，水中會形成硼化鈰/鑭/鐠/釹固體化合物或氟化鈰/鑭/鐠/釹固體化合物，而此時廢水中的硼離子或氟離子便會大幅降低，合先敘明。

實驗例1

事先製備：將氯化鈰含量為50%之溶液，按比例添加5%過氧化氫(35%)與3%聚二甲基二烯丙基氯化銨(50%)與2%甲基葡萄糖胺衍生物(20%)，充分攪拌混合30min，製成氯化鈰為主成分的除硼氟藥劑。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼、氟。

以下表1係為在1L廢水中使用氯化鈰為主成分的除硼氟藥劑15g後於進水時，及利用氫氧化鈉將pH調整至9~10，並在室溫下攪拌30分鐘後出水時測量廢水的各項數值。

由此可見，使用本發明後硼離子被去除了77.6%，氟離子被去除了95.8%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本發明確實具有優異之除硼氟效果，而且汙泥的產量也有顯著的減少。

實驗例2

事先製備：將氯化鑭含量為50%之溶液，按比例添加5%過氧化氫(35%)與3%聚二甲基二烯丙基氯化銨(50%)與2%甲基葡萄糖胺衍生物(20%)，充分攪拌混合30min，製成氯化鑭為主成分的除硼氟藥劑。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼、氟。

以下表2係為在1L廢水中使用氯化鑭為主成分的除硼氟藥劑15g後於進水時，及利用氫氧化鈉將pH調整至9~10，並在室溫下攪拌30分鐘後出水時測量廢水的各項數值。

由此可見，使用本發明後硼離子被去除了79.6%，氟離子被去除了99%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本發明確實具有優異之除硼氟效果，而且汙泥的產量也有顯著的減少。

實驗例3

事先製備：將氯化鐠含量為50%之溶液，按比例添加5%過氧化氫(35%)與3%聚二甲基二烯丙基氯化銨(50%)與2%甲基葡萄糖胺衍生物(20%)，充分攪拌混合30min，製成氯化鐠為主成分的除硼氟藥劑。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼、氟。

以下表3係為在1L廢水中使用氯化鐠為主成分的除硼氟藥劑15g後於進水時，及利用氫氧化鈉將pH調整至9~10，並在室溫下攪拌30分鐘後出水時測量廢水的各項數值。

由此可見，使用本發明後硼離子被去除了67%，氟離子被去除了94.4%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本發明確實具有優異之除硼氟效果，而且汙泥的產量也有顯著的減少。

實施例4

事先製備：將氯化釹含量為50%之溶液，按比例添加5%過氧化氫(35%)與3%聚二甲基二烯丙基氯化銨(50%)與2%甲基葡萄糖胺衍生物(20%)，充分攪拌混合30min，製成氯化釹為主成分的除硼氟藥劑。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼、氟。

以下表4係為在1L廢水中使用氯化釹為主成分的除硼氟藥劑15g後於進水時，及利用氫氧化鈉將pH調整至9~10，並在室溫下攪拌30分鐘後出水時測量廢水的各項數值。

由此可見，使用本發明後硼離子被去除了71.2%，氟離子被去除了99.6%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本發明確實具有優異之除硼氟效果，而且汙泥的產量也有顯著的減少。

實驗例5

事先製備：將氯化鈰含量為50%之溶液，按比例添加5%過氧化氫(35%)與3%聚二甲基二烯丙基氯化銨(50%)與2%甲基葡萄糖胺衍生物(20%)，充分攪拌混合30min，製成氯化鈰為主成分的廢水除硼氟藥劑。

應用狀況：應用於某TFT-LCD偏光板廢水除硼。

以下表5係為在1L廢水中使用氯化鈰為主成分的廢水除硼氟藥劑20g後於進水時，及利用氫氧化鈉將pH調整至9~10，並在室溫下攪拌30分鐘後出水時測量廢水的各項數值。

由此可見，使用本發明後硼離子被去除了90.7%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本發明確實具有優異之除硼效果，而且汙泥的產量也有顯著的減少。

實驗例6

應用狀況：應用於某玻璃薄化廢水除氟。

以下表6係為在1L廢水中使用氯化鈰為主成分的廢水除硼氟藥劑20g後於進水時，及利用氫氧化鈉將pH調整至7~8，並在室溫下攪拌30分鐘後出水時測量廢水的各項數值。

由此可見，使用本發明後氟離子被去除了99.9%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本發明確實具有優異之除氟效果，而且汙泥的產量也有顯著的減少。

綜上所述，本發明所提供之藥劑確實具有去除硼氟效果穩定和汙泥量少之特點，而且從數據中可知使用氯化鈰或氯化鑭之化合物作為藥劑之主成分係具有最佳之除硼氟效果，進而提供較為有效的含硼氟廢水處理方法。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

S01~S02:步驟

Claims

一種去除廢水中大部分硼離子藥劑之製備方法，其步驟包含：(1)依照特定質量比率配置氯化鈰、氯化鑭、氯化鐠或氯化釹溶液，並混合均勻，且特定質量比率係為1~65%；及(2)在步驟(1)的溶液中，加入占溶液總重量0.1%~10%的凝集劑和占溶液總重量0.1%~15%的氧化劑，而凝集劑係為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯酰胺或甲基葡萄糖胺衍生物，氧化劑係為過氧化鈉、次氯酸鈉、高錳酸鉀或氯酸鉀。