TWM597770U - 含硼/氟廢水處理系統 - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種含硼氟廢水處理系統及所應用之除硼氟劑載體，如此一來，藉由放置除硼氟劑載體到廢水中，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，並且由於藥劑使用量少，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。

Description

含硼/氟廢水處理系統

本創作係屬於廢水處理之領域，尤其是一種能從水中除去硼、氟，使除硼之效果為65%以上的含硼氟廢水處理系統及所應用之除硼氟劑載體。

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，本創作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，進而提供一種含硼氟廢水處理系統及所應用之除硼氟劑載體，以期可以改善上述習知技術之缺失。

本創作之一目的，旨在提供一種含硼氟廢水處理系統及所應用之除硼氟劑載體，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，其特點是除硼效果為65%以上，且具有選擇性、穩定性，汙泥產生量少，處理成本低。

為達上述目的，本創作揭露一種含硼氟廢水處理系統，其包含：一廢水緩衝槽；一酸鹼值調整槽，其係與廢水緩衝槽連通；一混合池，其係與該酸鹼值調整槽連通，該混合池內係加入複數除硼氟藥劑，而該等除硼氟藥劑中含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物，當廢水進入該混合池內時，該等除硼氟藥劑與廢水內之硼/氟離子產生選擇性吸附與共沉澱反應，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；及一過濾槽，其係該混合池連通，以供去除沉澱物。

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，含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物在該等除硼氟藥劑中之比率係為1至65%。

較佳者，該等除硼氟藥劑中還含有凝聚劑與氧化劑，而凝聚劑係優選為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁或甲基葡萄糖胺衍生物，氧化劑係優選為過氧化氫、過氧化鈉、次氯酸鈉、高錳酸鉀或氯酸鉀。

較佳者，該等除硼氟藥劑可藉由以下步驟製備而成：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，並在溶液中，加入占溶液總重量0.1%~10%的凝聚劑和占溶液總重量0.1%~15%的氧化劑。

此外，本創作又另外揭露一種應用於含硼/氟廢水處理之除硼氟劑載體，其特徵在於：該等除硼氟劑載體係設有複數孔洞，且該等除硼氟劑載體之表面和/或內部係含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物，而含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物在該等除硼氟劑載體中之比率係為1至65%。

較佳者，該等除硼氟劑載體之材質係為氧化鋁、矽酸鎂、磁鐵礦、絲素蛋白、殼聚糖、纖維素、活性碳、二氧化矽、二氧化鈦、甲殼素、沸石或耐水性多孔高分子樹脂。

較佳者，該等孔洞之平均孔徑為10至30奈米。

較佳者，該等除硼氟劑載體之粒徑係為0.1至3.5mm。

較佳者，該等除硼氟劑載體中還含有凝聚劑與氧化劑。

如此一來，藉由這樣的含硼氟廢水處理系統或是放置上述的除硼氟劑載體到廢水中，被能夠將廢水中的氟去除99%以上的同時，又能去除95% 以上的硼離子，並且由於藥劑使用量少，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。

1:含硼/氟廢水處理系統

11:廢水緩衝槽

12:酸鹼值調整槽

13:混合池

14:過濾槽

2:除硼氟藥劑

3:除硼氟劑載體

31:孔洞

32:含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物

4:容器

41:上集水器

42:下集水器

R:粒徑

D:孔徑

第1圖，為本創作之廢水處理系統示意圖。

第2圖，為本創作之除硼氟劑載體示意圖。

第3圖，為本創作之除硼氟劑載體在廢水處理容器內示意圖。

為使本領域具有通常知識者能清楚了解本創作之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1圖至第3圖，其係為本創作廢水處理系統示意圖、除硼氟劑載體示意圖和除硼氟劑載體在廢水處理容器內示意圖。如圖所示，本創作揭露一種含硼氟廢水處理系統1，其包含：一廢水緩衝槽11、一酸鹼值調整槽12、一混合池13和一過濾槽14。

該酸鹼值調整槽12係與該廢水緩衝槽11連通，而該混合池13係與該酸鹼值調整槽12連通，該混合池13內係加入複數除硼氟藥劑2，而該等除硼氟藥劑2中含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物、凝聚劑與氧化劑，且含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物在該等除硼氟藥劑中之比率係為1至65%，化合物的形式可為氯化物、氧化物、氫氧化物、碳酸物、硫酸物或硝酸物，而在此處係使用氯化物作為示例，而當廢水進入該混合池13內時，該等除硼氟藥劑2與廢水內之硼/氟離子產生選擇性吸附與共沉澱反應，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。該過濾槽14則係該混合池13連通，以供去除沉澱物。

並且，在某些實施例中，又提供一種可應用於含硼/氟廢水處理之除硼氟劑載體3，其特徵在於：該等除硼氟劑載體3係設有複數孔洞31，且該等除硼氟劑載體3之表面和/或內部係含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物32，而含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物32在該等除硼氟劑載體3中之比率係為1至65%。此外，該等除硼氟劑載體3之材質係為氧化鋁、矽酸鎂、磁鐵礦、絲素蛋白、殼聚糖、纖維素、活性碳、二氧化矽、二氧化鈦、甲殼素、沸石或耐水性多孔高分子樹脂，且粒徑R係為0.1至3.5mm，而該等孔洞31之平均孔徑D為10至30奈米，該等除硼氟劑載體3中還可含有凝聚劑與氧化劑。

該等除硼氟劑載體3在廢水中進行反應的示意圖係如第3圖所示，一容器4可供廢水進出，且該容器4係設有一上集水器41和一下集水器42，以供廢水進入及排出，且該上集水器41和該下集水器42係具有過濾功能，透過僅供廢水通過之過濾效果，以讓該等除硼氟劑載體3能持續存在於該容器4內。

以下係為本創作之該等除硼氟劑藥劑2或該等除硼氟劑載體3使用於不同的廢水案例中，而本創作之使用方法係為在含硼或氟離子廢水(500mg/L)中加入3%重量百分比之該等除硼氟劑載體3或加入1.5%重量百分比該等除硼氟藥劑2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/釹固體顆粒或氟化鈰/鑭/鐠/釹固體顆粒，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分鐘後出水時廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了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，因此本創作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分鐘後出水時廢水的各項數值。

表2

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了79.6%，氟離子被去除了99%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作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分鐘後出水時廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了67%，氟離子被去除了94.4%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作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分鐘後出水時廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了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，因此本創作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分鐘後出水時廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了90.7%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作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

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：應用於某玻璃薄化廢水除氟。以下表6係為在1L廢水中使用氯化鑭為主成分的除硼氟藥劑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分鐘後出水時廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後氟離子被去除了99.9%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作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。

實驗例7

事先製備：將載體用95%乙醇浸泡5小時並進行攪拌，之後以純水進行清洗載體，直至無乙醇味道為止，接著將載體與前述1之除硼氟藥劑與混合黏合劑與溶劑進行交聯造粒，攪拌反應時間2小時，使除硼氟劑固定在載體上，之後進行過濾並使用純水進行清洗，最後將載體加熱至200~600℃老化1~10小時，即得到該等除硼氟劑載體(含鈰化合物與耐水性多孔高分子樹脂進行交聯/重量比例1：6)。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼/氟。以下表7係為在1L廢水(pH=9.81)中使用鈰化合物為主成分的該等除硼氟劑載體30g，置於該混合池中，廢水由上往下流，使該等除硼氟劑載體吸附廢水中硼與氟離子，待1L廢水全部出水時，檢測廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了99.8%，氟離子被去除了99.5%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作確實具有優異之除硼氟效果。

實驗例8

事先製備：將載體用95%乙醇浸泡5小時並進行攪拌，之後以純水進行清洗載體，直至無乙醇味道為止，接著將載體與前述2之除硼氟藥劑與混合黏合劑與溶劑進行交聯造粒，攪拌反應時間2小時，使除硼氟劑固定在載體上，之後進行過濾並使用純水進行清洗，最後將載體加熱至200~600℃老化1~10小時，即得到該等除硼氟劑載體(含鑭化合物與耐水性多孔高分子樹脂進行交聯/重量比例1：6)。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼/氟。以下表8係為在1L廢水(pH=9.81)中使用鑭化合物為主成分的該等除硼氟劑載體30g，置於該混合池中，廢水由上往下流，使該等除硼氟劑載體吸附廢水中硼與氟離子，待1L廢水全部出水時，檢測廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了99.9%，氟離子被去除了99.4%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作確實具有優異之除硼氟效果。

實驗例9

事先製備：將載體用95%乙醇浸泡5小時並進行攪拌，之後以純水進行清洗載體，直至無乙醇味道為止，接著將載體與前述3之除硼氟藥劑與混合黏合劑與溶劑進行交聯造粒，攪拌反應時間2小時，使除硼氟劑固定在載體上，之後進行過濾並使用純水進行清洗，最後將載體加熱至200~600℃老化1~10 小時，即得到該等除硼氟劑載體(含鐠化合物與耐水性多孔高分子樹脂進行交聯/重量比例1：6)。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼/氟。以下表9係為在1L廢水(pH=9.81)中使用鐠化合物為主成分的該等除硼氟劑載體30g，置於該混合池中，廢水由上往下流，使該等除硼氟劑載體吸附廢水中硼與氟離子，待1L廢水全部出水時，檢測廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了97.8%，氟離子被去除了99.1%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作確實具有優異之除硼氟效果。

實驗例10

事先製備：將載體用95%乙醇浸泡5小時並進行攪拌，之後以純水進行清洗載體，直至無乙醇味道為止，接著將載體與前述4之除硼氟藥劑與混合黏合劑與溶劑進行交聯造粒，攪拌反應時間2小時，使除硼氟劑固定在載體上，之後進行過濾並使用純水進行清洗，最後將載體加熱至200~600℃老化1~10小時，即得到該等除硼氟劑載體(含釹化合物與耐水性多孔高分子樹脂進行交聯/重量比例1：6)。

應用狀況：某燃煤火力發電廠脫硫廢水除硼/氟。以下表10係為在1L廢水(pH=9.81)中使用釹化合物為主成分的該等除硼氟劑載體30g，置於該混合池中， 廢水由上往下流，使除硼氟劑載體吸附廢水中硼與氟離子，待1L廢水全部出水時，檢測廢水的各項數值。

由此可見，使用本創作後硼離子被去除了96%，氟離子被去除了99.2%，明顯有達到一開始所聲稱之效果，因此本創作確實具有優異之除硼氟效果。

綜上所述，本創作所提供之該等除硼氟劑載體12和其所應用之含硼氟廢水處理系統確實具有去除硼氟效果穩定和汙泥量少之特點，而且從數據中可看出單純只使用藥劑的最低硼離子去除率居然就有67%，使用該等除硼氟劑載體所具有的最低硼離子去除率則是高達95%，也可看出表示使用含有氯化鈰和氯化鑭之化合物之該等除硼氟劑載體12係具有最佳之除硼氟效果，進而提供較為有效的廢水處理用品及系統。

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

1:含硼/氟廢水處理系統

11:廢水緩衝槽

12:酸鹼值調整槽

13:混合池

14:過濾槽

2:除硼氟藥劑

Claims (8)

1. 一種含硼/氟廢水處理系統，其包含：一廢水緩衝槽；一酸鹼值調整槽，其係與該廢水緩衝槽連通；一混合池，其係與該酸鹼值調整槽連通，該混合池內係加入複數除硼氟藥劑，而該等除硼氟藥劑中含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物，當廢水進入該混合池內時，該等除硼氟藥劑與廢水內之硼/氟離子產生選擇性吸附與共沉澱反應，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；及一過濾槽，其係該混合池連通，以供去除沉澱物。
2. 如請求項1所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，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。
3. 如請求項2所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，化合物之較佳形式係為氯化物。
4. 如請求項3所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，含有鈰、鑭、鐠或釹之化合物在該等除硼氟藥劑中之比率係為1至65%。
5. 如請求項4所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，該等除硼氟藥劑中還含有凝聚劑與氧化劑。
6. 如請求項5所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，凝聚劑係優選為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁或甲基葡萄糖胺衍生物。
7. 如請求項6所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，氧化劑係優選為過氧化氫、過氧化鈉、次氯酸鈉、高錳酸鉀或氯酸鉀。
8. 如請求項7所述之含硼/氟廢水處理系統，其中，該等除硼氟藥劑係藉由以下步驟製備而成：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，並在溶液中，加入占溶液總重量0.1%~10%的凝聚劑和占溶液總重量0.1%~15%的氧化劑。

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