一种半导体氨氮废水资源化的方法技术

本发明专利技术公开一种半导体氨氮废水资源化的方法，所述方法包括步骤：将待加工的氨氮废水通过镓回收工艺和/或氨回收工艺进行处理，获得镓金属和/或氨水以及回收后液；将所述回收后液体通过尾水处理工艺进行处理并达到相应排放标准；其中，所述尾水处理工艺包括委外处理、MVR、蒸馏、结晶和/或生化法中的一种或几种的组合；处理方法可以将废水中潜在的镓和/或氨进行回收再利用，在污水处理的同时加大了企业资源的利用率，大大降低了处理成本，在污水处理的同时回收有价资源。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体氨氮废水资源化的方法
本专利技术涉及环保
，更具体的说，涉及一种半导体氨氮废水资源化的方法。
技术介绍
自20世纪50年代硅锗为主导的第一代半导体材料以来，半导体领域已成功过度并普及至第二代材料(砷化镓、磷化铟)，并逐步进入碳化硅、氮化镓、金刚石等材料为主的第三代材料时代。仅不到一个世纪的时间里，半导体科技已成为近代高速发展的关键
镓为第二代、第三代半导体材料砷化镓、磷化镓、氮化镓的主要原料，具有极高的商业和战略意义。除砷化镓、磷化镓、氮化镓等半导体材料外，镓资源也广泛用于电脑、仪器等电子领域，如：镓砷磷、镓铝砷制成的红色发光管，用磷化镓制成绿色发光管；砷化镓、镓铝砷还可作为固体激光器材料，用于光导纤维通信；CIGS薄膜太阳能用做太阳能电池的材料以及制作大规模高速集成电路。根据2015年《基于产业链分析的中国铟锗镓产业发展研究》，砷化镓衬底是镓主要消费领域，约占80%全球消耗量、氮化镓集成电路和光电元件占7%、太阳能薄膜电池约占5%。半导体产业与现代化的生活和国家战略息息相关，具有广阔的市场空间和国际意义。随着产业发展，行业内的资源利用和安全环保问题日益加剧，资源环保技术的更新已成为重要的产业优化方向之一，而衬底、外延和芯片等行业中，金属资源的完全/高效利用和废弃物的资源化是广泛存在的问题。实际上，普遍应用于行业内中清洗和蚀刻等工艺中的高纯度氨水，以及部分产线中废气喷淋废液，所形成的的高浓度氨氮废水，是目前主要的环保问题。常规的氨氮废水主要采用物化法(如，吹脱、絮凝沉淀、MVR、膜、离子树脂等)和生物法(如，硝化、亚硝化、反硝化等)，其中膜、离子树脂和生物法更适用于低浓度废水处理，就中、高浓度氨氮废水而言，时间、工艺成本过高，不适于大规模生产；MVR和吹脱等物理分离方法通过将溶液中氨离子转入气相，可进行氨去除，但是无法回收溶液中潜在的镓金属，易造成资源的流失。该专利技术的主旨在于，在传统污水处理工艺的前端，通过有效的方法，将半导体产业生产、洗涤和/或废水中潜在的镓金属及氨元素资源化，在环保处理的同时，生产可回用的氨水，且可为企业带来可观的金属收益。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有效进行有价值资源回收的半导体氨氮废水资源化的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种半导体氨氮废水资源化的方法，所述方法包括步骤：将待加工的氨氮废水通过镓回收工艺和/或氨回收工艺进行处理，获得镓金属和/或氨水以及回收后液；将所述回收后液体通过尾水处理工艺进行处理并达到相应排放标准；其中，所述尾水处理工艺包括委外处理、MVR、蒸馏、结晶和/或生化法中的一种或几种的组合。可选的，所述镓回收工艺包括步骤：将所述待加工的氨氮废水通过调浆工艺调整pH至2~14，获得第一调和液和镓中间体；将所述第一调和液通过吸附工艺进行处理，获得镓贫液和含镓的吸附剂；将所述含镓的吸附剂通过解吸工艺进行处理，获得第二调和液和镓中间体；将所述镓中间体通过镓提纯工艺，获得镓金属。可选的，所述吸附工艺包括步骤：将所述第一调和液加入装有吸附剂的搅拌过滤和/或吸附固定床装置内；对所述搅拌过滤和/或吸附固定床装置进行加热且温度保持在0~95摄氏度，并持续搅拌和/或滞留至少0.1小时，获得镓贫液和含镓的吸附剂；其中，所述吸附剂包括活性炭、改性活性炭、纤维素、改性纤维素、功能材料、树脂中的一种或者几种的混合物。可选的，所述解吸工艺包括步骤：将所述含镓的吸附剂进行洗涤过滤，直至洗涤液的pH为5~9；将所述含镓的吸附剂加入解吸液进行镓的洗脱，获得第二调和液和镓中间体；其中，洗脱后的所述吸附剂用水洗涤以备下一次镓的吸附使用，洗涤后获得的洗涤液可选择性导入到所述调浆工艺中重新利用；所述解吸液是由酸或碱稀释配置而成。可选的，所述镓提纯工艺包括步骤：将所述镓中间体通过化学浸出进行处理，温度保持在15~110摄氏度并持续搅拌和/或滞留0.1~48小时，获得含镓溶液；将所述含镓溶液与萃取剂混合，得到萃余液和含镓油液；将所述含镓油液与反萃液混合，得到镓贵液；将所述镓贵液除杂后，调节pH至3~9，得到含镓的沉淀物；将所述含镓的沉淀物碱化造液后电解，得到粗镓；将所述粗镓洗涤后，得到镓金属。可选的，所述萃取剂可使用磷类、羧酸类、胺类、肟类、喹啉类中的一种或几种化合物，使用稀释剂稀释而成，化合物与稀释剂比1：0.1~20；所述反萃剂可使用水、酸、碱、盐类中的一种或几种，反萃液镓浓度≥10g/L。可选的，所述除杂，使用无机盐、硫化物中的一种或者几种。可选的，所述碱化造液使用氢氧化物溶液，固液比为1：2~15，且pH≥10。可选的，所述电解的电压为2~5V，温度20~90摄氏度，时间2~48小时；可选的，所述洗涤可先后使用酸、碱、去离子水中的一种或几种，酸碱纯度≥90%。可选的，所述调浆工艺的温度保持0~120摄氏度和/或滞留至少0.1小时；所述调浆工艺使用酸类化学品、碱类化学品、氨盐、钠盐、金属盐、氧化物、有机物中的一种或几种的混合物和/或溶液。可选的，所述氨回收工艺包括步骤：将所述待加工的氨氮废水通过分离工艺，获得含氨气体和分离后液；将所述含氨气体通过氨纯化工艺，获得氨水。可选的，所述分离工艺使用酸类化学品、碱类化学品、氨盐、钠盐、金属盐、氧化物、有机物中的一种或几种的混合物和/或溶液，将pH稳定至≥7。可选的，所述分离工艺使用空气、氧气和/或惰性气体，杂质含量小于等于10%，气液比0.01~10000每小时，压力大于等于0.9MPa，温度大于等于20摄氏度。可选的，所述分离工艺也可使用减压蒸馏，压力范围0.1~0.9MPa。可选的，所述氨纯化工艺包括步骤：将所述含氨气体通过管道冷却、水冷和/或气冷进行冷凝，获得冷凝中间体；将所述冷凝中间体通过水浴溶液进行一级或多级的水浴吸收，获得氨水；其中，所述水浴溶液包括自酸、氨水、氯化铵溶液、水和/或超纯水中的一种或几种，所述水浴吸收的温度小于100摄氏度,且氨与水相比≥0.001。可选的，所述水浴溶液为超纯水，电阻率大于等于10毫欧姆·厘米，所述水浴吸收的温度范围为10~60摄氏度。可选的，所述氨纯化工艺后加入吸附过滤工艺。本专利技术由于将待加工的氨氮废水通过镓回收工艺处理后再氨回收工艺处理，获得镓金属、氨水以及回收后液；将所述回收后液体通过尾水处理工艺进行处理并达到相应排放标准。对于行业内处理困难、处理成本高昂的氨氮废水，这种处理方法可以将废水中潜在的镓和/或氨进行回收再利用，在污水处理的同时加大了企业资源的利用率，大大降低了处理成本，在污水处理的同时回收有价资源；于此同时，使用该工艺在特定的条件下，可以生产出极高纯度的镓金属和氨水，可直接回用或作为高纯化学品的原料，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体氨氮废水资源化的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：/n将待加工的氨氮废水通过镓回收工艺和/或氨回收工艺进行处理，获得镓金属和/或氨水以及回收后液；/n将所述回收后液体通过尾水处理工艺进行处理并达到相应排放标准；/n其中，所述镓回收工艺包括步骤：/n将所述待加工的氨氮废水通过调浆工艺调整pH至2~14，获得第一调和液和镓中间体；/n将所述镓中间体通过镓提纯工艺，获得镓金属；/n其中，所述氨回收工艺包括步骤：/n将所述待加工的氨氮废水通过分离工艺，获得含氨气体和分离后液；/n将所述含氨气体通过氨纯化工艺，获得氨水；/n其中，所述尾水处理工艺包括MVR、蒸馏、结晶和/或生化法中的一种或几种的组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体氨氮废水资源化的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
将待加工的氨氮废水通过镓回收工艺和/或氨回收工艺进行处理，获得镓金属和/或氨水以及回收后液；
将所述回收后液体通过尾水处理工艺进行处理并达到相应排放标准；
其中，所述镓回收工艺包括步骤：
将所述待加工的氨氮废水通过调浆工艺调整pH至2~14，获得第一调和液和镓中间体；
将所述镓中间体通过镓提纯工艺，获得镓金属；
其中，所述氨回收工艺包括步骤：
将所述待加工的氨氮废水通过分离工艺，获得含氨气体和分离后液；
将所述含氨气体通过氨纯化工艺，获得氨水；
其中，所述尾水处理工艺包括MVR、蒸馏、结晶和/或生化法中的一种或几种的组合。


2.根据权利要求1所述的一种半导体氨氮废水资源化的方法，其特征在于，所述镓回收工艺还可包括对所述第一调和液通过吸附工艺进行处理，所述吸附工艺包括步骤：
将所述第一调和液加入装有吸附剂的搅拌过滤和/或吸附固定床装置内；
对所述搅拌过滤和/或吸附固定床装置进行加热且温度保持在0~95摄氏度，并持续搅拌和/或滞留至少0.1小时，获得镓贫液和含镓的吸附剂；
其中，所述吸附剂包括活性炭、改性活性炭、纤维素、改性纤维素、功能材料、树脂中的一种或者几种的混合物。


3.根据权利要求2所述的一种半导体氨氮废水资源化的方法，其特征在于，所述吸附工艺后还包括对所述含镓的吸附剂通过解吸工艺进行处理，所述解吸工艺包括步骤：
将所述含镓的吸附剂进行洗涤过滤，直至洗涤液的pH为5~9；
将所述含镓的吸附剂加入解吸液进行镓的洗脱，获得第二调和液和镓中间体；
其中，洗脱后的所述吸附剂用水洗涤以备下一次镓的吸附使用，洗涤后获得的洗涤液可选择性导入到所述调浆工艺中重新利用；所述解吸液是由酸或碱稀释配置而成。


4.根据权利要求1所述的一种半导体氨氮废水资源化的方法，其特征在于，所述镓提纯工艺包括步骤：
将所述镓中间体通过化学浸出进行处理，温度保持在15~110摄氏度并持续搅拌和/或滞留0.1~48小时，获得含镓溶液；
将所述含镓溶液与萃取剂混合，得到萃余液和含镓油液；
将所述含镓油液与反萃液混合，得到镓贵液；
将所述镓贵液除杂后，调节pH至3~9，得到含镓的沉淀物；
将所述含镓的沉淀物碱化造液后电解，得到粗镓；
将所述粗镓...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大卫，
申请(专利权)人：刘大卫，
类型：发明
国别省市：上海;31