含锡废液的安全处理技术研究

郭鹏飞，王振宇，朱海杰，姜瑞

（安徽浩悦环境科技有限责任公司，安徽合肥 231145）

近年来，线路板行业快速发展，2014 年《国家集成电路产业发展推进纲要》将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度，但在集成电路等半导体产业发展过程中，线路板退锡液的产生量逐年增加，含锡废水的排放逐渐引起人们的重视。锡元素不仅会引起人体病变，还会对水生生物产生危害，且无机锡在一定条件下通过化学反应会生成有机锡，毒性更高。因此，需要寻找一种操作简单、快速处置的方法，实现含锡废水的安全处置。

根据《锡、锑、汞工业污染物排放标准》（GB 30770-2014），2016 年1 月1 日起新建企业的总锡排放限值为2.0 mg/L。常见废水中含锡废液的处理方式有离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、生物法等。但对于复杂体系的含锡废液，常规的处置方法效果不佳。因此，本文通过重点研究沉淀pH、反应时间、絮凝剂等关键因数对含锡废水处理结果的影响，找出最优参数，实现含锡废液的快速、安全处置。

1 概述

1.1 含锡废液水质指标

某企业产生的含锡废液水质指标如表1所示。

表1 含锡废液水质指标

1.2 工艺流程

调控废液的pH值在氢氧化锡及氢氧化亚锡的沉淀范围，经中和反应、混凝沉淀工艺处理，使出水锡含量小于0.5 mg/L，处置后废水蒸发脱盐，经生化处理后达标排放。工艺流程见图1。

图1 含锡废液处理工艺流程图

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

FA2104A电子天平，北京普析通用仪器有限责任公司；90-4 磁力恒温搅拌器，上海精密科学仪器有限公司；PHS-3C pH 计，上海精密科学仪器有限公司；Zeenit-700 原子吸收分光光度计，德国耶拿分析仪器股份公司。

氢氧化钠，分析纯，国药集团；硫酸，分析纯，国药集团。

2.2 实验步骤

取200 mL含锡废液置于500 mL烧杯中，打开磁力恒温搅拌器，加入30%氢氧化钠溶液，调节体系pH至一定范围内，反应，过滤后检测滤液锡含量，继续调节pH至一定范围内，加入絮凝剂，反应，静置后过滤，检测滤液锡含量。

3 结果与讨论

3.1 一级除锡体系pH值的选择

分别取200 mL含锡废液置于500 mL的烧杯中，打开磁力恒温搅拌器，加入30%氢氧化钠溶液，分别调节pH 值至3.0、4.0、5.0、6.0、8.0，搅拌反应15 min 后过滤，滤液继续调节pH值至10.0，再加入三氯化铁，搅拌反应15 min，静置后过滤，检测滤液锡含量。

从表2可以看出，随着pH的升高，废液中锡的去除效率逐步提高，当废水pH＞6.0 后，锡的去除率开始出现下降趋势。这是由于Sn（OH）为两性物，既能溶于酸又能溶于碱，pH 对其影响极大，需严格控制溶液的pH值。故一级除锡的pH值控制在6.0。

表2 pH值的初筛选

3.2 二级除锡体系pH值的选择

分别取200 mL含锡废液置于500 mL烧杯中，打开磁力恒温搅拌器，加入30%氢氧化钠溶液，调节pH 至6.0，搅拌反应15 min 后过滤，滤液分别调节pH 至8.0、9.0、10.0、11.0 和 12.0。加入三氯化铁，搅拌反应 15 min，静置后过滤，检测滤液锡含量。

从表3可以看出，随着pH的升高，滤液中锡的去除效率逐渐上升，当废水pH＞10.0后，锡含量均＜0.5 mg/L。所以二级除锡的pH值控制在10.0。

表3 pH的二次筛选

3.3 反应时间对锡去除效率的影响

在研究反应时间的影响时，分别取200 mL 含锡废液置于500 mL 的烧杯中，打开磁力恒温搅拌器，加入30%氢氧化钠溶液，调节pH 至6.0，搅拌反应15 min 后过滤，滤液调节pH至10.0后加入三氯化铁，分别搅拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min，静置后过滤，检测滤液锡含量。

从表4 可以看出，当反应时间大于15 min 时，滤液的锡浓度均低于0.5 mg/L。因此，控制体系反应时间为15 min。

表4 反应时间的影响

3.4 絮凝剂对锡去除效率的影响

在研究絮凝剂的影响时，分别取200 mL 含锡废液置于500 mL的烧杯中，打开磁力恒温搅拌器，加入30%氢氧化钠溶液，调节pH至6.0，搅拌反应15 min后过滤，滤液调节pH至10.0。加入三氯化铁，搅拌10 min，分别加入1%的PAC、PAM、FeCl，静置后过滤，检测滤液锡含量。

混凝包括凝聚和絮凝两个过程。凝聚过程是指在投加混凝剂后，脱稳的胶体在范德华力的作用下聚集成大量体积很小的矾花的过程；而絮凝过程是指通过凝聚过程产生的小矾花在吸附架桥或者网捕卷扫等作用下聚集成为体积更大的絮体的过程。三氯化铁在碱性条件下可形成氢氧化铁沉淀，亦可作为混凝剂。

从表5可以看出，三氯化铁的絮凝效果最好，因此，含锡废液体系选择三氯化铁作为絮凝剂。

表5 絮凝剂的影响

3.5 优化条件下锡的去除率

根据此含锡废液的实验数据分析，选定在一级沉淀pH=6.0，二级沉淀pH=10.0，反应时间为15 min，絮凝剂为三氯化铁的条件下开展实验，数据如表6所示。

表6 优化条件下锡的去除率

从表6可以看出，在此条件下对含锡废液进行处理后，锡离子的浓度低于0.5 mg/L，去除效率达到99.8%，经脱盐处理后再进行生化处置，实现了含锡废液的快速、安全处置。

4 结论

针对退锡液处置后产生的含锡废液，使用两级沉淀法较为经济可行。本文通过实验，研究得出某电子行业产生的含锡废液的最优条件，并在此条件下对含锡废液进行处置，处理后废液中锡离子含量小于0.5 mg/L，去除效率达到99.8%以上，为此类废液的处理提供了安全可靠的技术指导，为集成电路产业健康发展提供后勤保障。