液晶屏抛光废液的资源化利用：制备冰晶石的最佳工艺条件研究

液晶屏抛光废液的资源化利用：制备冰晶石的最佳工艺条件研究

化工环境保护·154·2013年33期2号 液晶屏抛光废水的资源化利用 姜桂清，童章发，陈志川，高大明 （1.广西大学化工学院，广西南宁 2.广东深圳） [摘要]以液晶屏抛光废水为原料，制备冰晶石。首先加入碳酸钠反应生成氟硅酸钠沉淀，去除废水中的氟硅酸盐；然后向滤液中加入NaOH和NaAlO混合溶液反应生成冰晶石。最佳工艺条件为：碳酸钠加入量为理论量的2.2倍，冰晶石制备反应温度为80℃，反应原料中（HF）：（NaAlO）比为5.4，（Na）：（Al）比为3.4，NaOH和NaAlO的质量分数均为20%。 在最优工艺条件下得到的冰晶石产品中n(Na):(Al)为2.84，达到“冰晶石”牌号CH-1的质量标准。采用该工艺可实现液晶屏抛光废液的综合资源化利用。[关键词]液晶屏抛光液;氟硅酸钠;冰晶石;锥冰晶石;综合利用[中图分类号]JX705[文献编号]A[文章号]1006-1878(2013)02-0154-,,。

近年来，我国液晶显示器产能快速提升，如河南省利用铝型材生产发展。

在液晶显示器生产过程中，抛光生产冰晶石过程中产生的氟铝酸铵废液需要使用大量的氢氟酸，废液中含有大量的氢氟酸、氟硅酸及硫树脂耐磨剂、电解铝溶剂等。液晶抛光石用途广泛，可作为玻璃、搪瓷的防晒剂，废液……废液中含有大量的氢氟酸、氟硅酸及硫树脂耐磨剂、电解铝溶剂等。大量的氟暴露在环境中会对植物和人类造成很大的危害。目前对于液晶抛光废液的处理，都是先除去抛光废液中的氟硅酸盐，然后再加入NaA10、~HNaOH。 多数企业仍采用石灰沉淀法、钙盐-磷酸盐沉淀法、钙盐-铝盐沉淀法、钙盐-镁盐沉淀法等传统方法制备冰晶石产品，这些方法不仅造成大量可回收的含氟资源的流失，而且造成大量可回收的含氟资源的流失。[收稿日期]2012-09-20；[修回日期]2012-11-19。[作者简介]姜桂清(1985-)，男，河北省张家口市，硕士生，主要研究方向为工业废水中有效成分的提取与回收。目前，对含氟废弃物及废水中氟的回收研究已取得有益进展。电话 E-mail@sina.tom.ca。第2期姜桂清等液晶显示器抛光废水的资源化利用1 实验部分1.1 试剂、材料及仪器按文献[147]确定。

均为分析纯，NaA2、NaO2为化学纯；其余试剂为2.2.结果与讨论实验所用的液晶屏抛光废液取自深圳某液晶屏添加厂，无色、有刺激性气味，酸度为9.8mol/L。钠盐种类对氟硅酸盐回收率的影响如图1所示，主要成分见表1。从图1可以看出，使用氯化钠时氟硅酸盐的回收率高于使用碳酸钠时。但使用氯化钠去除氟硅酸盐会导致冰晶石制备过程中引入大量的Cl-，影响冰晶石的质量。使用碳酸钠不会影响产品质量，而且过量的碳酸钠在强酸性溶液中生成的Na可以作为冰晶石制备过程中的钠源。 当碳酸钠的加入量为理论量的2.2倍时，氟硅酸盐的回收率可达94.31%。有限公司；JHS-1电子恒速搅拌器：杭州仪器；DT-101-1S集热式磁力搅拌器：；PF-1氟离子选择电极：；VESTA-MPX电感耦合等离子体发射光谱仪：；XD-2 XRD仪：。1.2实验方法在室温下将钠盐加入液晶屏抛光废液中，钠盐与氟硅酸盐发生反应，生成溶解度较小的氟硅酸钠。

分别研究了碳酸钠和氯化钠对LCD抛光废液中硅酸盐去除效果的影响，钠盐与氟硅酸盐的反应方程式如式（1）~（2）所示。在一定的冰晶石制备反应温度下，采用3种加料方式向去除氟硅酸盐的滤液中加入NaAlO和NaOH。方法1），先加入NaOH溶液，采用方法1时，由于反应液加入NaOH溶液后要反应10分钟，因此再加入NaAlO溶液；方法2），向体系中通入大量的Na，然后再加入NaOH溶液，Na会先与AlF：溶液发生反应，再加入NaOH溶液，与AlF：迅速反应生成大量细小的冰晶石。此冰晶石溶液；方法3），加入NaOH和NaAlO混合溶液。HF和石英的粒径都很小，这使得制备出的冰晶石几乎无法过滤。 过滤NaAIO和NaOH后制备冰晶石的反应方程式见滤饼为胶体，冰晶石产品结块且坚硬。方法2）采用公式（3）。冰晶石的制备过程经过三个阶段，首先加入NaAIO溶液，NaA10与氢氟酸反应生成NaA10和H2生成NaOH和A1(OH)，然后它与冰晶石起晶种作用，使后续反应生成的冰H2反应生成Na和Al针状物。最后F-、A1、Na复合反晶晶体生长良好，过滤时滤饼松散，产品为细小的冰晶石。

粉末。同时采用方法3)]~IA NaOH和NaAIO，混合+N~CO3=+CO2T+H2O(1)溶液，晶核生成速度慢，晶体有足够的时间长大，+2NaC1=+2HC1(2)最先生成的晶体起籽晶的作用。生成的冰晶石非常容易过滤，过滤时滤饼松散，产品为细砂，颗粒较粗1-3分析法，析晶效果好。因此，下面的实验采用按GB/-1998《化工NaAIO混合溶液》添加NaOH、氟硅酸盐含量的方法制备冰晶石。产品中硅含量测定的一般方法是采用还原钼硅酸盐分光光度法测定冰晶石产品中SO4含量；采用选择电极法测定滤液中氟离子含量； Na元素及冰晶石制备反应温度对冰晶石产品中SO3含量的影响如图2所示。由图2可知，当反应温度低于80℃时，反应速率过慢，导致最终产品中（Na）含量增加：（A1）减少。

So-被包裹吸附在产物上，使得产物中opso-的质量分数过高；反应温度高于80℃时，产物冰晶石中sol-的质量分数变化不大。图4 混合溶液及NaA10质量分数对冰晶石产物中(Na):(A1)的影响反应温度/oc2.6混合溶液中(Na):、l(AI)对冰晶石产物中(Na):的影响图2 反应温度对冰晶石产物中s0j-质量分数的影响本方法制备的冰晶石产物主要是冰晶石2.4、l(HF):、l()在冰晶石产物和5NaF·3A1F的混合物中。混合溶液中反应物NaOH及NaA10、(Na):、(Na)的影响会直接影响反应进程。 （HF）：n（NaA10,）对冰晶石产品中n（Na）：中F-、Al、Na三种离子的络合度，进而对n（A1）的影响如图3所示。从图3可以看出，混合溶液中的n（HF）：（Na）对最终产品的纯度影响很大，当（NaA10,）为5.4时，冰晶石产品中n（Na）：（A1）的影响如图5所示，从图5可以看出，最大值为2.62，由于冰晶石分子中理论的（Na：n（AI））为3.4，因此当混合溶液中的（Na：n（AI））为3时，得到的（HF：n（NaA10）为5.4，是（Na：n（AI））最高的产品中最高的。

合适的。 混合溶液中 n(Na​​):n(A1) 图 5 混合溶液中 n(Na​​):n(A1)对冰晶石产品中 n(Na​​):n(A1) 的影响 冰晶石产品中 (HF):n(NaA10:) (A1) 2.7 制备条件总结 2.5 混合溶液中 NaOH 和 NaA10 质量分数对冰晶石产品中 n(Na​​):n(A1) 的影响 冰晶石产品中 n(Na​​):n(A1) 冰晶石制备工艺的最佳条件为：碳酸钠加入量为理论量的 2.2 倍，混合溶液中 NaOH 和 NaA10 质量分数，冰晶石制备反应温度为 80 ℃，产品中反应原料 (HF):n(Na):n(A1)如图 4 所示。如图 4 所示，(NaA10,)为 5.4，(Na):n(A1)为 3.4，NaOH 和混合溶液中NaA10为20%，NaA10的质量分数为20%。在此最佳条件下，冰晶产品的(Na):n(A1)最大；当混合溶液中NaOH与NaA10的质量分数为2.84时，反应速度减慢，易产生抛光废液。可得到232kg冰晶石产品。第2期姜桂清等.液晶屏抛光废液资源化利用·157·2.8产品物相表征与质量指标取滤液)j[1.,k~NaOH与NaA10混合溶液，在上述最佳条件下制备冰晶石。上述最佳条件下制备的冰晶石的XRD谱图。

制备得到的冰晶石产品中n(Na):n(Al)的比值如图6所示。由图6可知，产品的主要成分为冰晶石，还有极少量的5NaF·3AlF为2.84。质量指标符合GB/T4291--2007《冰晶石》的要求。XRD谱图中没有出现其他杂质的衍射峰，说明实验制备的冰晶石产品纯度很高。处理1m3液晶屏抛光废液可得到232kg冰晶石产品。采用该处理工艺可以使液晶屏抛光废液资源化、综合化。参考文献[1]刘飞，邱祖军，尹锋，等.电子级氢氟酸的纯化技术及其发展现状[J].硫磷设计与粉体工程，2012(i):44-47。 [2]雷少敏,郭振华.氟污染的危害及含氟废水处理技术研究进展[J].金属矿山,2012(4):152-155.20/(.)[3]吴春都,简晓杰.电镀含氟废水处理工艺的改进[J].图6产物冰晶石的XRD谱图电镀与环保,2007,27(2):33-35。·冰晶石；_5NaF·3AIF3[4]程娇,石凯,含氟废水处理工程改造冰晶石产品质量指标见表2。从表2可以看出[J].中国给水排水,2008,24(6):28-30。制备的冰晶石产品质量指标符合IGB/T4291-1的要求。[5]戴荣海。 集成电路行业含氟废水处理工程[J].环境保护，2007.“冰晶石”等级CH-1的要求.

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当碳酸钠加入量为理论加入量的2.2倍时，氟硅酸盐的去除率可达94.31%。b)当冰晶石制备反应温度为80℃，反应源为5.4，z(Na):n(A1)[S]为3.4，NaOH质量分数为20%时，（王欣编辑）