半導体フッ化物廃水処理には化学的脱フッ化だけで十分ですか?

06 Nov, 2026 10:54am

ウェーハの洗浄やエッチングなどの半導体製造プロセスでは、フッ化水素酸が使用されることがよくあります。 (HF) その他のフッ素-化学物質が含まれているもの。結果として、これらの作業では、かなりの濃度のフッ化物を含む廃水が生成されます。ある程度の高さでは-濃度の高い排水流では、フッ化物レベルが数百、さらには 1,000 mg を超える場合もあります。/L. 処理後でも、排出または水の再利用要件を満たすためにさらに除去が必要になる場合があります。

しかし、半導体廃水処理において考慮する必要がある汚染物質はフッ化物だけではありません。

製造工程によってはフッ素が-廃水を含む水には、硝酸や硫酸などの酸性物質、懸濁物質、有機化合物、高濃度の溶解塩が含まれる場合があります。

処理システムが塩類の蓄積、濃縮物の管理、および水の再利用の要件に対処せずにフッ化物濃度の低減のみに重点を置いている場合でも、運用の不安定性や最終的な廃水処理の困難が依然として発生する可能性があります。複雑な廃水特性や高い水回収目標を伴う半導体プロジェクトの場合、多くの場合、より包括的なアプローチが必要になります。化学的脱フッ素化のみに依存する代わりに、統合処理プロセスでは、化学的沈殿、高度なフッ素除去、膜分離、蒸発結晶化を組み合わせることができます。

化学的脱フッ素化だけでは必ずしも十分ではないのはなぜですか?

化学沈殿は井戸です-確立されたフッ化物の処理方法-半導体製造からの廃水を含んでいます。カルシウムを加えることで-石灰などのベースの化学物質、フッ化物イオンがカルシウムイオンと反応してフッ化カルシウムを形成する (CaF₂) 沈殿する。凝集・沈殿・固体-次に、液体分離を使用して、生じた沈殿物を廃水から除去します。この方法は、高度な治療を行う場合に明らかな利点をもたらします。-濃縮フッ素排水。比較的経済的な運用コストでフッ化物の負荷を大幅に削減できます。

しかし、フッ化物濃度が低下するにつれて、石灰の投入量を継続的に増加させても、必ずしもそれに比例して除去効率が向上するとは限りません。 pH、カルシウム濃度、溶解塩、その他の共存物質などの要因はすべて、沈殿プロセスに影響を与える可能性があります。

したがって、化学沈殿は一般に、高温の処理に適しています。-単一の反応段階で高度な処理プロセス全体を完了するのではなく、高濃度のフッ化物を除去します。これがマルチになる理由の一つです-段階的な脱フッ素化は、産業廃水処理システムの設計において一般的に考慮されます。

2-化学的脱フッ素化の段階: 初期のフッ素添加量の削減

高フッ素濃度の半導体廃水の場合は、-段階の化学処理プロセスが考えられます。

ステージ 1: 石灰の沈殿

高-高濃度フッ化物廃水は反応タンクに入り、そこで石灰スラリーが添加されてpHが調整され、フッ化カルシウム沈殿物の形成が促進されます。

特定の廃水特性では、pH 範囲は約 7–8は好ましい反応条件を提供する可能性があります。ただし、最適な動作範囲は、実際の水の分析と処理試験を通じて決定する必要があります。

反応が完了した後、廃水は沈降システムに入り、フッ化カルシウムとその他の浮遊固体が分離されます。

この最初の段階の主な目的は、後の処理のために廃水を準備しながら、フッ化物負荷のかなりの部分を除去することです。

例えば、フッ素濃度約500の廃水を処理する場合–2,000mg/L、適切に設計された一次化学処理により、フッ化物レベルを大幅に削減できます。ただし、実際の除去効率は、流入液の特性、化学薬品の投与量、反応条件、沈降性能によって異なります。

ステージ 2: 凝集と沈殿

一次沈殿を行った後でも、処理排水中にはフッ化物、微粒子、コロイド状物質が残留する場合があります。

2 番目の凝固および沈降段階は固体の改善に役立ちます-液体の分離。ポリ塩化アルミニウムなどの凝固剤 (PAC) ポリアクリルアミドは粒子の凝集を促進します。 (パム) フロックの形成と沈降性能を向上させることができます。

これら 2 つの化学処理段階の後、フッ化物の負荷はさらに減少し、懸濁物質もより適切に制御できるようになります。

これにより、その後の高度なフッ化物除去のためのより安定した流入条件が提供されます。しかし、プロジェクトで最終排水中のフッ化物濃度を特に低くする必要がある場合、これら 2 つの段階だけでは十分な処理の安定性が得られない可能性があります。

高度なフッ素除去：残留フッ素の制御

フッ化物濃度が高レベルから比較的低レベルに低下すると、大量の沈殿化学物質を添加し続けることはますます不経済になる可能性があります。

この段階では、追加の高度なフッ化物除去プロセスが導入される場合があります。

廃水の特性と処理対象に応じて、活性アルミナや特殊なフッ化物などのオプションが利用可能-選択的イオン交換樹脂。

活性アルミナはフッ化物イオンとの親和性が高く、化学沈殿後の高度な処理に使用できます。より低い残留フッ化物濃度が必要なプロジェクトの場合、フッ化物-選択的な樹脂も考慮することができます。

1 つの重要な点を理解しておく必要があります。

高度なフッ化物除去は、化学的沈殿に代わるものではありません。

吸着材やイオン交換樹脂を直接使用して高濃度物質を処理する場合-高濃度フッ化物廃水の処理能力は急速に消費され、材料消費量、設備要件、運転コストが増加する可能性があります。

より現実的な治療戦略は、さまざまな段階で責任を分担することです。

化学的沈殿によりフッ化物の除去の大部分が処理され、高度な処理により残留フッ化物が制御されます。

このアプローチにより、各治療ユニットがより適切な範囲内で動作することが可能になります。

フッ化物除去後の蒸発結晶化を検討する理由

廃水の排出のみを必要とするプロジェクトの場合、高度なフッ化物除去により、処理プロセスが最終段階に近づく可能性があります。

ただし、半導体メーカーは多くの場合、より高い廃水再利用率や全体的な廃水量の削減など、追加の要件を抱えています。

これにより、別の課題が生じます。

フッ化物を除去した後でも、処理された廃水には依然として相当量の溶解塩が含まれている可能性があります。逆浸透などの膜システム (ロ) 水質を改善し、処理水の一部を回収して製造やその他の施設用途で再利用できます。

同時に、膜を容易に通過できない塩やその他の物質が RO 廃棄流に濃縮されます。

つまり、膜分離は水の回収問題を解決するのに役立ちますが、濃縮された廃水をどのように管理するかという別の課題も生み出します。

濃縮物が直接排出される場合でも、プロジェクトは依然としてかなりの廃水処理要件に直面する可能性があり、水再利用戦略全体の有効性が制限されます。

したがって、高い水回収目標または厳格な廃水削減要件がある半導体施設の場合は、蒸発濃度と結晶化を考慮する必要がある場合があります。

MVR 蒸発結晶化は脱フッ素化とどのように連携しますか?

機械的蒸気再圧縮 (MVR) 蒸発結晶化は主に廃水を濃縮し、高濃度の廃水を減らすのに役立ちます。-塩分の流れ。フロントを交換するものではありません-フッ化物除去プロセスを終了します。

潜在的な統合治療ルートは次のように手配できます。

フッ素-廃水を含む

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ステージ 1: 石灰の沈殿

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ステージ 2: 凝集と沈殿

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高度なフッ素除去

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膜分離

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回収水の再利用

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RO濃縮物

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MVR の蒸発と結晶化

この組み合わせプロセスの背後にあるロジックは単純です。

化学的沈殿により、フッ化物の負荷の大部分が減少します。高度な処理により残留フッ素を制御します。膜分離により再利用可能な水を回収し、MVR 蒸発結晶化により残りの高濃度水をさらに濃縮します。-塩分の流れ。異なるユニットに異なる処理責任を割り当てることにより、システムは下流の機器に過剰な汚染物質の負荷がかかることを回避します。