李華琳 徐錚 張文富 果銀虎 趙炙成

摘? 要：針對(duì)TFT-LCD行業(yè)日常生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗大量的水資源，并且在處理廢水的過(guò)程中采用傳統(tǒng)的方式方法，綜述了目前TFT-LCD行業(yè)中廢水處理工藝的研究進(jìn)展，分別詳述了水解厭氧法、沉淀法、膜分離法與吸附法的處理工藝，并且分析對(duì)比了它們的優(yōu)勢(shì)與不足。指出：TFT-LCD行業(yè)中廢水的處理一方面符合當(dāng)下環(huán)保的要求，另一方面該廢水中具有大量可回收的有價(jià)值資源;處理過(guò)程中，可依據(jù)廢水的實(shí)際組分狀態(tài)選擇相應(yīng)的處理工藝。

關(guān)鍵詞：廢水處理;沉淀法;膜分離法;吸附法

中圖分類號(hào)：TQ085+.4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）23-0112-02

Abstract： In view of the fact that a lot of water resources will be consumed in the daily production process of TFT-LCD industry， and the traditional ways and methods are adopted in the process of wastewater treatment， the research progress of wastewater treatment process in TFT-LCD industry is reviewed. The treatment processes of hydrolysis anaerobics， precipitation， membrane separation and adsorption were described in detail， and their advantages and disadvantages were analyzed and compared. It is pointed out that on the one hand， the treatment of wastewater in TFT-LCD industry meets the requirements of current environmental protection; on the other hand， there are a large number of recyclable valuable resources in the wastewater; in the process of treatment， the corresponding treatment process can be selected according to the actual composition of the wastewater.

Keywords： wastewater treatment; precipitation; membrane separation; adsorption

引言

當(dāng)前我國(guó)電子行業(yè)發(fā)展迅猛，各種電子產(chǎn)品已成為人類生活中不可或缺的必需品，最具代表性的當(dāng)屬顯示產(chǎn)品。薄膜晶體管液晶顯示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，簡(jiǎn)稱TFT-LCD）作為一種新興技術(shù)，將液晶顯示技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合，給人帶來(lái)全新的視覺(jué)體驗(yàn)與科技創(chuàng)新體驗(yàn)。為滿足全球液晶面板市場(chǎng)的巨大需求，我國(guó)目前正在逐步建立更加完備更具創(chuàng)新型的面板生產(chǎn)線。TFT-LCD行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，該廢水如果沒(méi)有進(jìn)行妥善的處理，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境乃至生態(tài)造成極大的危害，并且往往很多污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，恢復(fù)處理將會(huì)耗費(fèi)更大的時(shí)間與精力。另一方面，該廢水的妥善處理，可實(shí)現(xiàn)廢水中有價(jià)值資源的回收再利用，這一行為既符合了當(dāng)下環(huán)保的要求，又符合了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，意義重大[1]。

本文調(diào)研了目前TFT-LCD行業(yè)中處理工業(yè)廢水的多種工藝，并且分析對(duì)比了它們的優(yōu)勢(shì)與不足，以期為TFT-LCD制造行業(yè)進(jìn)行工業(yè)廢水處理時(shí)提供參考。

1 TFT-LCD廢水的主要處理工藝

為了實(shí)現(xiàn)TFT-LCD廢水的無(wú)害化處理與合理性利用，研究人員開(kāi)發(fā)出了多種處理廢水的處理工藝，如水解厭氧法、沉淀法、膜分離法與吸附法等。

1.1 水解厭氧法

TFT-LCD廢水主要分為三種類型，即酸堿無(wú)機(jī)廢水，含氟廢水和有機(jī)廢水[2]。根據(jù)生產(chǎn)線工藝條件不同而產(chǎn)生不同的廢水，其處理工藝相應(yīng)發(fā)生變化。一般性有機(jī)廢水中含有氮元素，氮元素在厭氧條件下分解為氨氮，形成初步分解，提高了其生化性。其原理是有機(jī)溶液中難以降解的大分子物質(zhì)通過(guò)菌類（如水解菌、產(chǎn)酸菌）所釋放的酶類發(fā)生生物催化，分子鏈發(fā)生斷鏈與水溶，環(huán)狀大分子發(fā)生開(kāi)環(huán)與斷環(huán)等，此時(shí)大分子物質(zhì)即成功轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，易降解程度明顯提高，為后續(xù)的進(jìn)一步去除提供了便利。

丁淳怡等[2]提出水解厭氧工藝應(yīng)首先考慮到水解厭氧池的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)保證有效水深可以達(dá)到6.0m，水解時(shí)間9.0hour為宜。為解決傳統(tǒng)升流式水池對(duì)進(jìn)水量變化適應(yīng)性差的特點(diǎn)，加裝了潛水推進(jìn)器，其推流作用可將水與池內(nèi)溶液進(jìn)行充分混合，為水解提供了充分的條件。

1.2 沉淀法

沉淀法即所投物料與預(yù)期去除物質(zhì)發(fā)生共沉淀，達(dá)到去除的目的。眾所周知，TFT-LCD廢水的成分多比較復(fù)雜，各種有機(jī)成分與無(wú)機(jī)成分共存，單純采用沉淀法顯然已無(wú)法滿足處理要求，需要與其它試劑協(xié)同作用[3，4]，常見(jiàn)試劑如Fenton試劑。

Yu-Jen Shih等[5]利用Fenton試劑有效去除約95%的有機(jī)物后，結(jié)合化學(xué)沉淀法對(duì)金屬Ni2+進(jìn)行沉淀反應(yīng)，去除率高達(dá)99.9%。

Prabir Ghosh等[6]對(duì)Fenton試劑進(jìn)行改性，形成電-芬頓試劑后，對(duì)廢水中的COD去除率達(dá)到約80%，結(jié)合沉淀法對(duì)Zn2+的去除率高達(dá)約99%。

1.3 膜分離法

膜分離技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)初，至20世紀(jì)60年代最早開(kāi)始應(yīng)用于海水淡化，從此膜分離技術(shù)開(kāi)始迅速興起。其原理是不同粒徑的分子混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，根據(jù)膜的選擇透過(guò)性，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)的分離。

EvinaKatsou等[7]采用膜分離技術(shù)對(duì)廢水中的Zn2+進(jìn)行分離去除，去除率為38%～78%;通過(guò)進(jìn)一步研究Zn2+的特性，向廢水中加入礦物質(zhì)，使礦物質(zhì)對(duì)Zn2+發(fā)生選擇性吸附，去除率達(dá)到90%以上。

1.4 吸附法

吸附法是利用多孔性物質(zhì)（吸附劑）對(duì)廢水中的一種或多種組分（吸附質(zhì)）進(jìn)行吸附，再以適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)吸附劑進(jìn)行解吸，如吸附劑的高溫水浴，酸系或堿系溶液浸出，超聲波震蕩或吹氣等，由此達(dá)到吸附質(zhì)分離和富集的目的。

FlavianeVilela Pereira等[8]采用乙二胺四乙酸二酐（EDTAD）對(duì)木屑和甘蔗渣進(jìn)行改性，使木質(zhì)素和EDTA發(fā)生酯化反應(yīng)，引入羧基和氨基官能團(tuán)，提高其與金屬離子Zn2+形成復(fù)合物的能力，Zn2+去除率高達(dá)90%。

陳志勇等[9]采用多細(xì)胞藻海帶對(duì)金屬離子Cu2+和Ni2+進(jìn)行吸附研究，最佳條件下，去除率達(dá)到95.17%和97.23%;同時(shí)，研究得出微生物菌體對(duì)金屬離子Cd2+具有很好的吸附能力，且解吸率較高，脫附后的微生物菌體可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。

2 處理工藝對(duì)比分析

如上所述，TFT-LCD廢水成分復(fù)雜，與化工廢水類似，處理難度較大。水解厭氧法作為一種資源節(jié)約型，環(huán)境友好型廢水處理工藝，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程中不引入其它物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)厭氧環(huán)境降解功能，具有很好的實(shí)踐意義。由于我國(guó)幅員遼闊，各個(gè)地區(qū)對(duì)于廢水處理的應(yīng)用實(shí)踐存在差異，很難保證處理過(guò)程中的其它副產(chǎn)物（未完全降解的小分子）對(duì)生態(tài)環(huán)境是否具有永久友好性。因此該項(xiàng)工藝的推廣還需做進(jìn)一步的技術(shù)研究。

沉淀法處理所得產(chǎn)物純度較高，且一般結(jié)晶性較好，成分可控度高，處理工藝簡(jiǎn)單等，但該方法一般只適用于低濃度金屬離子的處理，一旦成分復(fù)雜且濃度較高，均需要配合其它方法使用，且不同的沉淀劑對(duì)同一種金屬離子進(jìn)行沉淀時(shí)通常具有對(duì)環(huán)境體系的選擇性。

由于具有高去除率、低能耗、低污染等優(yōu)點(diǎn)，使得膜分離法被廣泛應(yīng)用于重金屬離子廢水的處理。C Blocher等[10]采用膜分離法、浮選法、吸附法組合工藝，成功將廢水中的沸石和金屬離子去除，去除率均接近100%。但是膜分離法始終面臨著膜污染的問(wèn)題，這大大降低了該工藝的處理能效，因此，研究新型膜材料或?qū)ΜF(xiàn)有膜層進(jìn)行表面修飾或改性以減少膜面污染是今后需要研究的方向。

吸附法多用于水質(zhì)凈化，金屬離子回收，目前，吸附劑已不再局限于常見(jiàn)的活性炭、沸石、樹(shù)脂等工業(yè)產(chǎn)品，經(jīng)研究，大量的生活廢棄物（如木屑、甘蔗渣、花生殼、椰子殼、廢茶葉等）同樣具有很好的吸附性能，且具備優(yōu)良吸附劑的多種特性。已有報(bào)道表明，吸附法處理重金屬離子廢水已不再限定于低濃度的廢水體系[11，12]，對(duì)于高濃度金屬離子廢水仍然具有很強(qiáng)的去除能力，且抗共存離子干擾性較強(qiáng)。但是吸附法目前還多停留于實(shí)驗(yàn)室研究階段，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化仍需做進(jìn)一步的研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

TFT-LCD行業(yè)所產(chǎn)生的廢水體量大，成分復(fù)雜，該廢水會(huì)對(duì)環(huán)境乃至生態(tài)造成極大的危害，對(duì)其進(jìn)行妥善處理已成為當(dāng)務(wù)之急。各種處理工藝中，水解厭氧法可實(shí)現(xiàn)廢水中大分子有機(jī)物的降解，可應(yīng)用于廢水處理的前期階段;沉淀法可控度高，處理工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng);膜分離法能耗低，去除率高，低污染等，具備了處理工藝中的諸多優(yōu)勢(shì)，但是其膜污染問(wèn)題仍需做進(jìn)一步研究;吸附法操作簡(jiǎn)便，設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染，且吸附劑來(lái)源范圍廣。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可視廢水情況靈活應(yīng)用處理，如廢水中含有重金屬離子與各種有機(jī)物，可優(yōu)先嘗試水解厭氧法，隨后可采用沉淀法或吸附法;大多數(shù)吸附劑對(duì)于溶液體系的pH，共存離子，濃度等具有選擇性，可視具體情況而定。

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