隨著全球范圍內(nèi)太陽能產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)法快速發(fā)展，硅片需求量急劇增加。在硅片加工過程中產(chǎn)生的大量的含硅清洗廢水，其中的硅粉的粒徑在0.1~1mm，懸浮于水中，且難沉積，即使長時間靜置，廢水仍處于渾濁態(tài)。

含硅清洗廢水脫硅工藝主要有一下幾種方法：

1、混凝法

混凝法是利用某些金屬的氧化物或氫氧化物對硅的吸附或凝聚來達(dá)到脫硅目的的一種物理化學(xué)方法?；炷ㄊ且环N非深度脫硅方法，但也是含硅工業(yè)廢水處理時脫硅最常用的方法。

一般的混凝+過濾可去除60%的膠體硅，混凝+澄清過濾可去除90%的膠體硅。混凝脫硅常用的藥劑主要有以下幾種：

（1）鋁鹽脫硅  決定鋁鹽脫除溶解硅效果的主要條件有：

① 溫度：鋁鹽除硅的最適宜溫度為20℃。

② 接觸時間：在鋁鹽與含硅水接觸30 min后，大多數(shù)的硅可被吸附脫除。

③pH值：最適宜的pH值范圍為8～9。

④ 鋁鹽的結(jié)晶狀態(tài)和物理性質(zhì)：鋁鹽沉淀物如果在溶液之外生成，尤其是經(jīng)過干燥后，其脫硅效果將大為減弱，而鋁鹽的結(jié)晶狀態(tài)對二氧化硅脫除效果的影響為：AlO(OH)＞Al₂O₃·3H₂O＞Al(OH)₃。 鋁鹽脫除膠體硅的最佳pH范圍為4.1～4.7，大約40 mol膠體硅僅需1 mol鋁鹽即可。

（2）鎂劑脫硅  在實際的水處理過程中，常將鎂劑和石灰一起使用以保證脫硅效果。鎂劑脫硅的效果決定于

①pH值：鎂劑脫硅的最佳pH值為10.1～10.3。為保證pH值，有必要在處理系統(tǒng)中加入石灰。石灰不僅有調(diào)節(jié)pH的功能，而且還可以除去部分二氧化硅、暫時硬度和二氧化碳等。

② 混凝劑的用量：采用鎂劑脫硅時，通常都加混凝劑。適當(dāng)?shù)幕炷齽┛梢愿纳蒲趸V沉渣的性質(zhì)，提高除硅效果。一般所用的混凝劑為鐵鹽，其添加量為0.2～0.35 mmol/L。

③ 水溫：提高水溫可以加速除硅過程，并使除硅效果提高。40 ℃時出水中殘留硅可達(dá)1 mg/L以下。

④ 水在澄清器中的停留時間：水溫為30℃時，實際停留時間應(yīng)＞1 h，40℃時約為1 h，120℃時為20～30 min。

⑤ 原水水質(zhì)：原水的硬度大時對鎂劑脫硅的效果有利。原水中硅化合物含量對鎂劑比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影響。鎂劑比耗隨原水硅化合物含量的增加而減少，隨水中膠體硅所占比例的增加而增加，一般在5～20范圍內(nèi)。

（3）石灰脫硅

采用熟石灰處理原水，于40℃下在除去暫時硬度和二氧化碳的同時，還可以除去部分二氧化硅，水中殘留硅含量可降到30%～35%。

在110～115℃的溫度下采用消石灰對福建煉油廠鍋爐給水進(jìn)行除硅預(yù)處理，由于生成CaSiO₃沉淀的緣故，硅去除率可達(dá)80%。

（4）鐵鹽脫硅

氫氧化鐵能夠吸附溶解硅，一般認(rèn)為其最有效的pH值為9，且無定形氫氧化鐵比其晶形的吸附效果更佳。去除1 mg二氧化硅需要硫酸鐵10～20 mg。在常溫時，以鐵鹽作絮凝劑對含硅水進(jìn)行處理后，可使水中殘余溶解硅含量降至3～5 mg/L。據(jù)報道，在水中加入適量的三氯化鐵、鋁酸鈉和氧化鈣處理含硅20 mg/L的水，硅的去除率也可達(dá)70%～80%。  

近年來，水的混凝處理技術(shù)在兩個方面有了較大進(jìn)展。一方面是注重混凝劑的復(fù)配使用，通過藥劑的協(xié)同效應(yīng)以求得最佳的混凝沉淀效果。另一方面是一些無機(jī)高分子混凝劑，如聚鐵、聚鋁三號等開發(fā)成功并已投入工業(yè)應(yīng)用。這些無機(jī)高分子混凝劑具有適用范圍廣和價格低的特點，與傳統(tǒng)的鋁鹽和鐵鹽相比，它們免除了水解和聚合反應(yīng)，不僅可以加快混凝過程，而且還減輕了許多影響混凝效果因素的干擾，脫除硅的效果比較穩(wěn)定。

2、反滲透法

反滲透是自然現(xiàn)象滲透的逆過程。反滲透可以脫除膠體硅和溶解硅，適于凈化鍋爐補(bǔ)給水，回收部分冷卻塔排污水，以及制取超純水。另據(jù)資料，反滲透法的總除鹽效率可達(dá)93%，SiO₂可脫除80%。日本專利報道，對硅含量為5～20 mg/L的混合水，以滲透膜處理后，其出水硅含量可降至1 mg/L以下。

3、超濾法  除膠體硅

超濾與反滲透法一樣是以壓力差為推動力，將欲處理水在一定壓力作用下經(jīng)過一個可讓水和低分子量溶質(zhì)透過而高分子物質(zhì)、膠體物質(zhì)不能透過的高分子膜，從而達(dá)到分離的目的。超濾處理所用的膜材料及裝置與反滲透法相似，其分離機(jī)理主要是篩分效應(yīng)。在采用超濾脫除膠體硅時，膜孔徑不宜超過100 nm，否則不能截留所有的膠體硅。有關(guān)試驗表明其工作壓力不宜超過7×10⁴～7×10⁵ Pa。

但超濾法沒有脫鹽能力，對溶解硅幾乎無脫除效果。

4、電凝聚法

電凝聚是利用電化學(xué)方法通過電極反應(yīng)產(chǎn)生金屬水合物凝聚劑，一定條件下可析出氣泡，通過凝聚劑的吸附以實現(xiàn)聚沉，也可通過氣泡的浮選來達(dá)到凈水的方法。電凝聚常用于離子交換、電滲析、反滲透除鹽之前，不僅可以有效脫除二氧化硅，而且能除濁、脫色，還能去除水中重金屬離子、藻類和細(xì)菌等，對去除水中的有機(jī)物質(zhì)也有一定效果。

在非深度除硅時，采用電凝聚法效果最為明顯。在鋁和電能消耗量不大的情況下，可使水中的二氧化硅含量降低60%～80%。在深度或完全除硅時，電凝聚法會大幅度增加鋁和電能的消耗量，如含有二氧化硅40 mg/L的河水在電流密度2 mA/cm²時能完全除硅，但耗鋁量高達(dá)50 g/m³，耗電量達(dá)0.6 kW.h/m³。

5、氣浮法  除膠體硅

氣浮對水中的所有膠態(tài)物質(zhì)均有去除效果。氣浮法除硅效果與pH值緊密相關(guān)，在pH為8～11的范圍內(nèi)，經(jīng)浮選5 min后，膠體硅的脫除率可達(dá)90%以上。另外，鋁鹽的添加也是必不可少的，單獨的膠體硅無法浮選。

氣浮脫除膠體硅成功的關(guān)鍵在于必須滿足以下三個條件：

①添加少量的電解質(zhì)和調(diào)整pH值使膠體顆粒得以聚團(tuán)；

②添加合適的捕收劑和起泡劑以形成合乎要求的泡沫層；

③氣泡直徑必須在 40～60 μm以下。

6、離子交換法

將不同的離子交換床結(jié)合使用，不僅可以達(dá)到很好的軟化和除鹽效果，而且也可以深度除硅，具有很高的處理深度。

在離子交換系統(tǒng)中，一級復(fù)床除鹽出水二氧化硅含量可低于0.5 mg/L，再經(jīng)混床處理，出水的硅含量可以控制在0.02 mg/L以下(依環(huán)境溫度的不同在0.005～0.03 mg/L的范圍內(nèi)波動)。

一般認(rèn)為離子交換系統(tǒng)對于膠體硅無脫除能力，因而需在此前采用預(yù)處理和預(yù)脫鹽去除懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)，以防止其污染樹脂，降低處理系統(tǒng)的效率。