玻璃减薄蚀刻液中氟硅酸的选择性脱除方法

Posted 2023-01-13 玻璃

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摘要：光电玻璃减薄蚀刻液中氟硅酸（H2SiF6）的累积，是导致蚀刻液无法连续使用而转化为废液的主要原因。尝试对蚀刻废液中氟硅酸进行选择性脱除工艺，探索刻蚀液循环利用的有效处理方法。鉴于氟硅酸的碱金属盐具有溶解度较低的特点，研究考察了利用钠盐或钾盐为沉淀剂，将废液中的H2SiF6以氟硅酸盐的形式沉淀去除，为实现蚀刻液的循环利用提供可能。结果表明，KCl相比NaCl对H2SiF6处理效果更好，但生成的K2SiF6的结晶颗粒过细，难以自然沉降，过滤效果较差；而Na2SiF6结晶沉降特性较好，且使用NaCl为沉淀剂具有价廉易得等特点，可作为氟硅酸的理想沉淀剂。H2SiF6去除率与碱金属盐H2SiF6摩尔计量比正相关，当摩尔计量比NaCl/H2SiF6=2，H2SiF6含量10%的模拟废液，其H2SiF6去除率可达到90%以上。

随着现代科技的发展，电子显示设备越来越趋向轻薄化，光电玻璃屏的厚度已从1996年的1.1mm降至目前0.5mm，在手机等便携式设备中应用的玻璃厚度更下降至0.3mm以下。在显示玻璃屏的制作环节中，玻璃基板的减薄化处置是确保该工艺完成的重要环节，玻璃减薄效果的好坏将直接影响产品的质量。目前酸蚀刻处理是常用的玻璃减薄方法，其主要原理是:含HF的混酸与玻璃中的SiO2以及其他金属氧化物发生反应，使得玻璃表面发生剥离，实现玻璃减薄以及表面强化目的，其主要化学反应如下：

常见玻璃减薄液的基本配方为15%～30%HF、1%～5%H2SO4，3%～10%HCl以及5%～20%NH4HF2，由（1）、（2）式可知，随着反应的不断进行，减薄液中HF浓度逐渐降低，H2SiF6含量逐渐累积，当H2SiF6浓度达到10%～1%左右时，玻璃减薄液粘度增加，玻璃表面减薄及处置效果变差，减薄液无法继续使用而造成废液排放。

目前玻璃减薄废液作为行业危废液体，其处理主要采用石灰或石灰石中和处置法。这类方法可以使废液中的F-、SiF62-离子以及PH值等达标排放，但这一过程会产生大量的含CaSO4、Ca F2的混合固体，这一固体属于危险废物，增加了后续处置的成本（处理费>=2000元/t），且浪费了废液中大量未反应的HF等酸性原料。。

因此，从清洁生产、资源回用以及环境保护等方面进行考虑，该工艺都有待进行改进。基于此点，本文采用选择性沉淀处理技术，基于氟硅酸钠（Na2SiF6）、氟硅酸钾（K2SiF6）在酸液中的沉淀性，将减薄废液中H2SiF6以Na2SiF6或K2SiF6沉淀形式进行选择性去除，且不破坏蚀刻液中其他可利用的酸性组分。处理后酸液再经过原料补加及组成调整等工艺进行循环利用。该方案不会产生大量的危废固体，惟一产生的Na2SiF6、K2SiF6固体通过进一步处理，制成纯Na2SiF6、K2SiF6或其他含氟副产品，进行销售，基本实现废物”零”排放，因此该工艺具有潜在的应用前景。

1实验方法

1.1材料及原理

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