高科技制造业产生的含氟液态废物值得关注,因为它们的成分和管理与特定的生产过程直接耦合。半导体和集成电路制造、光伏电池生产以及锂离子电池制造或回收会产生废水、废化学溶液、清洗液、过程水、浓缩物和湿法冶金浸出液 [1], [2], [3], [4]。根据来源不同,这些流可能含有无机氟化物、残留氢氟酸、氟硅酸盐物质、与 PF?? 相关的物质、PFAS 或其他氟化有机物,以及二氧化硅、磷酸盐、铵、金属、盐类和特定过程的有机物 [3], [4], [5], [6], [7]。一项使用光伏电池制造商酸性废水的试点研究报道,进水氟化物浓度为 800–3000 mg/L,pH 值为 2.23–3.20 [2]。在一个基于水的直接物理电池回收过程中,每千克电池产生 21.6–30.3 L 过程水,总氟和总磷浓度分别为 120–470 和 60–85 mg/L [7]。与饮用水除氟或广泛定义的工业除氟不同,这些过程定义的流涉及多种氟形态、共存污染物、可变水质,以及同时需要排放合规、水回用、资源回收和残余流管理。因此,它们构成了一个独特的环境工程问题,而不是传统除氟的简单延伸。
这些共同的含氟关注点并不意味着这三种工业环境是等同的。在半导体和集成电路生产中,湿蚀刻、清洗、化学机械抛光和清洗可能产生无机氟化物与二氧化硅、磷酸盐、铵、金属、悬浮颗粒和有机成分共存的流 [3], [4], [5]。相应的工程目标包括在变化的基质条件下稳定去除氟化物、控制化学品消耗和污泥产生、在产品质量允许的情况下回收 CaF?、水回用以及管理膜浓缩物 [4], [8]。光伏制绒、蚀刻和清洗可能产生酸性高氟废水;相关处理策略包括电絮凝或沉淀进行 bulk 去除、吸附进行抛光、受控 CaF? 结晶以及与再生水生产集成 [2], [9]。与电池相关的液体流需要在制造废水、废电解质、过程水和回收浸出液之间做出不同的区分。在这些系统中,LiPF?/PF?? 转化、磷氟耦合控制以及锂、钴、镍和其他贵重金屬的回收可能成为相互关联的处理目标 [7], [10], [11]。对于含有 PFAS 的流,必须区分分离、浓缩和破坏性处理。反渗透截留或吸附可以从处理后的水相中去除 PFAS,但单独任何一个过程都不能证明破坏、脱氟或完全矿化 [6], [12], [13]。
现有的处理组合包括化学沉淀、絮凝和电絮凝、吸附、离子交换、膜分离、结晶和高级氧化 [8], [9], [13], [14], [15], [16]。然而,它们的功能和评估边界存在显著差异。化学沉淀将溶解的无机氟化物转化为固相,但不应自动等同于受控结晶,后者旨在调节成核和晶体生长以产生可分离且潜在可重用的矿物产品 [4], [9], [14]。沉淀和结晶主要解决无机氟化物,而不是持久性氟化有机化合物。吸附可能提供酸性含氟废水中的选择性氟去除或抛光,而离子交换提供互补的分离路线;膜过程可以支持水回收并减少需要进一步处理的体积 [8], [15], [16], [17], [18], [19], [20]。尽管如此,这些分离过程可以将污染物转移到废吸附剂、再生液、膜浓缩物或清洗废物中,它们的性能不能仅从处理后水质或仅使用简化基质的批次测试来评估 [21], [22]。对于 PFAS,从水相中去除、母体化合物消失、碳氟键断裂和完全矿化代表不同的终点 [12], [13]。同样,氟回收的价值取决于回收产品的纯度、试剂和能源消耗、污泥或浓缩物产生、操作成本以及是否存在可行的利用路线,而不仅仅取决于去除效率 [2], [4]。
现有综述提供了必要的过程和部门特定综合,但它们解决了不同的范围和问题。广泛的氟处理综述总结了沉淀、吸附、离子交换、膜和电化学过程 [9], [17], [18],而专注于 PFAS 的综述检查了分离、降解和矿化机制 [12], [13]。部门特定综述解决了半导体和集成电路废水,包括其污染物、处理工段、回用、污泥管理和资源回收机会 [3], [4]。最近一篇微电子废水的关键综述还包括基于 VOSviewer 的出版物和关键词模式的有限分析 [23]。锂离子电池回收的综述分别检查了含氟电池物质的迁移和转化以及回收废水处理 [10], [11]。
文献计量框架可以通过整合出版发展与作者、机构和国际合作、被引参考文献知识基础、标准化关键词共现以及时间主题演变来解决这种可比性差距。它还可以比较特定行业的出版量和研究热点,检查电絮凝、吸附、膜分离、结晶和高级氧化的相对研究活动,并评估无机氟工程与 PFAS 研究之间有限的结构性交集。