Nuovo processo per la rimozione efficiente ed ecologica del germanio dalle acque reflue industriali
La moderna produzione di semiconduttori genera notevoli quantità di acque reflue di processo, il cui trattamento rappresenta spesso una sfida per le aziende industriali interessate a causa della loro particolare composizione. In particolare, nella produzione di componenti contenenti germanio, come wafer o chip, il processo di incisione con perossido di idrogeno (H2O2) può generare acque reflue di processo altamente contaminate, che contengono anche alte concentrazioni di germanio disciolto oltre all'H2O2. Sebbene il germanio e i suoi composti siano generalmente considerati meno tossici, non dovrebbero essere rilasciati nell'ambiente. È quindi essenziale una rimozione efficiente ed ecologica sia del germanio che dell'H2O2 dalle acque reflue.
Adsorbimento del germanio con GEH
Un brevetto pubblicato da Robert Bosch GmbH (n. DE102021212510A1) presenta un processo innovativo per il trattamento delle acque reflue e un sistema corrispondente per la rimozione del germanio dalle soluzioni acquose. L'elemento centrale è un filtro di adsorbimento con GEH® (idrossido di ferro granulato).
È stato dimostrato che l'idrossido di ferro ha una capacità di adsorbimento molto elevata per il germanio quando è presente come ortogermanato tetravalente (GeO44-).
Riduzione efficace degli inquinanti
Quando passa attraverso il filtro di adsorbimento, il germanato viene legato selettivamente e rimosso in modo molto efficiente dalle acque reflue contaminate. In pratica, in questo modo sono state ridotte concentrazioni di germanio da 130 mg/L a meno di 0,25 mg/L. La conformità con i limiti delle acque reflue è quindi garantita.
Decomposizione catalitica del perossido di idrogeno
Un altro vantaggio particolare del GEH® è la sua capacità di decomporre cataliticamente il perossido di idrogeno esistente contemporaneamente all'adsorbimento. Oltre all'acqua, si produce anche ossigeno elementare, che può essere facilmente rimosso dal sistema di reazione mediante sfiato.
Vantaggi rispetto ai processi convenzionali
A differenza delle resine polimeriche a scambio ionico convenzionali, solitamente utilizzate nel trattamento delle acque di processo, l'idrossido di ferro granulato ha una stabilità molto elevata in presenza di perossido di idrogeno e può quindi essere utilizzato anche per periodi di tempo più lunghi.
Struttura del processo e modalità di funzionamento
Il processo di trattamento avviene in diversi serbatoi di adsorbimento collegati in serie, il che garantisce una maggiore affidabilità e continuità operativa. Per le acque di processo con concentrazioni di H2O2 più elevate, il funzionamento avviene a monte attraverso il primo filtro, mentre per concentrazioni più basse i serbatoi sono tipicamente gestiti a valle.
La consulenza personalizzata di GEH sugli impianti fornisce assistenza per la progettazione ottimale e l'adattamento dei sistemi di filtraggio alla composizione delle acque reflue.
Utilizzo sostenibile delle risorse grazie al recupero del germanio
Quando il granulato di idrossido di ferro ha raggiunto la sua capacità di carico e deve essere sostituito con materiale fresco, è possibile recuperare il germanio adsorbito e riutilizzarlo come materia prima. Ciò può essere fatto, ad esempio, lavando il granulato saturo con una soluzione basica come la soda caustica. Poiché il germanio è un elemento piuttosto raro e le risorse sono di importanza geopolitica, il recupero di questo semimetallo non è solo ecologico, ma anche di interesse economico.