李志剛 張鮮苗 王丹 張治磊 張盼 郭錫偉
摘 要:光伏行業(yè)生產(chǎn)晶體硅太陽(yáng)能電池片的工藝過程中產(chǎn)生大量的廢酸和廢堿,采用擴(kuò)散滲析法回收處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸和廢堿,不但能夠有效將酸和堿資源回收利用到原工藝中去,降低企業(yè)生產(chǎn)成本,節(jié)能降耗減排,后期廢水中和排放的氨氮以及總鹽含量都大大降低,為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)降低環(huán)保壓力。
關(guān)鍵詞:擴(kuò)散滲析;光伏;廢酸;廢堿;回收
一、 引言
光伏行業(yè)作為21世紀(jì)新能源行業(yè),一直受到政府的支持和鼓勵(lì)。由于國(guó)家大力支持,中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)走在世界前列,太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)近十年迅猛發(fā)展,晶體硅太陽(yáng)能電池片作為新能源更是受到企業(yè)的投資青睞。生產(chǎn)晶體硅太陽(yáng)能電池片第一道工序是硅片進(jìn)行制絨,制絨過程中產(chǎn)生大量的廢酸和廢堿,其主要作用有以下兩個(gè)方面:(1)祛除硅片表面的雜質(zhì)損傷層,損傷層是在硅片切割過程中形成的表面晶格畸變,具有較高的表面復(fù)合;(2)形成陷光絨面結(jié)構(gòu):光線照射在硅片表面通過多次折射,達(dá)到減少反射率的目的。通常情況下用堿處理單晶,可以得到金字塔狀絨面;用酸處理多晶,可以得到蟲孔狀無規(guī)則絨面。處理方式主要在與單多晶性質(zhì)的區(qū)別。
二、 擴(kuò)散滲析法回收處理堿和酸的工作原理
擴(kuò)散滲析膜處理廢酸、廢堿采用的是滲析原理,是以濃差做推動(dòng)力。主要用于酸、堿與金屬鹽類混合液的分離、提純?;厥盏乃岷蛪A可循環(huán)使用,分離酸和堿后的殘液可中和處理減排或者中水回用。擴(kuò)散滲析膜法回收處理廢堿(酸)工作原理如圖1所示。以擴(kuò)散滲析回收堿為例介紹。整個(gè)裝置是由一定數(shù)量膜組成的一系列結(jié)構(gòu)單元;其中每個(gè)單元由一張陽(yáng)離子均相膜隔開成滲析室和擴(kuò)散室,采用逆流操作,在陽(yáng)離子均相膜的兩側(cè)分別通入廢堿液及接受液時(shí),由于廢堿液側(cè)的堿及其鹽的濃度遠(yuǎn)高于水的一側(cè),根據(jù)擴(kuò)散滲析原理,在濃度梯度的推動(dòng)下,廢堿及其鹽類有向擴(kuò)散室滲透的趨勢(shì),故在濃度差的作用下,廢堿側(cè)的陽(yáng)離子被吸引而順利地透過膜孔道進(jìn)入水的一側(cè)。同時(shí)根據(jù)電中性要求,也會(huì)夾帶陰離子,但膜對(duì)陰離子具有選擇透過性,由于OH-的水化半徑比較小,電荷較少;而其他陰離子的水化半徑較大,電荷較多,因此OH-會(huì)優(yōu)先通過膜,這樣廢液中的堿就會(huì)被分離出來。擴(kuò)散滲析膜法處理廢酸采用的是陰離子膜,以濃差做推動(dòng)力,分離的是氫離子和金屬陽(yáng)離子。
三、 制絨工藝廢堿處理效果
(一)擴(kuò)散滲析系統(tǒng)回收處理后的效果
制絨堿拋外排廢堿液含量如表1所示。通過山東天維膜技術(shù)有限公司生產(chǎn)的TWDD-128-400B擴(kuò)散滲析堿回收裝置,堿回收結(jié)果如表2所示。經(jīng)過擴(kuò)散滲析處理后,廢堿液中80%游離堿被回收,90%硅酸根及大分子有機(jī)物被去除掉,回收堿加入新堿調(diào)配后返回到原工藝?yán)^續(xù)使用,含有少量堿液的殘液與廢水站酸性廢水中和,中性處理后達(dá)標(biāo)排放。
(二)擴(kuò)散滲析系統(tǒng)回收處理后的效果
酸洗槽外排的廢酸含量如表3所示。通過山東天維膜技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 TWDD-128-400A擴(kuò)散滲析酸回收裝置,酸回收結(jié)果如表4所示。經(jīng)過擴(kuò)散滲析處理后,廢酸液中80%游離酸被回收,硅酸鹽及大分子有機(jī)物被去除掉,殘液中少量的酸液及雜質(zhì)有機(jī)物等排入廢水站,中和處理后達(dá)標(biāo)排放。
四、 結(jié)語(yǔ)
光伏太陽(yáng)能行業(yè)作為新能源行業(yè),在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量酸和堿,采用擴(kuò)散滲析技術(shù)能夠?qū)?0%以上酸和堿有效回收利用,大大降低酸堿資源的浪費(fèi)。光伏企業(yè)作為綠色能源生產(chǎn)企業(yè),更應(yīng)該在綠色清潔生產(chǎn),節(jié)能減排上做出更大的努力,從而降低環(huán)保污染及治理壓力,為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。
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作者簡(jiǎn)介:李志剛,張鮮苗,王丹,張治磊,張盼,郭錫偉,山東天維膜技術(shù)有限公司。