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。

參考文獻(xiàn)：

[1]張中俊，王婷婷，曾和平.薄膜太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展[J].電子元件與材料，2010（11）.

[2]佚名.太陽(yáng)能電池[J].電子科技文摘，1999（6）.

[3]許志龍，徐西鵬，黃輝，譚援強(qiáng).晶體硅電池表面光功能織構(gòu)及其制備的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2019（9）：166-175.

[4]佚名.晶體硅材料[J].能源與節(jié)能，2012（1）：29.

[5]苗繼斌.基于堿式擴(kuò)散滲析雜化膜的制備與性能研究[D].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2016.

[6]崔夢(mèng)冰.新型陽(yáng)離子交換膜的制備、表征及其應(yīng)用[D].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2015.

[7]羅婧藝.擴(kuò)散滲析法過程的幾個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題研究[D].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.

[8]張旭.擴(kuò)散滲析的理論與應(yīng)用研究[D].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.

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。