CN104086799B - 晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法 - Google Patents
晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于晶硅片切割液聚乙二醇的再生技术领域，具体涉及一种晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法。所述脱色方法包括以下步骤：（1）将晶硅片切割废液和活性炭加入到容器内；（2）进行加热，控制液体温度在30～60℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入压缩空气，使切割废液与活性炭混合均匀；（3）将所得混合液通入过滤罐进行过滤，收集滤液，即得回收后的聚乙二醇成品。本发明脱色方法大大降低了回收产品的电导率和色度，且具有能耗低、污染小、处理周期短、脱色速度快、原辅料消耗低、效率高的优点，并且避免聚乙二醇的流失。
Description
技术领域
本发明属于晶硅片切割液聚乙二醇的再生技术领域，具体涉及一种晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法。
背景技术
聚乙二醇（PEG）作为当前光伏行业所用晶硅片切割液的主要成分之一，在太阳能晶硅片多线锯切割过程中起到分散、润滑、冷却、悬浮等作用，能有效降低硅片切割损伤，并使硅片易于清洗。但切割液使用到一定程度时需进行分离提纯处理，去除线锯切割过程中产生的金属粒子、硅锯屑等杂质，提高再生切割液的纯度，降低其色度及电导率，避免切割过程中由于杂质的存在以及热应力和机械应力的作用而产生以下不良现象：切割能力下降，硅片的切割成品率受到影响，硅片出现线痕、花片、崩片、粘片、污片，以及切片机过滤袋堵塞等。
传统的除杂提纯脱色工艺多采用压滤机压滤、双氧水等活性剂氧化等方法，通过固液过滤分离方式和氧化脱色方式，在过滤掉切割液中杂质的同时，对切割液进行氧化脱色处理，以达到提纯脱色目的。但传统方法存在杂质处理不彻底、提纯脱色精度不高，以及使用双氧水等活性剂处理存在的易于氧化切割液等影响因素，极易导致产品中杂质较多、电导率偏高、色度较差，进而影响产品在切割时的使用效果。
中国专利CN101905938公开了一种对硅片切削废液的回收方法，依次进行固液分离、酸洗、调pH弱碱、活性炭脱色、过滤除杂和减压蒸馏，回收得到聚乙二醇。但其方案仍存在以下问题：（1）需要加酸并用水酸洗，即先人为加水使其混合，最后再用蒸馏的方法将前面加的水分蒸出除去，而蒸馏是一种高能耗的措施，并且在水资源日益紧缺的今天，该技术方案对水的消耗也是一个大的问题；（2）实际上在蒸馏的过程中，部分聚乙二醇也伴随水蒸气蒸发，造成聚乙二醇的流失，降低了聚乙二醇的回收率；（3）蒸馏过后，使得水中的COD含量增高（聚乙二醇是一种有机聚合物，并且与水互溶造成水中COD含量超高，甚至达到COD10000mgO2/L以上，而国家标准规定水中COD不超过50mgO2/L才视为达标），形成废水，而该废水按其方法进行简单处理是无法使水中的COD达标的，造成水污染和带来严重的环保压力；（4）离子交换树脂会造成消耗，再加上其酸碱及水的使用，造成其原辅料消耗高，成本高；即使离子交换树脂可以再生处理，树脂再生是通常也会用到大量的水甚至是纯水以及额外的酸、碱、盐等辅料对其进行再生处理，也会造成原辅料消耗高、以及废水的产生；（5）即使该技术方案提到水可以作为工业生产用水循环使用，但工业上不会无限次的循环使用，到一定程度也必须需要对废水进行处理，造成水污染或给环保带来压力，并且工业生产用水本身就是一种废水；（6）蒸馏过程通常需用的时间较长，造成生产效率下降；（7）工序长、过程复杂、生产处理周期长、速度慢、效率低。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，该方法大大降低了回收产品的电导率和色度，且具有能耗低、污染小、处理周期短、脱色速度快、原辅料消耗低、效率高的优点，并且避免聚乙二醇的流失。
本发明通过以下技术方案实现：
设计一种晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，包括以下步骤：
（1）将晶硅片切割废液和活性炭加入到容器内；
（2）进行加热，控制液体温度在30～60℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入压缩空气，使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）将所得混合液通入过滤罐进行过滤，收集滤液，即得回收后的聚乙二醇成品。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，所述活性炭为木质活性炭，目数为50～100目。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，所述活性炭用量为切割废液的0.1～0.5wt%。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，步骤（2）所述搅拌并通压缩空气过程持续15~60分钟。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，所述过滤罐的滤网目数大于活性炭的目数。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，步骤（2）中，在搅拌之前将容器内液体pH值调节至4.5～6.5。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，所述pH值调节所用酸为草酸、柠檬酸、盐酸和硫酸的至少一种。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，步骤（3）中所述混合液在过滤罐内进行闭路循环反复过滤，至得到清液的聚乙二醇再收集滤液。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，所述闭路循环反复过滤持续0.5～1小时。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，步骤（3）中所述过滤罐内滤网结饼后，向过滤罐内持续通入压缩空气进行辅助过滤。
对于上述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，所述压缩空气压力为0.1～0.5MPa。
本发明的积极有益效果：
本发明方案无需加水酸洗、不需后继蒸馏，采用压缩空气辅助、过滤罐强制加压闭路循环结合滤网过滤以及活性炭加压自过滤，充分利用活性炭比表面积大、独特孔隙结构的吸附作用将切割废液中的杂质粒子去除，降低切割液的电导率及色度，对聚乙二醇脱色回收处理简便易行，使所得聚乙二醇产品的纯度、色度、电导率均得到大大改善，电导率可以达到5μs/cm以下，色度（APHA）达到10以下，使得晶硅片切割液的色度、电导率等各项指标远远超出相应行业使用要求。同时，本方案还具备能耗低、污染小、处理周期短、脱色工艺简单、速度快、原辅料消耗低、效率高的优点，并且避免聚乙二醇的流失，具有广泛的应用价值。
（1）选用活性炭时，活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面性质等对吸附有很大的影响。本发明方法选用了具有50～100目数、具有优良细孔构造及表面化学活性的木质活性炭来对切割液聚乙二醇进行提纯脱色处理，效果明显。
（2）本发明调节pH值，控制液体呈酸性，使活性炭获得较高的吸附率。
（3）本发明搅拌混合采取机械搅拌、压缩空气气动搅拌的方式，同时升温至30～60℃，能促进活性炭在切割废液中分散的更快更均匀，保证活性炭颗粒与切割废液充分接触，使吸附达到平衡，充分发挥活性炭的吸附能力，从而实现快速、高效脱色。
（4）本发明将切割废液与所加入的活性炭在混合容器内进行充分混合。当活性炭粉的吸附作用进行充分后，将该混合液体打入带有滤网的过滤罐内，并使其在过滤罐内反复进行闭路循环，通过混合液在过滤罐内闭路循环作用，通过滤网的过滤作用以及活性炭形成滤饼后的自过滤作用，将待脱色聚乙二醇液体内的杂质颗粒和炭粉滤除，得到清澈的聚乙二醇。
（5）当过滤罐内滤网的滤饼形成后，向过滤罐内通入0.1～0.5MPa压缩空气进行辅助过滤（即加压强制自过滤），加快切割废液的脱色过程并使得滤饼中残留的切割废液得到收集，从而减少聚乙二醇在滤饼中的损耗，提高产品脱色效率和产出率。
（6）在混合容器内加热切割废液，可促进聚乙二醇和活性炭混合充分，加快脱色过程的进行，并且加热使切割废液中聚乙二醇粘度降低，活性炭进行吸附时提纯脱色效果会更好，同时能加快脱色提纯处理速度，提高生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明：
实施例一：（未加热）
本实施例晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，包括以下步骤：
（1）将4吨晶硅片切割废液和10千克50目活性炭加入到5000升的混合罐内；
（2）不断搅拌并向容器内持续通入0.4MPa压缩空气使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）30分钟后，将所得混合液通入滤网孔径为200目的过滤罐进行过滤，收集滤液，即得脱色后的聚乙二醇成品。
实施例二：（加热）
本实施例晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，包括以下步骤：
（1）将4吨晶硅片切割废液和10千克50目活性炭加入到5000升的混合罐内；
（2）容器内进行加热，控制液体温度在50℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入0.4MPa压缩空气使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）30分钟后，将所得混合液通入滤网孔径为200目的过滤罐进行过滤，收集滤液，即得脱色后的聚乙二醇成品。
实施例三：（加热、闭路循环及压缩空气辅助过滤）
本实施例晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，包括以下步骤：
（1）将4吨晶硅片切割废液和10千克50目活性炭加入到5000升的混合罐内；
（2）容器内进行加热，控制液体温度在50℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入0.4MPa压缩空气使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）30分钟后，将所得混合液通入滤网孔径为200目的过滤罐进行过滤，并使其在过滤罐内反复进行闭路循环，通过滤网的过滤作用以及活性炭形成滤饼后的自过滤作用，滤除聚乙二醇液体内的杂质颗粒和活性炭粉；当活性炭在过滤罐内滤网的滤饼形成后，向过滤罐内持续通入0.4MPa压缩空气进行辅助过滤，加快脱色过程并能收集滤饼中残留的切割液，减少聚乙二醇在滤饼中的损耗，提高产品脱色效率和产出率，45分钟后得到清液的聚乙二醇，收集滤液，即得脱色后的聚乙二醇成品。
实施例四：（加热、闭路循环及压缩空气辅助过滤、pH值调节）
本实施例晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，包括以下步骤：
（1）将4吨晶硅片切割废液和10千克50目活性炭加入到5000升的混合罐内，用盐酸调节混合罐内溶液pH值至6，使其呈酸性；
（2）容器内进行加热，控制液体温度在50℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入0.4MPa压缩空气使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）30分钟后，将所得混合液通入滤网孔径为200目的过滤罐进行过滤，并使其在过滤罐内反复进行闭路循环，通过滤网的过滤作用以及活性炭形成滤饼后的自过滤作用，滤除聚乙二醇液体内的杂质颗粒和活性炭粉。当活性炭在过滤罐内滤网的滤饼形成后，向过滤罐内通入0.4MPa压缩空气进行辅助过滤，加快脱色过程并能收集滤饼中残留的切割液，减少聚乙二醇在滤饼中的损耗，提高产品脱色效率和产出率，30分钟后得到清液的聚乙二醇，收集滤液，即得脱色后的聚乙二醇成品。
实施例五：（加热、闭路循环及压缩空气辅助过滤、pH值调节）
本实施例晶硅片切割液聚乙二醇的回收方法，包括以下步骤：
（1）将4吨晶硅片切割废液和4千克100目活性炭加入到5000升的混合罐内，用稀硫酸调节混合罐内溶液pH值至4.5，使其呈酸性；
（2）容器内进行加热，控制液体温度在30℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入0.1MPa压缩空气使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）60分钟后，将所得混合液通入滤网孔径为200目的过滤罐进行过滤，并使其在过滤罐内反复进行闭路循环，通过滤网的过滤作用以及活性炭形成滤饼后的自过滤作用，滤除聚乙二醇液体内的杂质颗粒和活性炭粉。当活性炭在过滤罐内滤网的滤饼形成后，向过滤罐内通入0.1MPa压缩空气进行辅助过滤，加快脱色过程并能收集滤饼中残留的切割液，减少聚乙二醇在滤饼中的损耗，提高产品脱色效率和产出率，60分钟后得到清液的聚乙二醇，收集滤液，即得脱色后的聚乙二醇成品。
实施例六：（加热、闭路循环及压缩空气辅助过滤、pH值调节）
本实施例晶硅片切割液聚乙二醇的回收方法，包括以下步骤：
（1）将4吨晶硅片切割废液和20千克50目活性炭加入到5000升的混合罐内，用草酸调节混合罐内溶液pH值至6.5，使其呈酸性；
（2）容器内进行加热，控制液体温度在60℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入0.5MPa压缩空气使切割废液与活性炭混合均匀；
（3）20分钟后，将所得混合液通入滤网孔径为200目的过滤罐进行过滤，并使其在过滤罐内反复进行闭路循环，通过滤网的过滤作用以及活性炭形成滤饼后的自过滤作用，滤除聚乙二醇液体内的杂质颗粒和活性炭粉。当活性炭在过滤罐内滤网的滤饼形成后，向过滤罐内通入0.5MPa压缩空气进行辅助过滤，加快脱色过程并能收集滤饼中残留的切割液，减少聚乙二醇在滤饼中的损耗，提高产品脱色效率和产出率，30分钟后得到清液的聚乙二醇，收集滤液，即得脱色后的聚乙二醇成品。
利用上述实施例方法对切割废液进行脱色，所得聚乙二醇成品的相应检测指标均达到相关行业标准，见表1。
表1 本发明实施例1~6所得聚乙二醇成品的检测指标
| 指标项目 | 外观 | 色度（APHA） | 电导率（μs/cm） | 产出率（%） |
| 行业标准 | 无色透明 | 50以下 | 10 | |
| 实施例一 | 无色透明 | 18 | 8.2 | 95 |
| 实施例二 | 无色透明 | 15 | 7.6 | 95 |
| 实施例三 | 无色透明 | 11 | 5.5 | 98 |
| 实施例四 | 无色透明 | 9 | 4.8 | 98 |
| 实施例五 | 无色透明 | 9 | 4.7 | 98 |
| 实施例六 | 无色透明 | 8 | 4.5 | 98 |
实施例一、二数据对比表明，在50℃加热条件下，活性炭的吸附活性增强，其色度达到15，电导率达到7.6μs/cm，相比不加热脱色时得到的色度18、电导率8.2μs/cm都有所降低。实施例三在实施例二的基础上，采用混合液在过滤罐内闭路循环及压缩空气辅助过滤技术，聚乙二醇获得了更好的脱色效果并且提高了聚乙二醇成品的产出率，聚乙二醇成品的色度减低到11、电导率降低到5.5μs/cm，产出率提高到98%。实施例四在实施例三的基础上，调节待回收废液pH值为酸性，使活性炭获得较高的吸附率，聚乙二醇成品的色度及电导率均得到降低，分别达到9与4.8μs/cm，进一步提高了聚乙二醇的脱色效果和产品性能。实施例五和六在实施例四的基础上调整了参数设置，与实施例四相比检测指标波动不大。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将晶硅片切割废液和活性炭分别引入到容器内；
（2）进行加热，控制液体温度在30～60℃，同时，不断搅拌并向容器内持续通入压缩空气，使切割废液与活性炭混合均匀；在搅拌之前将容器内液体pH值调节至4.5～6.5；
（3）将所得混合液通入过滤罐进行闭路循环反复过滤，至得到清液的聚乙二醇再收集滤液，即得回收后的聚乙二醇成品；所述过滤罐内滤网结饼后，向过滤罐内持续通入压缩空气进行辅助过滤。
2.根据权利要求1所述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于：所述活性炭为木质活性炭，粒度为50～100目。
3.根据权利要求1所述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于：所述活性炭用量为切割废液的0.1～0.5wt%。
4.根据权利要求1所述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于：步骤（2）所述搅拌并通压缩空气过程持续15~60分钟。
5.根据权利要求1所述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于： 所述pH值调节所用酸为草酸、柠檬酸、盐酸和硫酸的至少一种。
6.根据权利要求1所述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于：所述闭路循环反复过滤持续0.5～1小时。
7.根据权利要求1所述的晶硅片切割液聚乙二醇的脱色方法，其特征在于：所述压缩空气的气压为0.1～0.5MPa。
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