CN108773934A - 硅片切割废液的处理方法及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅片切割废液的处理方法及处理系统。其中，处理系统包括依次设置有：废液收集池，用于收集硅片切割过程中产生的废液；与所述废液收集池一端连通的加酸装置，用于调节所述废液收集池的pH值；与所述废液收集池另一端连通的板框压滤装置，用于对流经所述板框压滤装置的废液进行压滤；与所述板框压滤装置连通的陶瓷膜组件，用于对压滤后的压滤液进行膜过滤；与所述陶瓷膜组件连通的离子交换罐，用于对膜过滤后的透滤液进行离子交换得到清液；以及与所述离子交换罐连通的清液利用端。上述硅片切割废液的处理系统结构简单，可以实现对硅片切割废液的净化处理，进而可满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求。

Description

硅片切割废液的处理方法及处理系统

技术领域

本发明涉及硅片切割领域，特别是涉及一种硅片切割废液的处理方法及处理系统。

背景技术

目前硅片切割领域，普遍采用金刚线对硅锭进行切割，而在切割过程中需要不断在金刚线表面喷淋冷却液以防止局部过热损害切割设备和金刚线。但是冷却液多为聚合高分子化合物，成本高，但使用过后的冷却液又会携带硅片切割过程中脱落的硅粉、碳化硅及胶质杂质而成为硅片切割废液，传统方法还无法对上述废液进行有效的二次利用。

发明内容

基于此，有必要针对无法对硅片切割废液进行二次利用的问题，提供一种硅片切割废液的处理方法及处理系统，经该处理系统处理后的清液可满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求。

一种硅片切割废液的处理系统，包括依次设置有：

废液收集池，用于收集硅片切割过程中产生的废液；

与所述废液收集池一端连通的加酸装置，用于调节所述废液收集池的pH值；

与所述废液收集池另一端连通的板框压滤装置，用于对流经所述板框压滤装置的废液进行压滤；

与所述板框压滤装置连通的陶瓷膜组件，用于对压滤后的压滤液进行膜过滤；

与所述陶瓷膜组件连通的离子交换罐，用于对膜过滤后的透滤液进行离子交换得到清液；

以及与所述离子交换罐连通的清液利用端。

上述硅片切割废液的处理系统结构简单，可以实现对硅片切割废液的净化处理，进而可满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求，例如：供再次作为硅片切割冷却液进行重复使用。具体而言，该废液处理系统中含有加酸装置，可在废液进入板框压滤装置前，将废液收集池中的酸碱度调制为最佳，进而有利于废液在板框压滤装置中得到充分净化，以防止因废液中的pH值过高，而浆液的pH升高后，硅粉会和OH根反应，形成胶质状的硅酸盐，硅酸盐会致阻塞板框压滤装置中的滤布孔发生堵塞。此外，将经陶瓷膜组进行膜过滤的透滤液加入离子交换罐中，通过离子交换，降低透滤液的电导率，进而可满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求，从而实现原料的再次利用，降低成本。

在其中一个实施例中，所述离子交换罐包括依次设置的阳离子树脂罐和阴离子树脂罐。

在其中一个实施例中，所述阳离子树脂罐中的阳离子树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阳离子树脂的粒径为0.315-1.250mm。

在其中一个实施例中，所述阴离子树脂罐中的阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阴离子树脂的粒径为0.315-1.250mm。

在其中一个实施例中，所述阳离子树脂罐中设定的压力为0.2-0.4MPa。

在其中一个实施例中，所述阴离子树脂罐中设定的压力为0.2-0.4MPa。

在其中一个实施例中，所述陶瓷膜组件包括支撑体层、过渡层以及微孔膜层。

在其中一个实施例中，所述阴离子树脂罐中安装有电导率测试仪。

本发明还提供了一种硅片切割废液的处理方法。

一种硅片切割废液的处理方法，包括如下步骤：

将硅片切割废液的pH值调至5.0-6.0；

然后依次进行板框压滤、陶瓷膜过滤、离子交换得清液。

上述处理方法操作简单，可以使经处理后的清液满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求，从而实现原料的再次利用，降低成本。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤：

测定所述清液的电导率，当所述清液中的电导率在50us/cm以下时，将所述清液喷淋至金刚线和硅锭的表面。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施例为一种硅片切割废液的处理系统，包括依次设置有废液收集池、加酸装置、板框压滤装置、陶瓷膜组件、离子交换罐及清液利用端。

在一优选地实施方式中，废液收集池、加酸装置、板框压滤装置、陶瓷膜组件、离子交换罐及清液利用端之间均通过废液输送管连通。

发明人发现，如果将废液收集池中的废液直接加入板框压滤装置中进行压滤，往往压滤效果差，主要是因为废液中除了含有聚合高分子化合物的冷却液外，还含有切割过程中脱落的硅粉、碳化硅及粘结在硅锭和工件板之间的胶质杂质，这些物质的存在，会导致浆液的pH升高，而浆液的pH升高后，硅粉会和OH根反应，形成胶质状的硅酸盐，硅酸盐会致阻塞板框压滤装置中的滤布孔发生堵塞。

此外，经陶瓷膜组处理后的透滤液的电导率高，如果直接供利用端利用也会产生诸多问题，无法供应给对水质要求较高的生产工艺的用水需求。例如：当清液利用端是硅片切割过程中为金刚线和硅锭降温的冷却液时，将清液喷淋至金刚线和硅锭的表面用于对两者进行降温，会因水中电导率高而出现切片粘片的现象，影响正常的切片工艺。基于此，将陶瓷膜组处理后的透滤液进行离子交换处理，进而降低透滤液的电导率，可满足对水质要求较高的生产工艺所需的用水标准。

其中，废液收集池，主要作用是用于收集硅片切割过程中产生的废液。

其中，加酸装置，与所述废液收集池一端连通，主要作用是用于调节所述废液收集池的pH值。以使废液在流入板框压滤装置前，酸碱度调制为最佳，进而有利于废液在板框压滤装置中被充分净化。需要指出的是，加酸装置可以是安装于所述废液收集池之上，也可以是与其连通的单独加酸池，本发明对加酸装置的具体位置和形状不做过多限制。

其中，板框压滤装置，与所述废液收集池另一端连通，主要作用是用于对从废液收集池中流出的废液进行压滤。板框压滤装置可将废液中的大颗粒的固体杂质(例如硅粉)进行挤压成饼状物并将其截留在板框压滤装置中，而压滤液会流入下一道工序中。

在一优选地实施方式中，所述板框压滤装置为板框压滤机。当然还可理解的是，所述板框压滤装置为本领域技术人员认为合适的板框压滤装置。

在一优选地实施方式中，所述板框压滤机的压力设为0.70-0.85Mpa，且应缓慢进料，防止进料速度过快而阻塞板框压滤机的滤布孔。优选地，板框压滤机的滤布孔的透气率为22.96mm/s。这样的好处是不会使压滤过程中累积的固体颗粒阻塞滤孔，也不会因孔径过大而透过过多的固体杂质。

其中，陶瓷膜组件，与所述板框压滤装置连通，主要作用是用于对压滤后的压滤液进行膜过滤。本发明采用的陶瓷膜组件为市售的陶瓷膜组件即可，在此不做过多赘述。

其中，离子交换罐，与所述陶瓷膜组件连通，主要作用是用于对膜过滤后的透滤液进行离子交换得到清液。具体而言，离子交换过程中，可以吸附透滤液中的重金属离子、酸根离子以及水中含有的钙、镁离子，通过离子交换罐的液体即为清液。

在一优选地实施方式中，所述离子交换罐包括依次设置的阳离子树脂罐和阴离子树脂罐。

在一优选地实施方式中，所述阳离子树脂罐中的阳离子树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。优选地，阳离子树脂粒径为0.315-1.250mm。能以其氢离子或钠、钾等金属离子交换溶液中的阳离子。离子交换的容量高。强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂如D001大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(CAS号：53025-53-9)。

在一优选地实施方式中，所述阴离子树脂罐中的阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。优选地，阴离子树脂的粒径为0.315-1.250mm。这种树脂基于苯乙烯交联，颗粒非常完整，再生效率高，冲洗效果很好且吸附力强。强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂如D202大孔强碱性苯乙烯系II型阴离子交换树脂、D201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂等。

在一优选地实施方式中，所述阳离子树脂罐中设定的压力为0.2-0.4MPa。

在一优选地实施方式中，所述阴离子树脂罐中设定的压力为0.2-0.4MPa。

在一优选地实施方式中，所述阴离子树脂罐中安装有电导率测试仪。可以实时对阴离子树脂罐内透率液的电导率进行测试，如果电导率大于50us/cm时，不应立即排放，需要再次将废液依次注入阳离子树脂罐、阴离子树脂罐中，进行循环吸附，直至达到50us/cm以下，才可作为清液供清液利用端利用。

其中，清液利用端，与所述离子交换罐连通。清液利用端可以是硅片切割过程中为金刚线和硅锭降温的冷却液。清液利用端还可以是硅片清洗过程中的清洗液。在此不做过多限制。

上述硅片切割废液的处理系统结构简单，可以实现对硅片切割废液的净化处理，进而可满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求，例如：供再次作为硅片切割冷却液进行重复使用。具体而言，该废液处理系统中含有加酸装置，可在废液进入板框压滤装置前，将废液收集池中的酸碱度调制为最佳，进而有利于废液在板框压滤装置中得到充分净化，以防止因废液中的pH值过高，而浆液的pH升高后，硅粉会和OH根反应，形成胶质状的硅酸盐，硅酸盐会致阻塞板框压滤装置中的滤布孔发生堵塞。此外，将经陶瓷膜组进行膜过滤的透滤液加入离子交换罐中，通过离子交换，降低透滤液的电导率，进而可满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求，从而实现原料的再次利用，降低成本。

本发明还提供了一种硅片切割废液的处理方法。

一种硅片切割废液的处理方法，包括如下步骤：

将硅片切割废液的pH值调至5.0-6.0；

然后依次进行板框压滤、陶瓷膜过滤、离子交换得清液。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤：测定所述清液的电导率，当所述清液中的电导率在50us/cm以下时，将所述清液喷淋至金刚线和硅锭的表面对两者进行降温。

上述处理方法操作简单，可以使经处理后的清液满足对水质要求较高的生产工艺的用水需求，从而实现原料的再次利用，降低成本。

以下结合具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1

一种硅片切割废液的处理方法，包括如下步骤：

1)收集40吨的硅片切割废液并注入废液收集池中，打开加酸装置的开关，调节废液收集池的pH值至5.0。

2)然后将废液池中的废液通过废液输送管注入至板框压滤机中进行压滤，得到压滤液。其中，板框压滤过程中的工艺参数为：板框压滤机的压力为0.70Mpa，板框压滤机的滤布孔的透气率为22.96mm/s，浆液的压滤进液速度为20吨/h。

3)然后将压滤液通过废液输送管注入陶瓷膜组件，在多通道的膜元件中渗透，得到透滤液。

4)再将透滤液通过废液输送管依次注入阳离子树脂罐，阴离子树脂罐中进行离子交换得清液。其中，阳离子树脂罐中的阳离子树脂为D001大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阳离子树脂粒径为1.0mm。阴离子树脂罐中的阴离子树脂为D201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阴离子树脂粒径为1.0mm。阳离子树脂罐中设定的压力为0.3MPa，阴离子树脂罐中设定的压力为0.3MPa。

实施例2

一种硅片切割废液的处理方法，包括如下步骤：

1)收集40吨的硅片切割废液并注入废液收集池中，打开加酸装置的开关，调节废液收集池的pH值至5.5。

2)然后将废液池中的废液通过废液输送管注入至板框压滤机中进行压滤，得到压滤液。其中，板框压滤过程中的工艺参数为：板框压滤机的压力为0.80Mpa，板框压滤机的滤布孔的透气率为22.96mm/s，浆液的压滤进液速度为20吨/h。

3)然后将压滤液通过废液输送管注入陶瓷膜组件，在多通道的膜元件中渗透，得到透滤液。

4)再将透滤液通过废液输送管依次注入阳离子树脂罐，阴离子树脂罐中进行离子交换得清液。其中，阳离子树脂罐中的阳离子树脂为D001大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阳离子树脂粒径为0.35mm。阴离子树脂罐中的阴离子树脂为D201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阴离子树脂粒径为0.35mm。阳离子树脂罐中设定的压力为0.3MPa，阴离子树脂罐中设定的压力为0.3MPa。

对比例1

一种硅片切割废液的处理方法，试验方法大体与实施例1相同，不同之处在于：废液收集池中的废液直接注入至板框压滤机中进行压滤，省略了调节pH的过程。此外，经陶瓷膜组件后得到透滤液不进行阴阳离子交换，也就是说，不经过阳离子树脂罐和阴离子树脂罐，而直接记作清液。

对比例2

一种硅片切割废液的处理方法，试验方法大体与实施例1相同，不同之处在于：经陶瓷膜组件后得到透滤液不进行阴阳离子交换，而直接记作清液。

性能测试：

利用阴离子树脂罐中安装有电导率测试测量该罐中的水的电导率。

利用pH测量仪测定阴离子树脂罐中水的pH，比较各实施例和对比例中的清液的水质指标，结果如表1。

表1

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种硅片切割废液的处理系统，其特征在于，包括依次设置有：

废液收集池，用于收集硅片切割过程中产生的废液；

与所述废液收集池一端连通的加酸装置，用于调节所述废液收集池的pH值；

与所述废液收集池另一端连通的板框压滤装置，用于对流经所述板框压滤装置的废液进行压滤；

与所述板框压滤装置连通的陶瓷膜组件，用于对压滤后的压滤液进行膜过滤；

与所述陶瓷膜组件连通的离子交换罐，用于对膜过滤后的透滤液进行离子交换得到清液；

以及与所述离子交换罐连通的清液利用端。

2.根据权利要求1所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述离子交换罐包括依次设置的阳离子树脂罐和阴离子树脂罐。

3.根据权利要求2所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述阳离子树脂罐中的阳离子树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阳离子树脂的粒径为0.315-1.250mm。

4.根据权利要求2所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述阴离子树脂罐中的阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阴离子树脂的粒径为0.315-1.250mm。

5.根据权利要求3所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述阳离子树脂罐中设定的压力为0.2-0.4MPa。

6.根据权利要求4所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述阴离子树脂罐中设定的压力为0.2-0.4MPa。

7.根据权利要求1所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述陶瓷膜组件包括支撑体层、过渡层以及微孔膜层。

8.根据权利要求1所述的硅片切割废液的处理系统，其特征在于，所述阴离子树脂罐中安装有电导率测试仪。

9.一种硅片切割废液的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

将硅片切割废液的pH值调至5.0-6.0；

然后依次进行板框压滤、陶瓷膜过滤、离子交换得清液。

10.根据权利要求9所述的硅片切割废液的处理方法，其特征在于，还包括如下步骤：

测定所述清液的电导率，当所述清液中的电导率在50us/cm以下时，将所述清液喷淋至金刚线和硅锭的表面。