[发明专利]一种多晶硅制绒工艺中废酸的再生方法及废酸再生系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种废酸的再生方法及再生系统，尤其是一种多晶硅制绒工艺中废酸的再生方法及废酸再生系统。

背景技术

目前，世界各国对环境问题日益重视起来，我国也提出了节能减排的可持续发展战略。随着人们环保意识的不断提高，工业“三废”的处理问题也成为关系企业生存和发展的大问题。其中废酸液的排放，不仅浪费了大量的可用资源，而且导致了严重的环境污染问题，影响企业生存与发展。从环境的观点考虑，减少工业废弃物的排放，对工业废弃物进行分类并再利用能够有效减小人类对自然环境的负面影响，是一件功在当代、利在千秋的好事；从企业经营考虑，对废弃物的回收再利用节约了企业的成本，使企业在市场竞争中更具有竞争力。

在太阳能多晶硅电池片的生产工艺中，需要对多晶硅片进行制绒，使硅片产生多孔硅结构，当入射光照射到绒面硅片时，经过绒面结构的多次反射，将最终反射出去的光减到最少，增加了光的吸收。此工艺通常会用到氢氟酸和硝酸。含氟废水一旦流到自然界，会打乱生态系统的平衡。因此，从废水中除去氟，在环境保护及工业上是件非常重要的事情。例如，《GB8978-1996污水综合排放标准》中规定了含氟废水的排放条件的标准值为10mg/L以下。

目前，同行业中对氢氟酸废水的处理方法基本上都采用化学沉淀法。例如通过氢氟酸废水和氢氧化钙反应生成氟化钙沉淀，但由于氢氧化钙的溶解度不大，此法的处理效果并不理想。为了能够使处理后的废水中的氟含量低于国家的规定，一些企业采用加氯化钙的方法，但此法除耗费大量氯化钙之外，还耗费大量的碱以中和废水，增加了企业的费用。例如，100MW多晶硅生产线采用氢氧化钙处理废酸的药品费用约为500万/年，而采用氯化钙处理废酸的药品费用约为1000万/年。除此之外，用沉淀法处理废酸为大型设备，处理过程中产生的大量污泥属于危废，需委托给有资质的环保公司进行处理还需要一笔处理费用，极大的增加了成本。同时，采用上述方法进行处理的效果并不明显，无法对酸液进行回收利用。

发明内容

为了克服现有技术中处理废酸耗费成本高、酸液被浪费的问题，本发明提供了一种多晶硅制绒工艺中废酸的再生方法，通过该方法对废酸进行回收的效率高，成本低，并且酸液可重复利用。

本发明公开的多晶硅制绒工艺中废酸的再生方法包括：将废酸液与络合剂进行混合，得到混合液；然后将混合液通入扩散渗析器，所述扩散渗析器包括离子扩散膜及位于离子扩散膜两侧的第一通道和第二通道，所述混合液通入第一通道，并在第二通道中通入去离子水，混合液与去离子水的流向相反；第二通道流出为回收酸液，第一通道流出的为分离液；其中，所述络合剂为可与硅形成络合物的有机络合剂。

同时，本发明还公开了使用上述方法的废酸再生系统，包括用于盛放废酸液的废酸储罐、用于盛放络合剂的络合剂储罐及扩散渗析器，所述扩散渗析器包括离子扩散膜及位于离子扩散膜两侧的第一通道和第二通道；所述废酸储罐和络合剂储罐连通并延伸至第一通道的入口，第一通道的出口连通至分离液储罐，所述第二通道的入口连通至去离子水源，第二通道的出口连通至回收酸液储罐；其中，所述络合剂为可与硅形成络合物的有机络合剂。

采用本发明公开的方法对多晶硅太阳能电池生产工艺中产生的氢氟酸和硝酸等废酸进行回收利用，避免了采用沉淀法的弊端，设备具有占地小、无需添加任何药剂、不产生污泥、耗电低等优点，为企业节约大量成本。

通过本发明公开的再生方法回收酸液时，在扩散渗析器中，离子扩散膜两侧的第一通道和第二通道内的溶液中的各种离子的浓度不同（第一通道内液体中的各种离子的浓度高于第二通道内液体中的各种离子的浓度），存在一定的浓度梯度，导致第一通道内液体中的各种离子向第二通道渗透。但离子扩散膜具有选择透过性，不会让每种离子以均等的机会通过。首先离子扩散膜骨架本身带有正电荷，在溶液中具有吸引带负电荷水化离子而排斥带正电荷水化离子的特性，故在浓度差的作用下，第一通道内液体中的氟离子和硝酸根离子被吸引而顺利的通过膜孔道，同时根据电中性要求，也会夹带正电荷的离子，由于H⁺的水化半径比较小，电荷较少，因此H⁺会优先通过离子扩散膜。并且，由于采用逆流操作，在第一通道的出口处，混合液中的酸虽因扩散作用而大大降低了浓度，但仍比第二通道的入口处液体中废酸的浓度高，通过此方法可以实现氢氟酸、硝酸和六氟硅酸的分离。