[实用新型]硅晶片碱腐蚀废液的回收处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学腐蚀废液的回收处理系统，具体的讲，涉及硅晶片的碱腐蚀废液的回收处理系统。

背景技术

目前，硅晶片蚀刻后产生碱废液主要来源两大行业：太阳能电池行业和半导体行业。太阳能电池生产一般要经过这样的流程：扩散前制绒、扩散、扩散后清洗、刻蚀、PECVD、丝网印刷、烧结、分类检测和封装等。其中制绒是为了去除硅晶片表面的切割损伤层，形成陷光效果好的绒面结构；刻蚀是为了去除扩散后硅晶片四周的N型硅，以防漏电。一般刻蚀采用两种方法：干法和湿法。在制绒和湿法刻蚀过程中通常使用氢氟酸、硝酸、盐酸、硫酸等混合酸清洗液和氢氧化钠、氢氧化钾等碱清洗液。不管是多硅晶还是单硅晶生产中碱液都起到很重要的作用。

此外，在半导体行业中，例如IC、LSI等集成电路、晶体管或二极管等单片半导体元件的硅晶片制造工序中，为了得到平坦度高的硅晶片，通常采用氢氧化钠或氢氧化钾的溶液来对通过直拉法或浮融法得到的单晶进行镜面抛光处理。

在利用氢氧化钠（或氢氧化钾）清洗或刻蚀过程中，主要生成了硅酸钠（或硅酸钾）和残余的氢氧化钠（或氢氧化钾）的废水。以往，多采用在这种废水中添加硫酸等酸来进行处理，将废水中的碱液中和，同时使偏硅酸根转化为二氧化硅析出，然后进行固液分离。中国专利申请201010577683.9公开的一种硅晶片的腐蚀废液水处理方法以及处理设备就采取类似原理。从能源和环保的角度进行分析，这种方法需要以消耗硫酸等酸为代价，这样不仅消耗大量的化学品，而且残余的废碱得不到充分利用；同时在析出二氧化硅的时候产生了硫酸钠或硫酸钾等，直接排放势必会给环境带来一定的负担。因此针对现有技术存在的问题，本实用新型的发明人发明了一种硅晶片的碱腐蚀废液的回收处理系统，至今还没有公开此种技术方面的文献。

实用新型内容

本实用新型的一个方面提供一种硅晶片的碱腐蚀废液的回收处理系统。

本实用新型所涉及的碱腐蚀废液的回收处理系统采用电解技术与离子交换膜技术相结合，具体而言，在电解槽中安装一个或多个选自阴离子交换膜和阳离子交换膜中的离子交换膜，从而将电解槽分隔为包括阳极室和阴极室的至少两个室，同时在阳极室内加入氢氟酸或硫酸，在其它室加入碱腐蚀废液经过离心或过滤进行固液分离得到的澄清废液，通直流电的情况下进行电解反应，使硅酸根形成H₂SiO₃或H₂SiF₆，直接排出H₂SiO₃，或者对H₂SiO₃或H₂SiF₆进行后处理步骤，然后排出形成对环境无害的SiO₂。

同时可以收集分别在阳极和阴极上产生的氧气和氢气，实现HF和碱的循环利用。

其中所采用的阴离子交换膜并无特殊限制，只要能够通过偏硅酸根离子的阴离子交换膜就可以使用，且所述阴离子交换膜对本实用新型的各种反应原料及产物是化学稳定的，不会影响本实用新型涉及的反应即可；所采用的阳离子交换膜并无特殊限制，只要其能够耐酸碱，且对本实用新型的各种反应原料及产物是化学稳定的，不会影响本实用新型涉及的反应即可。通常，只要符合上述对阴离子交换膜和阳离子交换膜的要求，一般市售的各种阴离子交换膜和阳离子交换膜均可用于本实用新型中。

优选地，阴极室内可以为氢氧化钠或氢氧化钾的溶液。作为电解质的氢氧化钠和氢氧化钾在本实用新型中具有完全相同的作用，彼此可以等同替换，因此以下仅以氢氧化钠为例，但可以理解在以下根据本实用新型的回收处理方法中采用氢氧化钾也是可行的。并且该电解质可以根据碱腐蚀废液中所含成分进行选择。

具体而言，本实用新型的回收处理系统涉及的回收处理方法包括以下步骤：

[1]对硅晶片的碱腐蚀废液通过离心或过滤进行固液分离从而得到澄清废液；

[2]将步骤[1]中得到的澄清废液加入电解槽的中间室或阴极室中；

[3]将HF溶液或硫酸溶液加入阳极室；

[4]通直流电进行电解；

[5]对产生的沉淀进行后处理。

优选地，本实用新型涉及的回收处理方法进一步包括如下步骤：分别在阳极和阴极产生的氧气和氢气可以导入氧气储存罐和氢气储存罐。

在一个实施方式中，根据本实用新型的回收处理方法包括以下步骤：