扩散渗析技术回收光伏行业的废酸和废碱

李志刚 张鲜苗 王丹 张治磊 张盼 郭锡伟

摘 要：光伏行业生产晶体硅太阳能电池片的工艺过程中产生大量的废酸和廢碱，采用扩散渗析法回收处理生产过程中产生的废酸和废碱，不但能够有效将酸和碱资源回收利用到原工艺中去，降低企业生产成本，节能降耗减排，后期废水中和排放的氨氮以及总盐含量都大大降低，为企业生产运营降低环保压力。

关键词：扩散渗析;光伏;废酸;废碱;回收

一、 引言

光伏行业作为21世纪新能源行业，一直受到政府的支持和鼓励。由于国家大力支持，中国太阳能光伏产业走在世界前列，太阳能产业近十年迅猛发展，晶体硅太阳能电池片作为新能源更是受到企业的投资青睐。生产晶体硅太阳能电池片第一道工序是硅片进行制绒，制绒过程中产生大量的废酸和废碱，其主要作用有以下两个方面：（1）祛除硅片表面的杂质损伤层，损伤层是在硅片切割过程中形成的表面晶格畸变，具有较高的表面复合;（2）形成陷光绒面结构：光线照射在硅片表面通过多次折射，达到减少反射率的目的。通常情况下用碱处理单晶，可以得到金字塔状绒面;用酸处理多晶，可以得到虫孔状无规则绒面。处理方式主要在与单多晶性质的区别。

二、 扩散渗析法回收处理碱和酸的工作原理

扩散渗析膜处理废酸、废碱采用的是渗析原理，是以浓差做推动力。主要用于酸、碱与金属盐类混合液的分离、提纯。回收的酸和碱可循环使用，分离酸和碱后的残液可中和处理减排或者中水回用。扩散渗析膜法回收处理废碱（酸）工作原理如图1所示。以扩散渗析回收碱为例介绍。整个装置是由一定数量膜组成的一系列结构单元;其中每个单元由一张阳离子均相膜隔开成渗析室和扩散室，采用逆流操作，在阳离子均相膜的两侧分别通入废碱液及接受液时，由于废碱液侧的碱及其盐的浓度远高于水的一侧，根据扩散渗析原理，在浓度梯度的推动下，废碱及其盐类有向扩散室渗透的趋势，故在浓度差的作用下，废碱侧的阳离子被吸引而顺利地透过膜孔道进入水的一侧。同时根据电中性要求，也会夹带阴离子，但膜对阴离子具有选择透过性，由于OH-的水化半径比较小，电荷较少;而其他阴离子的水化半径较大，电荷较多，因此OH-会优先通过膜，这样废液中的碱就会被分离出来。扩散渗析膜法处理废酸采用的是阴离子膜，以浓差做推动力，分离的是氢离子和金属阳离子。

三、 制绒工艺废碱处理效果

（一）扩散渗析系统回收处理后的效果

制绒碱抛外排废碱液含量如表1所示。通过山东天维膜技术有限公司生产的TWDD-128-400B扩散渗析碱回收装置，碱回收结果如表2所示。经过扩散渗析处理后，废碱液中80%游离碱被回收，90%硅酸根及大分子有机物被去除掉，回收碱加入新碱调配后返回到原工艺继续使用，含有少量碱液的残液与废水站酸性废水中和，中性处理后达标排放。

（二）扩散渗析系统回收处理后的效果

酸洗槽外排的废酸含量如表3所示。通过山东天维膜技术有限公司生产的 TWDD-128-400A扩散渗析酸回收装置，酸回收结果如表4所示。经过扩散渗析处理后，废酸液中80%游离酸被回收，硅酸盐及大分子有机物被去除掉，残液中少量的酸液及杂质有机物等排入废水站，中和处理后达标排放。

四、 结语

光伏太阳能行业作为新能源行业，在生产过程中产生的大量酸和碱，采用扩散渗析技术能够将80%以上酸和碱有效回收利用，大大降低酸碱资源的浪费。光伏企业作为绿色能源生产企业，更应该在绿色清洁生产，节能减排上做出更大的努力，从而降低环保污染及治理压力，为企业创造经济效益的同时也产生巨大的社会效益。

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作者简介：李志刚，张鲜苗，王丹，张治磊，张盼，郭锡伟，山东天维膜技术有限公司。