專利名稱：自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法與系統(tǒng)，特別是有關(guān)于一種自太陽能電池的化學(xué)浴沉積制程廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于地球資源有限，有效利用綠能環(huán)保的能源已成為一種趨勢，因此，太陽能源的應(yīng)用已成為其中一項重要的課題。太陽能電池是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，其中硒化銅銦鎵(Copper Indium Gallium Diselenide,簡稱為CIGS)薄膜太陽能電池，則是薄膜太陽能電池中轉(zhuǎn)換效率最佳者，同時具有成本低，使用壽命長等優(yōu)點，因而成為太陽能光電技術(shù)領(lǐng)域中最受矚目的焦點。在銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制造過程中，化學(xué)沉積制程所排放的廢液含有許多重金屬離子(例如鎘、鋅)、金屬固體顆粒(例如硫化鎘)、高濃度氨水、含有硫成分的硫離子前驅(qū)物(例如硫脲)、及相關(guān)反應(yīng)副產(chǎn)物，其中高濃度氨水可以利用蒸氣脫除及冷凝方式予以提濃回收再利用。然而，由于廢液中仍含有許多重金屬離子與固體顆粒，容易在氨水回收設(shè)備中形成結(jié)垢或發(fā)生堵塞的問題，而影響系統(tǒng)操作，造成氨水回收效率不佳。因此，分離去除化學(xué)沉積制程廢液中的重金屬離子與固體顆粒，已成為提升氨水回收效率以及維持氨水回收系統(tǒng)穩(wěn) 定性的重要因素。目前，針對制程廢液中的重金屬離子，常利用添加藥劑(例如，硫化物)的方式，使重金屬離子沉淀析出，再加以分離；或利用離子交換樹脂的方式自廢液中分離去除重金屬離子。然而，利用添加藥劑去除重金屬離子的方法需要額外使用藥劑，并耗費相當(dāng)長的時間等待金屬離子沉淀析出，且沉淀析出的金屬化合物的純度不高，不利于回收或再利用。另一方面，利用離子交換樹脂由廢液中去除重金屬離子的方式，雖然可以縮短處理時間，但需要增加空間需求，且設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜不易維護(hù)。因此，仍需要一種方便、快速且有效地自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒此，本發(fā)明的目的在于提供一種方便、快速且有效地自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法。該自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法，包括加熱該廢液，使該廢液中的含硫成分釋放出硫離子，以與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物；過濾該經(jīng)加熱的廢液，以分離去除該廢液中的固體顆粒；以及自該經(jīng)過濾后的廢液中回收氨水。本發(fā)明的方法利用加熱的方式，先使廢液中的硫離子與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物，經(jīng)過濾去除廢液中的固體顆粒后，再進(jìn)行氨水回收，可以有效地直接利用廢液中的含硫成分分離重金屬離子，同時可以減少廢水中的重金屬離子與顆粒造成氨水回收設(shè)備結(jié)垢、堵塞而影響氨水回收的成效與穩(wěn)定度。本發(fā)明又提供一種自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的系統(tǒng)，包括:加熱裝置，用以加熱廢液，使廢液中的含硫成分釋放出硫離子，并與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物；過濾裝置，用以過濾加熱后的廢液，以分離去除該廢液中的固體顆粒；以及氨水回收裝置，用以自過濾后的廢液中回收氨水。本發(fā)明的系統(tǒng)先利用加熱裝置提高廢液的溫度，使廢液中的含硫成分釋放出硫離子并與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物，再利用過濾裝置自廢液中去除固體顆粒。由于廢液已先經(jīng)加熱裝置提高廢液的溫度，更有助于最后利用回收裝置進(jìn)行氨水回收時，特別是利用氨脫除技術(shù)(ammonia stripping)的方式回收氨水時,可以大幅減少回收氨水的能源需求，其中，所使用的脫除氣體為空氣或蒸氣。另一方面，由于廢液中的重金屬離子已經(jīng)先與硫離子結(jié)晶形成金屬硫化物，而可移除，而過濾裝置則分離該廢液中的固體顆粒，因此可以減少廢液中的重金屬離子與顆粒造成氨水回收設(shè)備結(jié)垢、堵塞而影響氨水回收的成效與穩(wěn)定度的情形。
具體實施例方式以下通過特定具體實例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，熟習(xí)此技藝的人士可通過本發(fā)明說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的優(yōu)點及功效，但并非將本發(fā)明的范疇局限于此。于一具體實例中，本發(fā)明自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法使用CIGS太陽能電池的化學(xué)浴沉積廢液(以下簡稱CBD廢液)，進(jìn)行加熱、過濾、及回收等步驟，由廢液中回收氨水再利用。首先 ，該CBD廢液先經(jīng)加熱裝置進(jìn)行加熱，使廢液中含硫成分，例如硫脲(SC(NH2)2)、硫代乙酰胺(CH3SCNH2)或硫化鈉(Na2S)，釋放出硫離子，以增加廢液中的硫離子含量。另一方面，加熱該CBD廢液時，由于該廢液中的含硫成份釋放出硫離子，增加了廢液中的硫離子濃度，可促使廢液中的硫離子與金屬離子結(jié)晶析出，形成金屬硫化物。如表I所示，廢液內(nèi)各成分濃度為[Cd2+] = 207ppm, [TU] = 575ppm, [NH4OH] = IM時，加熱溫度為75°C，當(dāng)加熱時間增長，硫離子釋放量將提高，使硫化鎘固體形成，有利鎘離子去除。
權(quán)利要求
1.一種自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法，包括下列步驟: 加熱該廢液，使該廢液中的含硫成分釋放出硫離子，以與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物； 過濾該經(jīng)加熱的廢液，以分離去除該廢液中的固體顆粒；以及 自該經(jīng)過濾后的廢液中回收氨水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該加熱溫度介于70至90°C的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該含硫成分包含硫脲、硫代乙酰胺或硫化鈉化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該金屬離子包含鎘、鋅、銅、銦、鎳或鉛金屬尚子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所形成的結(jié)晶金屬硫化物選自硫化鎘、硫化鋅、硫化銅、硫化銦、硫化鎳及硫化鉛所組成群組的至少一種化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該過濾于60至90°C的溫度條件下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用無機(jī)薄膜進(jìn)行過濾。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該回收于60至90°C的溫度條件下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用蒸餾或氨脫除技術(shù)的方式回收氨水。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該廢液是CIGS太陽能電池的化學(xué)浴沉積廢液。
11.一種自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的系統(tǒng)，包括: 加熱裝置，用以加熱該廢液； 過濾裝置，用以過濾該經(jīng)加熱后的廢液；以及 氨水的回收裝置，用以回收自該經(jīng)過濾后的廢液中氨水。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該加熱裝置是流體化床。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該流體化床內(nèi)部填充有硅砂。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該過濾裝置設(shè)置于該加熱裝置的出料位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該過濾裝置是無機(jī)過濾膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特 征在于，該氨水回收裝置是蒸餾塔或氣提塔。
全文摘要
一種自廢液中分離金屬硫化物并回收氨水的方法與系統(tǒng)，該方法包括使廢液中的含硫成分釋放出硫離子并與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物的加熱步驟；自廢液中分離去除固體顆粒的過濾步驟；以及自過濾后的廢液中回收氨水的回收步驟。該方法利用加熱的方式，先使廢液中的硫離子與金屬離子結(jié)晶形成金屬硫化物，經(jīng)過濾去除廢液中的固體顆粒后，再進(jìn)行氨水回收，不但可以有效地分離重金屬離子，同時可以避免重金屬離子與顆粒造成氨水回收設(shè)備結(jié)垢、堵塞而影響氨水回收的成效與穩(wěn)定度。
文檔編號C01G21/21GK103172108SQ20121007070
公開日2013年6月26日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者徐樹剛, 林冠佑, 張王冠 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院