專利名稱：多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水的除氟工藝，尤其是涉及一種多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝。
背景技術(shù)：
隨著全球?qū)μ?yáng)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)得到了很快的發(fā)展。但是在目前的多晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)中會(huì)產(chǎn)生大量的含氟廢水，對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重。含氟廢水根據(jù)水中的含F(xiàn)—量分為高氟水和低氟水，其中高氟水的含氟量大于 20000mg/L，一般？!1值< 1，酸性很高，幾乎是酸液，占含氟廢水量的1 %左右，主要來(lái)自各工序酸洗，混合酸洗液；低氟水中的含氟量為100-400mg/L，PH介于3和4之間，占含氟廢水的 99%左右，主要來(lái)自清洗廢水，堿洗廢水，廢氣吸收塔排水和高氟水預(yù)處理后的廢水。傳統(tǒng)的含氟廢水在處理之前需要對(duì)高氟水進(jìn)行預(yù)處理，在高氟水中加入電石渣或石灰，使其PH 值介于9和10之間，利用Ca2+與F—反應(yīng)生成CaF2,絮凝沉淀后，將其上清液進(jìn)入低氟水處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理，高氟水預(yù)處理后F_ < 50mg/L,PH值介于8和9之間。在低氟水處理過(guò)程中，先把電石渣或石灰加入低氟水中，將PH值調(diào)整到7與8之間，然后加入氯化鈣、聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)，經(jīng)沉淀池將水中的CaF2絮凝沉淀下來(lái)，達(dá)到除氟目的。上述含氟廢水傳統(tǒng)除氟工藝的主導(dǎo)思想是在含氟廢水中盡量加大Ca2+的含量，使 F—形成CaF2沉淀去除。但這種除氟工藝存在著以下缺點(diǎn)1、處理后出水水質(zhì)含氟量不穩(wěn)定傳統(tǒng)除氟工藝采用連續(xù)式即隨廢水進(jìn)入隨加藥劑，這種連續(xù)式工藝看似合乎工業(yè)化生產(chǎn)，但此工藝帶有隨機(jī)性，進(jìn)水水質(zhì)的含氟量就不穩(wěn)定，加入除氟藥劑量也難以均勻， 必然造成出水水質(zhì)含氟量的不穩(wěn)定。2、處理后出水水質(zhì)含鹽量太高含氟廢水本身的鹽分就很高，在除氟工藝中又需要加入氯化鈣、氧化鈣、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等藥劑，又增加了其含鹽量。3、處理后出水水質(zhì)化學(xué)需氧量(COD)偏高由于多晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)制作工藝中需要對(duì)原料硅進(jìn)行切片，在切片過(guò)程中會(huì)使硅片表面產(chǎn)生一層損傷層，形成晶格高度扭曲和一個(gè)較深的彈性變形層，對(duì)電池性能會(huì)造成不良影響，所以對(duì)硅片的表面需要化學(xué)清洗、表面腐蝕和絨面制備。在絨面制備過(guò)程中，絨面狀的硅表面，每平方厘米形成幾百萬(wàn)個(gè)的四面方椎體，使入射光在其表面可獲得多次反射和折射，增加光的吸收，提高電池效率。絨面硅片的制備所用腐蝕液是NaOH稀溶液中加入乙二醇即甘醇作絡(luò)合劑，利用對(duì)硅的腐蝕來(lái)制備絨面，這樣就在含氟廢水引入了乙二醇，而且并未清除，導(dǎo)致處理后出水水質(zhì)化學(xué)需氧量偏高。4、處理后出水水質(zhì)的含F(xiàn)—量總在30mg/L左右這是因?yàn)?，一方面根?jù)CaF2的溶度積常數(shù)(Ksp) = 2. 7X 10_"計(jì)算，CaF2在純水中的飽和溶解濃度下，F(xiàn)_含量為7. 18ang/L，Ca2+含量為7. 56mg/L。也就是說(shuō)，在含有F_的
3水中，只要Ca2+大于7. 56mg/L, F_含量就會(huì)小于7. 182mg/L, Ca2+含量越高，F(xiàn)_含量就越低。 但在多晶硅產(chǎn)業(yè)的含氟廢水中，Ca2+的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于7. 56mg/L，但是F_含量不但沒(méi)有小于 7. 182mg/L,反而總在30mg/L左右，原因是7. 182mg/L是CaF2在純水中的F_含量的理論值， 而含氟廢水中含鹽量極高，在這樣的廢水中，Ca2+有大量的負(fù)離子包圍，而F—同樣有大量的正離子包圍，勢(shì)必使CaF2的形成受阻，換句話說(shuō)，CaF2的飽和溶解濃度比純水中的飽和溶解濃度會(huì)大得多，這就是鹽效應(yīng)，也就是含氟廢水經(jīng)處理后含F(xiàn)_量總在30mg/L左右的原因之
ο另一方面由于在含氟廢水引入了乙二醇，它對(duì)除氟的影響也很大。眾所周知，甘醇自身具有聚合作用，其原因是它具有二個(gè)羥基，羥基上的氫幾乎呈裸體質(zhì)子狀態(tài)，因此具有很強(qiáng)的正電性，也就是具有氫鍵。氫鍵不但引起自身發(fā)生聚合，而且對(duì)F_吸引力更強(qiáng)，使
CH,-OH---F"
F_與乙二醇形成‘形式存在于廢水中，阻止CaF2的形成。因此，在傳統(tǒng)除氟工藝中無(wú)論怎樣加大Ca2+的含量，其出水水質(zhì)含F(xiàn)—量仍在 20-30mg/L 左右。5、處理后出水水質(zhì)造成二次污染傳統(tǒng)除氟工藝Ca2+的來(lái)源主要從電石渣中獲取。眾所周知，電石渣含有碳化鈣 CaC2,加入到廢水中，生成C^2和Ca (OH)2，雖然提供了大量Ca2+，但卻放出無(wú)色有毒乙炔氣體C2H2，由于雜質(zhì)的存在其常有一種難聞的氣味，對(duì)環(huán)保工人危害極大，并且乙炔在水中有相當(dāng)?shù)娜芙舛?，室溫下一體積的水約溶一體積的乙炔，對(duì)處理后的出水造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，能夠在水處理后降低原含氟廢水中的鹽含量和化學(xué)需氧量，降低原含氟廢水中的F—含量，同時(shí)不會(huì)對(duì)原含氟廢水造成二次污染。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝， 包括步驟101，將高氟水、低氟水一并通入調(diào)節(jié)池，然后加入氧化鈣(CaO)或氫氧化鈣 (Ca(OH)2)攪拌溶解，使所述調(diào)節(jié)池內(nèi)水PH值為7 ；步驟103，將上述處理過(guò)的高氟水和低氟水通入反應(yīng)池，在所述反應(yīng)池內(nèi)加入除氟絮凝劑攪拌溶解，調(diào)節(jié)PH值使其介于6與7之間，所述除氟絮凝劑為帶有羥基的高錳酸復(fù)合鹽，當(dāng)所述反應(yīng)池內(nèi)粉紅色消失后，形成絮凝沉淀，然后將所述反應(yīng)池內(nèi)水過(guò)濾排出。因此，本發(fā)明通過(guò)采用上述流程的多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，能夠在水處理后降低原含氟廢水中的鹽含量和化學(xué)需氧量，降低原含氟廢水中的F—含量，同時(shí)不會(huì)對(duì)原含氟廢水造成二次污染。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝實(shí)施例中所述除氟絮凝劑的制備工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1為本發(fā)明多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，包括步驟101，將高氟水、低氟水一并通入調(diào)節(jié)池，然后加入氧化鈣或氫氧化鈣攪拌溶解，使所述調(diào)節(jié)池內(nèi)水PH值為7，絮凝沉淀后，取其上清液進(jìn)入反應(yīng)池。其中，本實(shí)施例將高氟水直接通入調(diào)節(jié)池內(nèi)與低氟水一同除氟，未經(jīng)過(guò)預(yù)處理，簡(jiǎn)化了處理工藝；同時(shí)用氧化鈣或Ca(OH)2替代電石渣或石灰，在對(duì)F—進(jìn)行初步去除的同時(shí)，避免了有毒有害乙炔氣體的生成，不會(huì)造成二次污染；而且本實(shí)施例的處理方式為間歇式即定量處理，每次處理量可大可小，從小于IOOM3到IOOOOM3均可。本實(shí)施例還可在將上述處理過(guò)的高氟水和低氟水通入反應(yīng)池之前將調(diào)節(jié)池中的絮凝沉淀過(guò)濾去除。步驟103，在所述反應(yīng)池內(nèi)加入除氟絮凝劑攪拌溶解，使PH值介于6與7之間，當(dāng)所述反應(yīng)池內(nèi)粉紅色消失后，形成絮凝沉淀，然后將所述反應(yīng)池內(nèi)水過(guò)濾排出；其中，所述除氟絮凝劑通過(guò)下述方法制得步驟201，向鹽酸溶液中加入鋁，至溶解完全，所述鹽酸中氯化氫與所述鋁的質(zhì)量比為 36. 5 64. 26。從常理來(lái)講，在鹽酸溶液中溶入金屬鋁后，鹽酸與金屬鋁的質(zhì)量比為 36.5 10. 71，此時(shí)鹽酸被消耗殆盡，金屬鋁以Al3+形式存在，溶液應(yīng)為中性，PH = 7，但實(shí)際測(cè)得溶液的PH = 4，酸性仍然很強(qiáng)。這是因?yàn)榻饘黉X與鹽酸反應(yīng)后在水中以雙聚氯化鋁的形式存在，而由于水中的OH—濃度雖然很低，但其與Al3+結(jié)合的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于Cl—，因此水中的0H—把雙聚氯化鋁中的Cl—取代，而與Al3+結(jié)合，即水解反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，其特征在于，包括步驟101，將高氟水、低氟水一并通入調(diào)節(jié)池，然后加入氧化鈣或氫氧化鈣攪拌溶解，使所述調(diào)節(jié)池內(nèi)水PH值為7;步驟103，將上述處理過(guò)的高氟水和低氟水通入反應(yīng)池，在所述反應(yīng)池內(nèi)加入除氟絮凝劑攪拌溶解，調(diào)節(jié)PH值使其介于6與7之間，所述除氟絮凝劑為帶有羥基的高錳酸復(fù)合鹽， 當(dāng)所述反應(yīng)池內(nèi)粉紅色消失后，形成絮凝沉淀，然后將所述反應(yīng)池內(nèi)水過(guò)濾排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，其特征在于在將上述處理過(guò)的高氟水和低氟水通入反應(yīng)池之前將調(diào)節(jié)池中的絮凝沉淀過(guò)濾去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，其特征在于，所述除氟絮凝劑通過(guò)下述方法制得步驟201，向鹽酸溶液中加入鋁，至溶解完全，所述鹽酸中氯化氫與所述鋁的質(zhì)量比為 36. 5 64. 26 ；步驟203，將上述溶液冷卻后加入高錳酸鉀，溶解完全后即為除氟絮凝劑液體產(chǎn)品，干燥后得到除氟絮凝劑固體產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，包括步驟101，將高氟水、低氟水一并通入調(diào)節(jié)池，然后加入氧化鈣或氫氧化鈣攪拌溶解，使所述調(diào)節(jié)池內(nèi)水pH值為7；步驟103，將上述處理過(guò)的高氟水和低氟水通入反應(yīng)池，在所述反應(yīng)池內(nèi)加入除氟絮凝劑攪拌溶解，調(diào)節(jié)pH值使其介于6與7之間，所述除氟絮凝劑為帶有羥基的高錳酸復(fù)合鹽，當(dāng)所述反應(yīng)池內(nèi)粉紅色消失后，形成絮凝沉淀，然后將所述反應(yīng)池內(nèi)水過(guò)濾排出。本發(fā)明通過(guò)采用上述流程的多晶硅太陽(yáng)光伏電池生產(chǎn)廢水的除氟工藝，能夠在水處理后降低原含氟廢水中的鹽含量和化學(xué)需氧量，降低原含氟廢水中的F-含量，同時(shí)不會(huì)對(duì)原含氟廢水造成二次污染。
文檔編號(hào)C02F101/14GK102234159SQ20101015310
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者宋同安, 宋梅榮, 張?zhí)烊? 蘇燕彬 申請(qǐng)人:保定市凱斯達(dá)科技有限公司