太陽能電池生產(chǎn)廢水的處理技術(shù)研究

摘要：太陽能電池是清潔型能源產(chǎn)業(yè)中的組成部分，近年來隨著國家對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略的推進實施，太陽能電池產(chǎn)業(yè)也進入到快速發(fā)展階段。在實際的生產(chǎn)過程中，太陽能電池生產(chǎn)廢水的處理受到企業(yè)越來越多的關(guān)注，為此，加強對太陽能電池生產(chǎn)廢水處理技術(shù)的研究是十分重要的。文章就這一議題進行了分析探討，圍繞高效單晶太陽能電池生產(chǎn)工藝的廢水處理技術(shù)入手，對處理技術(shù)及處理效果進行了論述，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：太陽能電池生產(chǎn);工藝廢水處理技術(shù);研究

中圖分類號：X38 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.054

Abstract： Solar cells are an integral part of the clean energy industry. In recent years， with the implementation of the countrys energy structure adjustment strategy， the solar cell industry has also entered a stage of rapid development. In the actual production process， the treatment of solar cell production wastewater has received more and more attention from enterprises. To this end， it is very important to strengthen the research on the treatment technology of solar cell production wastewater. This article analyzes and discusses this issue， starting with the wastewater treatment technology of high-efficiency single crystal solar cell production process， and discusses the treatment technology and treatment effect for the reference of relevant persons.

Key words：Solar cell production;Process wastewater treatment technology;research

本文中太陽能電池生產(chǎn)工藝流程為：預清洗→清洗→堿制絨→清洗→磷擴散→堿刻蝕→清洗→堿洗→清洗→背減反射膜→正減反射膜→Laser→背電極印刷、烘干→背場印刷、烘干→正電極印刷、烘干→燒結(jié)。主要的污水污染物為氟化物。生產(chǎn)污水的來源包括：堿制絨環(huán)節(jié)和堿刻蝕環(huán)節(jié)產(chǎn)生的氫氟酸，氟離子濃度在2 000～5 000mg/L之間，需要去除廢水中的氟，以滿足環(huán)保的排放標準。

1 廢水中高濃度氟的回收試驗

試驗儀器：氟離子測定儀、鋁離子測定儀、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡。

試驗條件：以NaAlO2作為鋁試劑來沉淀廢水中的鋁離子和氟離子;反應溫度設置為55℃;反應溶液的pH值設置為4。

試驗方法：廢水樣品中加入NaAlO2，調(diào)節(jié)攪拌機中（200r/min）進行沉淀反應，反應時間1h后靜置0.5h，取上清液進行過濾，將濾液離心;下層沉淀離心（3000r/min）5min，倒掉上層液體將殘渣烘干（100℃），脫水后進行冰晶石回收。

2 反滲透法除氟脫氮

廢水中沉淀離心后的上清液中仍含有一定濃度的氟離子，因此需要進一步去除，采用的技術(shù)是反滲透膜技術(shù)，通過反滲透膜創(chuàng)建的兩端壓力差使廢水溶液中的水向稀溶液的一側(cè)反向滲透，從而實現(xiàn)水分子和無機離子的分離。由于氟離子的直徑為0.266nm，反滲透膜的有效處理范圍為0.1nm，因此氟離子不能通過反滲透膜。

試驗儀器：氟離子測定儀、紫外分光光度計、電導率儀、陶氏海水淡化膜（膜材料為聚酰胺復合膜）。

試驗方法：由于上清液中除了含有氟離子以外，還含有一定量的鋁離子，在堿性條件下鋁離子會形成氫氧化鋁膠體，容易引發(fā)反滲透膜的堵塞，因此，需要避免氫氧化鋁膠體干擾試驗效率，需在反滲透試驗前將上清液pH值調(diào)節(jié)至弱堿性，促使氫氧化鋁的生成，然后在反滲透膜之前利用超濾系統(tǒng)去除上清液中的鋁離子。在不同的pH值、進水壓力、不同濃縮倍數(shù)條件下，對反滲透膜出水口水樣進行氟離子濃度的檢測。

試驗結(jié)果：不同的pH值、不同進水壓力、不同濃縮倍數(shù)條件下，上清液中氟離子的濃度變化情況如圖1所示。

由于溶液的pH值對濾膜運行效率的影響較大，因此，本實驗中采用的濾膜最佳的運行pH值條件應在4～11之間為宜，如果廢水過酸或過堿的情況下都會影響濾膜的正常運行，對膜表面的荷電性質(zhì)以及膜孔徑的擴張縮小造成影響，繼而降低膜處理廢水的效率。從不同pH值對上清液中氟離子濃度的影響結(jié)果來看，隨著pH值增大，上清液中的氟離子濃度隨之降低。實際測得反滲透膜入水口處的氟離子濃度為1360 mg/L，設定反滲透膜進水壓力相同，在不同的pH值條件下，上層清液中氟離子的去除效果表現(xiàn)不同，當pH值為5時，氟離子濃度去除效率最低，當pH值為8時，氟離子濃度的去除效率最高。當溶液的pH值從5上升到9的過程中，氟離子的去除效率從96.0%上升到最高值99.0%?？偟膩砜矗S著pH值的增加，氟離子去除效率呈現(xiàn)先增大后平穩(wěn)的趨勢。由此可見，當進水的pH值發(fā)生變化時，廢水中氟離子的去除效果也會隨之變化，尤其是在酸性環(huán)境下，氟離子去除效率會受到不利影響。本實驗中，當進水pH值為8時，反滲透膜系統(tǒng)對氟離子的去除率達到最佳效果。（見圖2）

設定進入的pH值為最佳值8，然后對進水壓力進行調(diào)整，在不同的進水壓力條件下上清液中的氟離子濃度也表現(xiàn)出不同的變化。進水口處的氟離子濃度為1 380mg/L，將進水壓力從6bar上調(diào)至14bar，隨著進水壓力的升高，上清液中的氟離子濃度先降低后增加，氟離子濃度從最初的25mg/L下降到12.5mg/L，在進水壓力為12bar時達到最低值，之后隨著進水壓力的增加氟離子濃度又開始增大;當進水壓力為6bar時，氟離子去除效率為98.2%，進水壓力上升到12bar時，氟離子去除效率達到最大值為99.1%。通過上述數(shù)據(jù)可以看出，當進水壓力超過12bar時，氟離子的去除效率反而從最大值開始降低。造成這一結(jié)果的原因可能是在超過一定壓力的條件下，反滲透膜的壓密性增加導致反滲透膜裝置的產(chǎn)水量下降，繼而對氟離子的去除效率造成消極影響。本實驗中，當進水pH值為8時，進水壓力在12bar時對氟離子的去除效果最好。（見圖3）

設定進水pH值為8，進水壓力為12bar，此時對溶液不同濃縮倍數(shù)進行調(diào)整，得到不同濃縮倍數(shù)下氟離子去除率。由上圖所示，隨著濃縮倍數(shù)的增加，在較低的濃縮倍數(shù)下，氟離子的濃度變化情況不明顯，當濃縮倍數(shù)逐漸增加，氟離子的濃度變化情況逐漸明顯?？偟膩砜矗瑥臐饪s倍數(shù)1.33上升到濃縮倍數(shù)8，氟離子的去除率呈現(xiàn)先升高又降低的趨勢。當濃縮倍數(shù)為1.33時，氟離子的濃度最低為7.5mg/L。之后隨著濃縮倍數(shù)的增加，氟離子的濃度開始上升。隨著濃縮倍數(shù)的增加，氟離子的去除率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在濃縮倍數(shù)為1.33時，氟離子的去除率最大為99.4%。

3 結(jié)語

綜上所述，在太陽能電池生產(chǎn)廢水處理試驗中，技術(shù)人員可通過適當提高pH值以及進水壓力，得到更好的氟離子去除效果;在不同的濃縮倍數(shù)下，氟離子去除效率發(fā)生變化，隨著濃縮倍數(shù)增加而先上升后下降，本試驗中濃縮倍數(shù)為1.33時，氟離子的去除效率最高。上述試驗結(jié)論可為太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)的廢水處理人員提供參考。

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收稿日期：2020-08-11

作者簡介：柳亞楠（1988-），女，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為節(jié)能環(huán)保。