硅薄膜太阳能电池生产过程中 含氟废水 处理的研究

2013年8月电力科技与环保第29卷第4期硅薄膜太阳能电池生产过程中含氟废水处理的研究Treatmentofwastewaterinproductionofsiliconsolarfilmcell杨超(北京国电龙源环保工程有限公司，北京100039)摘要：针对太阳能电池板生产工艺的含氟废水，试验研究利用氢氧化钙与聚硅酸金属盐类絮凝剂联合处理的方法及性能。分析了反应pH值、钙盐投加量、絮凝剂的种类及其投加量、熟化时间和反应静置时间等因素对除氟效果的影响。试验结果表明，在最佳工况条件下，处理后的废水中氟离子浓度可降至8mg／L以下，满足《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准要求。关键词：太阳能电池；含氟废水；絮凝；聚硅酸金属盐；去除率Abstract：Calciumhydroxideandpolysilicate—metalsaltswereusedincombinationtotreatwiththefluoridewastewaterintheproductionofsiliconsolar州mcel1．EffectsofpH．calciumquantity．categoryandquantityofflocculant，curingtimeandsettlingtime，ontheremovalefficiencyoffluoridewereinvestigatedbyexperiments．Theresultsindicatesthatthefluorideconcentrationafterthetreatmentislowerthan8mg／Lundertheoptimalcondition，whichcouldreachthefirstclassdischargingstandardofourcountry．Keywords：siliconsolarf¨mcell；wastewatercontainingfluoride；coagulation；polysilicate—metalsalts；removalefficiency中图分类号：X703．1文献标识码：B文章编号：1674—8069(2013)04—039—030引言太阳能是清洁能源，光电利用已成为近年来发展最快、最具活力的研究领域¨。但是，太阳能电池的生产过程会产生大量有毒的含氟废水，必须加以处理并达标后方可回用或排放。常规含氟废水的处理方法主要有石灰法、混凝法、吸附法、离子交换树脂法等I4。其中，石灰法除氟可达到较好的效果，但石灰用量大，增大后处理难度；混凝法应用最广，但常规的混凝剂(如铁盐、铝盐)成本高，效果不太理想。本文针对某太阳能电池板的实际工艺废水特点，在聚硅酸引入金属离子的基础上合成了的一类新型无机高分子絮凝剂。与无机高分子混凝剂(如聚合氯化铝)相比，新型絮凝剂具有矾花生成早、矾花大、沉降速度快的优点，在低温低浊条件下仍有较好的混凝效果。研究结果可为太阳能行业废水的治理提供有益的参考。1试验材料1．1废水水质试验用水为某太阳能电池板生产工艺废水，主要水质指标：pH值3．0～5．0；F一浓度500mg／L。1．2试验仪器及主要药品试验仪器主要包括201型氟化镧单晶膜电极，78—1型电磁加热搅拌器，pHS～3c精密计，饱和甘汞电极。试验药品：硫酸铁，硫酸铝，氟化钠，硅酸钠，氧化钙，均为分析纯。1．3絮凝剂的制备取一定量的硅酸钠，加水稀释至50mL；取50mL2．3％的稀硫酸加入到50mL的硅酸钠溶液中，混合后在室温下缓慢搅拌4～5h并聚合。准确称取一定量的硫酸铝、硫酸铁，一次性加入至高速搅拌的聚硅酸中，熟化后得到不同配比的PSFAS(聚硅酸硫酸铝铁)。2结果与讨论2．1适量氢氧化钙对除氟效果的影响直接添加氢氧化钙是使高浓度氟离子沉淀的常用技术，其化学反应式为：2F一十Ca“一CaF2(1)用浓度0．1mol／L的HCI控制溶液pH值分别为3．5、5．0、6．5、8．0、9．5、11．0，在投加0．56gCa从而使其达到平衡浓度的条件下，快速搅拌反应45min后，取不同静置时间后的上清液过滤，测定滤392013年8月电力科技与环保第29卷第4期液中的残氟浓度，除氟效果如图1所示。图1Ca投加量为0．56g时的除氟效果从图1可知，pH=3．5时的除氟效果最好，但此时的氟大多以HF或HF形态存在，未被沉淀去除，因此不可作为除氟反应的最佳条件。而pH过高时，PSFAS的水解络合反应加快，水中高凝聚力的多核络合离子量减少，对F一的静电吸引及吸附、架桥交联等能力降低，且因溶液中OH一浓度增大导致与F一产生竞争吸附，因此除氟率较低。2．2过量氢氧化钙对除氟效果的影响pH值分别为3．0、5．0、6．5、8．0、9．0、11．0，ca“投加量为1．1