摘要：太阳能电池是清洁型能源产业中的组成部分，近年来随着国家对能源结构调整战略的推进实施，太阳能电池产业也进入到快速发展阶段。在实际的生产过程中，太阳能电池生产废水的处理受到企业越来越多的关注，为此，加强对太阳能电池生产废水处理技术的研究是十分重要的。文章就这一议题进行了分析探讨，围绕高效单晶太阳能电池生产工艺的废水处理技术入手，对处理技术及处理效果进行了论述，供相关人士参考。
关键词：太阳能电池生产;工艺废水处理技术;研究
中图分类号：X38 文献标识码：A 文章编号：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
本文中太陽能电池生产工艺流程为：预清洗→清洗→碱制绒→清洗→磷扩散→碱刻蚀→清洗→碱洗→清洗→背减反射膜→正减反射膜→Laser→背电极印刷、烘干→背场印刷、烘干→正电极印刷、烘干→烧结。主要的污水污染物为氟化物。生产污水的来源包括：碱制绒环节和碱刻蚀环节产生的氢氟酸，氟离子浓度在2 000～5 000mg/L之间，需要去除废水中的氟，以满足环保的排放标准。
1 废水中高浓度氟的回收试验
试验仪器：氟离子测定仪、铝离子测定仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜。
试验条件：以NaAlO2作为铝试剂来沉淀废水中的铝离子和氟离子;反应温度设置为55℃;反应溶液的pH值设置为4。
试验方法：废水样品中加入NaAlO2，调节搅拌机中（200r/min）进行沉淀反应，反应时间1h后静置0.5h，取上清液进行过滤，将滤液离心;下层沉淀离心（3000r/min）5min，倒掉上层液体将残渣烘干（100℃），脱水后进行冰晶石回收。
2 反渗透法除氟脱氮
废水中沉淀离心后的上清液中仍含有一定浓度的氟离子，因此需要进一步去除，采用的技术是反渗透膜技术，通过反渗透膜创建的两端压力差使废水溶液中的水向稀溶液的一侧反向渗透，从而实现水分子和无机离子的分离。由于氟离子的直径为0.266nm，反渗透膜的有效处理范围为0.1nm，因此氟离子不能通过反渗透膜。
试验仪器：氟离子测定仪、紫外分光光度计、电导率仪、陶氏海水淡化膜（膜材料为聚酰胺复合膜）。
试验方法：由于上清液中除了含有氟离子以外，还含有一定量的铝离子，在碱性条件下铝离子会形成氢氧化铝胶体，容易引发反渗透膜的堵塞，因此，需要避免氢氧化铝胶体干扰试验效率，需在反渗透试验前将上清液pH值调节至弱碱性，促使氢氧化铝的生成，然后在反渗透膜之前利用超滤系统去除上清液中的铝离子。在不同的pH值、进水压力、不同浓缩倍数条件下，对反渗透膜出水口水样进行氟离子浓度的检测。
试验结果：不同的pH值、不同进水压力、不同浓缩倍数条件下，上清液中氟离子的浓度变化情况如图1所示。
由于溶液的pH值对滤膜运行效率的影响较大，因此，本实验中采用的滤膜最佳的运行pH值条件应在4～11之间为宜，如果废水过酸或过碱的情况下都会影响滤膜的正常运行，对膜表面的荷电性质以及膜孔径的扩张缩小造成影响，继而降低膜处理废水的效率。从不同pH值对上清液中氟离子浓度的影响结果来看，随着pH值增大，上清液中的氟离子浓度随之降低。实际测得反渗透膜入水口处的氟离子浓度为1360 mg/L，设定反渗透膜进水压力相同，在不同的pH值条件下，上层清液中氟离子的去除效果表现不同，当pH值为5时，氟离子浓度去除效率最低，当pH值为8时，氟离子浓度的去除效率最高。当溶液的pH值从5上升到9的过程中，氟离子的去除效率从96.0%上升到最高值99.0%。总的来看，随着pH值的增加，氟离子去除效率呈现先增大后平稳的趋势。由此可见，当进水的pH值发生变化时，废水中氟离子的去除效果也会随之变化，尤其是在酸性环境下，氟离子去除效率会受到不利影响。本实验中，当进水pH值为8时，反渗透膜系统对氟离子的去除率达到最佳效果。（见图2）
设定进入的pH值为最佳值8，然后对进水压力进行调整，在不同的进水压力条件下上清液中的氟离子浓度也表现出不同的变化。进水口处的氟离子浓度为1 380mg/L，将进水压力从6bar上调至14bar，随着进水压力的升高，上清液中的氟离子浓度先降低后增加，氟离子浓度从最初的25mg/L下降到12.5mg/L，在进水压力为12bar时达到最低值，之后随着进水压力的增加氟离子浓度又开始增大;当进水压力为6bar时，氟离子去除效率为98.2%，进水压力上升到12bar时，氟离子去除效率达到最大值为99.1%。通过上述数据可以看出，当进水压力超过12bar时，氟离子的去除效率反而从最大值开始降低。造成这一结果的原因可能是在超过一定压力的条件下，反渗透膜的压密性增加导致反渗透膜装置的产水量下降，继而对氟离子的去除效率造成消极影响。本实验中，当进水pH值为8时，进水压力在12bar时对氟离子的去除效果最好。（见图3）
设定进水pH值为8，进水压力为12bar，此时对溶液不同浓缩倍数进行调整，得到不同浓缩倍数下氟离子去除率。由上图所示，随着浓缩倍数的增加，在较低的浓缩倍数下，氟离子的浓度变化情况不明显，当浓缩倍数逐渐增加，氟离子的浓度变化情况逐渐明显。总的来看，从浓缩倍数1.33上升到浓缩倍数8，氟离子的去除率呈现先升高又降低的趋势。当浓缩倍数为1.33时，氟离子的浓度最低为7.5mg/L。之后随着浓缩倍数的增加，氟离子的浓度开始上升。随着浓缩倍数的增加，氟离子的去除率呈现先增加后降低的趋势，在浓缩倍数为1.33时，氟离子的去除率最大为99.4%。
3 结语
综上所述，在太阳能电池生产废水处理试验中，技术人员可通过适当提高pH值以及进水压力，得到更好的氟离子去除效果;在不同的浓縮倍数下，氟离子去除效率发生变化，随着浓缩倍数增加而先上升后下降，本试验中浓缩倍数为1.33时，氟离子的去除效率最高。上述试验结论可为太阳能电池生产企业的废水处理人员提供参考。
参考文献
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收稿日期：2020-08-11
作者简介：柳亚楠（1988-），女，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为节能环保。
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