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       随着绿色能源-太阳能的大规模开发利用,太阳能电池原料硅的需求也越来越大,硅也是用于半导体、液晶显示屏等方面的重要材料。硅棒经线切割工艺形成硅片,此过程中线切割机需添加切割液砂浆,砂浆主要由液相聚乙二醇和固相碳化硅粉末组成。线切割机在切割硅棒时,碳化硅与硅棒及钢线接触的磨削过程使得砂浆中的固体颗粒发生了变化成为废砂浆。废砂浆若直接排放,会造成环境污染和原材料浪费。本发明采用砂浆回收技术,得到回收产品,可以重新再利用,减少三废排放,在降低生产成本的同时还起到环境保护作用。
1.废水来源
       多晶硅、单晶硅生产中的切割废水
2.工艺流程
       针对现有硅切割废水中硅粉和废水回收利用技术存在的问题,提供一种电解技术、离心分离技术和过滤技术相结合的硅粉和废水回收利用技术装置及其方法,克服现有从硅切割废水中回收硅粉所产生的投资大、运行成本高、对环境产生二次污染和不能实现废水达标或零排放的缺陷。
 
 
Figure 1 左:电絮凝后的水样;右:切割废水原水
3.出水水质
      本所工艺能达到的标准为污水排放标准GB8978-1996中的一级标准,即: CODcr≤100mg/l,BOD5≤20mg/l,SS≤70mg/l,pH:6-9等。
4.工艺原理
(1)电解氧化
       电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化,即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化;和间接氧化 ,利用溶液中的电极电势较低的阴离子,例如 OH-、Cl- 在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质如[O]、[OH]、Cl2 等 。利用这些活性物质氧化分解水中的BOD5、COD、NH3-N等。
(2)电解还原
       电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原,即污染物直接在阴极上 得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原,污染物中的阳离子首先在阴极得到电子,使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。
(3)电解絮凝
       利用电化学反应原理,借助外加电压作用产生电化学反应,产生的不平衡电位能中和悬浮粒子的电荷,使其相斥电位受到破坏,凝集成较大的絮花。另一方面,污染物质与溶液中的OH-结合生成高活性的絮凝基团,其吸附能力极强,絮凝效果优于普通絮凝剂,利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用,可将废水中的污染物质吸附共沉而将其去除。
(4)电解气浮
       电解气浮是对废水进行电解,水分子电离产生H+和OH-,在电场驱动下定向迁移,并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小,氢气泡约为10~30μm,氧气泡约为20~60μm;而加压溶气气浮时产生的气泡直径为100~150μm,机械搅拌时产生的气泡直径为800~1000μm。由此可见,电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者为高,且气泡的分散度高,作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮,这样很容易将污染物质去除。电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物,也可以去除废水中的亲水性污染物。
5.工艺创新点
       纳米催化电絮凝技术是运用现代电化学理论,综合物理电场、电子、电压、电吸附、带电物质电极化理论和化学反应中的离子反应、氧化还原反应、催化氧化还原反应等相结合,将纳米技术、催化技术及电化学技术融为一体的新型高科技技术。纳米催化电絮凝技术在应用中具有以下独特的优点:
(1)可去除的污染物广泛;
(2)适用的pH范围广;
(3)所形成的沉渣密实,澄清效果好;
(4)不需要添加药物,避免造成二次污染。

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