本发明涉及太阳能产业污水处理领域，特别涉及一种单晶硅片制绒废液的处理方法。
背景技术：
由于其安全、少污染、可循环和资源无限的优良属性，太阳能成为人类发展所必由的清洁能源，与其他能源的可获得性相比，优势十分明显，中国的光伏行业从2004开始飞速发展，目前太阳能电池产量已连续多年世界第一，光伏发电市场也逐渐起步，初具规模，行业整体蒸蒸日上。但是太阳能电池生产过程本身会产生多种多样成分复杂的废气废水废渣，若不能及时有效地进行处理会对外部环境产生严重的污染，不符合太阳能“清洁产品”的自身形象。
单晶硅电池片是将单晶硅片依次通过清洗、制绒、扩散、刻蚀、等离子化学气相沉积、丝网印刷等工序制得。其中制绒工序是利用不同晶向的单晶硅在碱性溶液中腐蚀速率不同的原理，使清洗干净的单晶硅片在碱性溶液中腐蚀出类似金字塔不规格排列的绒面结构，降低单晶硅电池的表面反射率，提高短路电流，最终提高电池的光电转换效率。碱腐蚀硅时，伴随腐蚀的进行硅片表面会有气泡产生，气泡的尺寸与溶液粘度、溶液表面张力有关，气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了硅片表面织构的几何特征。在腐蚀溶液中加入异丙醇一可以改善硅与溶液的润湿程度，起到表面活性剂的作用，二可以调节气泡的大小和数量，起到消泡的作用，三可以调节反应生成物硅酸钠在腐蚀溶液中的浓度，调节对硅片的腐蚀力度，起到调节溶液的粘滞特性的作用。而硅酸钠的浓度过大会导致硅片与片匣边框接触部位会产生“花篮印”，而硅酸钠的浓度只能通过排放溶液来调整浓度，因而制绒液需要不停更换，由此产生大量的制绒废液，但是排出的制绒废液并不是完全失效，如何将其中的有效成分回收利用是减少化学品用量，减少有机污水的排放，缓解环境压力是单晶硅生产废水治理的重要研究方向。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种单晶硅片制绒废液的处理方法，能够充分处理与回用制绒废液中的各主要成分，减少化学品的用量，降低生产成本，大大减少有机废水的排放，利于保护环境。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种单晶硅片制绒废液的处理方法，包括如下步骤：
（A）将单晶硅片制绒废液从废液罐中输送至粗蒸塔进行二元共沸蒸馏，由塔顶经第一冷凝器冷凝得到异丙醇与水共沸形成的粗异丙醇，由塔底得到氢氧化钠与硅酸钠的水溶液；
（B）将步骤（A）中得到的氢氧化钠与硅酸钠的水溶液输送至萃取塔（4）内使用萃取剂对氢氧化钠进行萃取，由塔顶经第二冷凝器冷凝得到氢氧化钠的萃取剂溶液，由塔底得到硅酸钠的水溶液；
（C）将步骤（B）中得到的氢氧化钠的萃取剂溶液输送至反萃取塔内使用反萃剂进行反萃取，由塔顶经第三冷凝器冷凝重新得到步骤中使用的萃取剂，由塔底得到氢氧化钠的反萃剂溶液；
（D）将步骤（C）中得到的氢氧化钠的反萃剂溶液通过蒸馏器进行充氮蒸馏，蒸馏除去反萃剂，蒸馏器内得到冷却结晶后的固体氢氧化钠；
（E）将步骤（A）中得到的粗异丙醇输送至脱水罐中，使用步骤（D）中得到的固体氢氧化钠作为脱水剂对粗异丙醇进行脱水，期间进行不停搅拌，而后静置分层，分别得到含水量小于2%的异丙醇以及氢氧化钠溶液；
（F）将步骤（E）中得到的含水量小于2%的异丙醇输送至恒沸精馏塔中进行恒沸精馏，由塔顶经第五冷凝器冷凝得到含异丙醇、水、恒沸剂的三元恒沸物，由塔底得到含水量小于0.5%的异丙醇；
（G）将步骤（F）中得到的含异丙醇、水、恒沸剂的三元恒沸物输送至液体分离器进行分层，上层得到恒沸剂并将其回收补充至恒沸精馏塔用，下层得到异丙醇、水以及残留的恒沸剂的混合物；
（H）将步骤（G）得到的异丙醇、水以及残留的恒沸剂的混合物输送至再沸塔进行再处理，由塔顶经第六冷凝器冷凝再次得到含异丙醇、水、恒沸剂的三元恒沸物并回送至液体分离器中，由异丙醇和水组成的塔底釜液返回粗蒸塔中重新进行分离。
作为优选，步骤（A）中粗蒸塔的塔顶温度范围为70～75℃，塔底温度范围为80～85℃，塔顶压力为0.05MPa，回流温度为45℃，粗异丙醇中水的质量浓度为12.6%。
作为优选，步骤（B）中氢氧化钠与硅酸钠的水溶液中氢氧化钠质量浓度为17%～32%，萃取剂为饱和醋酸钾乙二醇，萃取剂与氢氧化钠的剂料质量比为1:3，萃取温度为40℃，时间范围为1.5～2小时，采出温度80℃。
作为优选，步骤（C）中的反萃取剂为纯水，反萃取剂与氢氧化钠的剂料质量比为3:1，反萃温度为50℃，时间范围为0.5～1小时。
作为优选，步骤（D）中的蒸馏器（6）的氮气压力为0.1MPa，温度为150℃，时间范围为10～15分钟。
作为优选，步骤（E）中使用的固体氢氧化钠与粗异丙醇的质量比为1:9～1:7。
作为优选，步骤（F）中使用的恒沸剂为乙二醇、甘油、环己烷、C6油中的一种，恒沸剂与异丙醇的剂料质量比为1:2，萃取温度为35℃，萃取时间为2小时，回流比为1:0.5～1:5，采出温度为85℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种单晶硅片制绒废液的处理方法：通过粗蒸将废液分为粗异丙醇、氢氧化钠与硅酸钠的混合溶液，通过萃取与反萃取将氢氧化钠与硅酸钠的混合溶液分离为氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液，硅酸钠溶液用途广泛，可直接回用在诸多领域；氢氧化钠溶液通过充氮蒸馏形成固体氢氧化钠，作为脱水剂用于对粗异丙醇进行脱水处理，脱水处理后得到含水量小于2%的异丙醇和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液可重新进行充氮蒸馏补充作为脱水剂或者稀释后回用至单晶硅制绒中，其中萃取剂与反萃取剂可循环重复使用；脱水处理后的异丙醇再经过恒沸蒸馏得到含水量小于0.5%的合格的工业用异丙醇，并通过再沸塔的处理进行恒沸剂的回用和尾液的重新处理，制得的异丙醇可回用至单晶硅制绒中或者用于其他工业用途。单晶硅片制绒废液的主要成分：异丙醇、氢氧化钠、硅酸钠被完全分离与处理，异丙醇、氢氧化钠回用至单晶硅制绒中，其中氢氧化钠可作为回用异丙醇时的脱水剂，硅酸钠用于其他工业用途，实现单晶硅片制绒废液的高度回用与无害化排放，从而降低生产成本，又保护环境。
附图说明
图1为根据本申请设计的单晶硅片制绒废液处理的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及优选的方案对本发明做进一步详细的说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
如图1所示，一种单晶硅片制绒废液的处理方法，从废液罐1中将单晶硅片制绒废液送至粗蒸塔2进行二元共沸蒸馏塔顶得到含水量为12.6%的粗异丙醇，塔底得到氢氧化钠与硅酸钠的质量浓度范围分别为10%～15%与15%～20%的水溶液；将该水溶液送入萃取塔4进行氢氧化钠萃取，萃取剂为饱和醋酸钾乙二醇，萃取剂与氢氧化钠的剂料质量比为1:3，萃取温度为40℃，时间范围为1.5～2小时，采出温度80℃，塔顶得到油相的氢氧化钠的萃取剂溶液，塔底得到水相的硅酸钠的水溶液；氢氧化钠的萃取剂溶液送至反萃取塔5内进行反萃取，反萃取剂为纯水，反萃取剂与氢氧化钠的剂料质量比为3:1，反萃温度为50℃，时间范围为0.5～1小时，塔顶重新得到萃取剂并补充至萃取塔4中，塔底得到氢氧化钠的反萃剂溶液；氢氧化钠的反萃剂溶液送入蒸馏器6内进行充氮蒸馏，蒸馏器6的氮气压力为0.1MPa，温度为150℃，时间范围为10～15分钟，蒸馏出反萃剂并补充回反萃取塔5，蒸馏器6内得到冷却结晶后的固体氢氧化钠；将制得的固体氢氧化钠作为脱水剂与前述制得的粗异丙醇送入脱水罐7进行粗异丙醇脱水，固体氢氧化钠与粗异丙醇的质量比为1:9～1:7，搅拌，静置，得到含水量小于2%的异丙醇层与氢氧化钠水溶液层；将制得的含水量小于2%的异丙醇送至恒沸精馏塔8进行恒沸精馏，使用的恒沸剂为甘油，恒沸剂与异丙醇的剂料质量比为1:2，精馏温度为67℃～72℃，精馏时间为2小时，回流比为1:0.5～1:5，采出温度为85℃，塔顶得到含异丙醇、水、恒沸剂的三元恒沸物、塔底馏出含水量小于0.5%的异丙醇；三元恒沸物送入液体分离器9中进行分层，上层得到恒沸剂并将其补充至恒沸精馏塔8中，下层得到异丙醇、水以及残留的恒沸剂的混合物；将异丙醇、水以及残留的恒沸剂的混合物送至再沸塔10中再处理，塔顶重新得到三元恒沸物并送回至液体分离器9中与新馏出的三元恒沸物一起重新处理，塔底馏出异丙醇与水的釜液返回粗蒸塔2中重新进行处理。
通过以上步骤，异丙醇、氢氧化钠、硅酸钠得到完全分离，氢氧化钠作为脱水剂用于异丙醇的回用处理中，使用后获得氢氧化钠水溶液既可作为原料重新加入蒸馏器中重新用于制备固体氢氧化钠，又可稀释后直接回用于单晶硅片制绒工艺中，异丙醇的回收得到含水量小于0.5%的高纯度异丙醇，也可回用于单晶硅片制绒工艺中，并应用于其他工业场合，硅酸钠水溶液俗称水玻璃，可用于广泛应用于多种领域，由此单晶硅片制绒废水中的主要成分都进行了有效处理与回用，节省了化学原料，减少有机废水的排放与处理费用，节约成本，造福环境。
实施例2
采用与实施例 1 中类似的工艺流程，粗蒸塔2的塔底得到氢氧化钠与硅酸钠的质量浓度范围分别为15%～20%与10%～15%的水溶液；进行氢氧化钠萃取使用的萃取剂为乙二醇，萃取剂与氢氧化钠的剂料质量比为1:2，萃取温度为35℃，时间范围为2～2.5小时，采出温度82℃；对氢氧化钠的反萃剂溶液进行充氮蒸馏的蒸馏器6的氮气压力为0.15MPa，温度为150℃，时间范围为15～20分钟；使用制得的固体氢氧化钠作为脱水剂对粗异丙醇进行脱水时，固体氢氧化钠与粗异丙醇的质量比为1:12～1:9，搅拌，静置，得到含水量小于2.5%的异丙醇层与氢氧化钠水溶液层；将制得的含水量小于2.5%的异丙醇送至恒沸精馏塔8进行恒沸精馏，使用的恒沸剂为环乙烷，恒沸剂与异丙醇的剂料质量比为0.428:1，精馏温度为78℃～82℃，精馏时间为2小时，回流比为1:19，采出温度为88℃，恒沸精馏塔塔底馏出含水量小于0.55%的异丙醇。
实施例3
采用与实施例 1 中类似的工艺流程，粗蒸塔2的塔底得到氢氧化钠与硅酸钠的质量浓度范围分别为20%～25%与15%～20%的水溶液；进行氢氧化钠萃取使用的萃取剂为C6油，萃取剂与氢氧化钠的剂料质量比为1:1.5，萃取温度为45℃，时间范围为2.3～2.8小时，采出温度78℃；对氢氧化钠的反萃剂溶液进行充氮蒸馏的蒸馏器6的氮气压力为0.18MPa，温度为150℃，时间范围为18～25分钟；使用制得的固体氢氧化钠作为脱水剂对粗异丙醇进行脱水时，固体氢氧化钠与粗异丙醇的质量比为1:8.5～1:6.5，搅拌，静置，得到含水量小于1.8%的异丙醇层与氢氧化钠水溶液层；将制得的含水量小于1.8%的异丙醇送至恒沸精馏塔8进行恒沸精馏，使用的恒沸剂为环己烷，恒沸剂与异丙醇的剂料质量比为1:0.426，精馏温度为67℃～72℃，精馏时间为2小时，回流比为1:19，采出温度为75℃，恒沸精馏塔塔底馏出含水量小于0.45%的异丙醇。