一种从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法
【专利摘要】本发明涉及一种从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，该方法首先向废乳酸中加入脱色剂，然后用物理方法进行固液分离，再经离子交换树脂除杂，最后用双效或三效蒸发器浓缩至成品。本发明可有效回收硅片脱胶工序产生的废乳酸中的乳酸，回收率高、环境污染小。回收乳酸可继续用于硅片脱胶，或用于镀镍、制革及清洗等行业，能显著降低硅片切割等企业生产成本，同时避免了废乳酸排放给环境造成的极大污染。
【专利说明】一种从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废乳酸回收【技术领域】，涉及一种回收乳酸的方法，尤其是一种从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法。
【背景技术】
[0002]乳酸是一种极为重要的有机酸。工业生产乳酸主要采用微生物发酵法，在我国发酵原料大都以玉米、山芋、淀粉等粮食为主。乳酸由于具有使用方便，脱胶速度快等优点，在太阳能硅片脱胶中广泛使用。随着太阳能光伏产业和半导体产业的不断发展，单晶硅和多晶硅的使用量不断增加，尤其是近年来太阳能行业对大面积薄硅片的需求量不断增加，乳酸在太阳能光伏产业的用量也逐年递增。
[0003]工业上硅片切割好后要进行预清洗和脱胶，硅片上的胶在一定温度范围内会软化，之后硅片自动从晶托上脱落。在脱胶时使用乳酸可降低脱胶温度并缩短胶软化时间，从而降低硅片表面反应度、提高生产效率，因此在硅片脱胶工序中乳酸被大量使用。但随着使用时间的延长，乳酸中混入的杂质会越来越多，同时浓度不断下降，导致脱胶速度明显降低。因此需要不断添加或更换新乳酸，进而产生了大量的硅片脱胶废乳酸。由于生产乳酸要耗费大量粮食，将废乳酸无害化处理成本较高，因此对硅片脱胶工序产生的废乳酸回收利用研究是很有意义的。
[0004]在用乳酸对硅片进行脱胶时会有胶条、胶块等落入乳酸中，同时切割后经过冲洗的硅片上残留的少量切割废砂浆和水等也会带入乳酸中，其中切割废砂浆中的铁会和乳酸反应生成乳酸亚铁、乳酸铁等。目前公开的期刊、专利、手册及书籍等均无硅片脱胶后的废乳酸回收方面的资料。硅片切割企业目前对废乳酸的处置办法主要是临时堆放或送污水处理厂处理，由此可见回收废乳酸中的乳酸对于乳酸资源的节约及有效利用有重要意义。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于解决上述问题，提供一种从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，该方法是通过物理分离的方式实现对硅片脱胶后的废乳酸中乳酸的再次回收利用，同时使回收后的乳酸能够满足硅片脱胶工序或镀镍、制革及清洗等行业的使用要求。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤:
[0007]I)脱色及分离固体物:
[0008]向废乳酸中加入脱色剂进行脱色，脱色剂的加入量为废乳酸质量的0.05-5%，再进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体；
[0009]2)除阳离子杂质:
[0010]将初步除杂的液体通过阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质；
[0011]3)除阴离子杂质:
[0012]将经过步骤2)处理的液体通过阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液；[0013]4)浓缩:
[0014]将稀乳酸溶液用蒸发设备浓缩至乳酸含量为80-90% ；
[0015]5)脱色:
[0016]向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入脱色剂进行脱色，脱色剂的加入量为浓缩处理后的乳酸溶液质量的0.05-8%，再进行固液分离去除脱色剂，得到成品乳酸。
[0017]所述步骤I)中的脱色剂采用硅藻土、活性白土、活性炭中的一种或多种；
[0018]所述步骤I)中，固液分离设备采用板框压滤器、微孔过滤器、超滤过滤器中的一种或多种。
[0019]所述步骤2)中阳离子交换树脂采用凝胶型强酸性阳离子交换树脂或大孔型强酸性阳离子交换树脂，过柱 流速为0.5-6BV/h。
[0020]所述步骤3)中阴离子交换树脂采用凝胶型强碱性阴离子交换树脂、大孔型强碱性阴离子交换树脂、凝胶型弱碱性阴离子交换树脂或大孔型弱碱性阴离子交换树脂，过柱流速为0.5-6BV/h0
[0021]所述步骤4)中，蒸发设备采用双效蒸发器或三效蒸发器中的一种。
[0022]所述步骤5)中的脱色剂采用硅藻土、活性白土、活性炭中的一种或多种；
[0023]所述步骤5)中，所述固液分离设备采用板框压滤器和微孔过滤器中的一种或两种。
[0024]本发明具有以下有益效果:
[0025]本发明能实现同一批料多次回收循环再利用的目的，最大程度地提高了原材料的利用率，降低了硅片脱胶的成本。本发明能有效回收硅片脱胶工序产生的废乳酸中的乳酸，回收率高、环境污染小。回收乳酸可继续用于硅片脱胶，或用于镀镍、制革及清洗等行业，能显著降低生产成本，同时避免了废乳酸排放给环境造成的极大污染。
[0026]进一步，本发明采用板框压滤器过滤、精滤及超滤等措施去除废乳酸中固体物质及有机大分子物质，再用离子交换树脂去除阴阳离子杂质后浓缩至乳酸含量为80-90%，回收的乳酸浓度高，可继续用于硅片脱胶。
【具体实施方式】
[0027]本发明从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法具体包括以下步骤:
[0028]I)脱色及分离固体物
[0029]向废乳酸中加入脱色剂脱色，脱色剂的加入量为废乳酸质量的0.05-5%，再进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。其中脱色剂采用硅藻土、活性白土、活性炭中的一种或多种；固液分离设备采用板框压滤器、微孔过滤器、超滤过滤器中的一种或多种。
[0030]2)除阳离子杂质
[0031]将初步除杂的液体通过阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。其中阳离子交换树脂采用凝胶型强酸性阳离子交换树脂或大孔型强酸性阳离子交换树脂，过柱流速为0.5 -6BV/h。
[0032]3)除阴离子杂质
[0033]将经过步骤2)处理的液体通过阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。其中阴离子交换树脂采用凝胶型强碱性阴离子交换树脂、大孔型强碱性阴离子交换树脂、凝胶型弱碱性阴离子交换树脂或大孔型弱碱性阴离子交换树脂，过柱流速为0.5 -6BV/h。
[0034]4)浓缩
[0035]将上述稀乳酸溶液浓缩用蒸发设备浓缩至乳酸含量为80-90%。其中所述蒸发设备采用双效蒸发器或三效蒸发器。
[0036]5)脱色
[0037]向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入脱色剂脱色，脱色剂的加入量为浓缩处理后的乳酸溶液质量的0.05-8%，再进行固液分离去除脱色剂，得到成品乳酸。其中脱色剂采用硅藻土、活性白土、活性炭中的一种或多种；固液分离设备采用板框压滤器和微孔过滤器中的一种或两种。
[0038]以下给出几组本发明的较佳实例:
[0039]实施例1
[0040]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的0.05%的活性白土搅拌脱色，依次采用板框压滤器和超滤过滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0041]2)将初步除杂的液体以3BV/h的流速通过凝胶型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0042]3)将经过步骤2)处理的液体以0.5BV/h的流速通过凝胶型强碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0043]4)将上述稀乳酸溶液用三效蒸`发器浓缩至乳酸含量为81.7%。
[0044]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的3.95%的硅藻土和0.05%的活性白土进行脱色，再用板框压滤器进行固液分离得到成品乳酸。
[0045]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为81.8%，其中铁盐含量(以Fe计)小于0.001%、氯盐含量(以Cl计)小于0.002%，经测试该乳酸能够用于硅片脱胶。
[0046]实例2
[0047]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的0.02%的活性碳和0.03%的硅藻土搅拌脱色，采用板框压滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0048]2)将初步除杂的液体以0.5BV/h的流速通过凝胶型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0049]3)将经过步骤2)处理的液体以6BV/h的流速通过大孔型弱碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0050]4)将上述稀乳酸溶液用双效蒸发器浓缩至乳酸含量为85.2%。
[0051]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的2.0%的活性炭和2.0%的活性白土进行脱色，再依次用板框压滤器和微孔过滤器进行固液分离得到成品乳fe。
[0052]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为85.1%，其中铁盐含量(以Fe计)小于0.001%、氯盐含量(以Cl计)小于0.003%，经测试该乳酸能够用于镀镍。
[0053]实例3
[0054]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的5.0%的活性碳搅拌脱色，依次采用板框压滤器、微孔过滤器和超滤过滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。[0055]2)将初步除杂的液体以6BV/h的流速通过大孔型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0056]3)将经过步骤2)处理的液体以3BV/h的流速通过凝胶型弱碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0057]4)将上述稀乳酸溶液用三效蒸发器浓缩至乳酸含量为89.6%。
[0058]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的0.05%的活性白土进行脱色，再依次用板框压滤器和微孔过滤器进行固液分离得到成品乳酸。
[0059]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为89.5%，其中铁盐含量(以Fe计)小于0.001%、氯盐含量(以Cl计)小于0.002%，经测试该乳酸能够用于皮革脱钙。
[0060]实例4
[0061]I)向废乳酸中加入废乳 酸质量的1.0%的硅藻土和1.5%的活性白土搅拌脱色，依次采用板框压滤器和微孔过滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0062]2)将初步除杂的液体以6BV/h的流速通过凝胶型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0063]3)将经过步骤2)处理的液体以3BV/h的流速通过大孔型强碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0064]4)将上述稀乳酸溶液用双效蒸发器浓缩至乳酸含量为88.7%。
[0065]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的0.03%的活性炭和0.02%的硅藻土进行脱色，再用板框压滤器进行固液分离得到成品乳酸。
[0066]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为88.7%，其中铁盐含量(以Fe计)小于0.002%、氯盐含量(以Cl计)小于0.001%，经测试该乳酸可作为除垢剂原料。
[0067]实例5
[0068]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的0.05%的活性碳搅拌脱色，依次采用板框压滤器和超滤过滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0069]2)将初步除杂的液体以0.5BV/h的流速通过大孔型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0070]3)将经过步骤2)处理的液体以6BV/h的流速通过大孔型强碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0071]4)将上述稀乳酸溶液用双效蒸发器浓缩至乳酸含量为85.1%。
[0072]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的0.05%的活性炭和4.0%的活性白土进行脱色，再依次用板框压滤器和微孔过滤器进行固液分离得到成品乳酸。
[0073]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为85.0%，其中铁盐含量(以Fe计)小于0.001%、氯盐含量(以Cl计)小于0.002%，经测试该乳酸能够用于硅片脱胶。
[0074]实例6
[0075]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的2.5%的活性白土和2.5%的硅藻土搅拌脱色，采用板框压滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0076]2)将初步除杂的液体以3BV/h的流速通过大孔型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。[0077]3)将经过步骤2)处理的液体以0.5BV/h的流速通过凝胶型弱碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0078]4)将上述稀乳酸溶液用双效蒸发器浓缩至乳酸含量为88.4%。
[0079]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的8.0%的硅藻土进行脱色，再用板框压滤器进行固液分离得到成品乳酸。
[0080]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为88.3%，其中铁盐含量(以Fe计)小于
0.001%、氯盐含量(以Cl计)小于0.001%，经测试该乳酸能够用于硅片脱胶。
[0081]实例7
[0082]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的1%的活性白土、1%的硅藻土和0.5%的活性炭搅拌脱色，依次采用板框压滤器、微孔过滤器和超滤过滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0083]2)将初步除杂的液体以2BV/h的流速通过凝胶型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0084]3)将经过步骤2)处理的液体以2BV/h的流速通过大孔型弱碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0085]4)将上述稀乳酸溶液用三效蒸发器浓缩至乳酸含量为80.2%。
[0086]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的1%的活性白土、1%的硅藻土和1%的活性炭进行脱色，再依次用板框压滤器和微孔过滤器进行固液分离得到成品乳酸。
`[0087]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为80.1%，其中铁盐含量(以Fe计)小于
0.001%、氯盐含量(以Cl计)小于0.002%，经测试该乳酸能够用于皮革除钙。
[0088]实例8
[0089]I)向废乳酸中加入废乳酸质量的5%的硅藻土搅拌脱色，依次采用板框压滤器和微孔过滤器进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体。
[0090]2)将初步除杂的液体以6BV/h的流速通过凝胶型强酸性阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质。
[0091]3)将经过步骤2)处理的液体以3BV/h的流速通过凝胶型强碱性阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液。
[0092]4)将上述稀乳酸溶液用双效蒸发器浓缩至乳酸含量为89.8%。
[0093]5)向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入占浓缩处理后乳酸溶液质量的4%的活性炭、2%的硅藻土和2%的活性白土进行脱色，再用板框压滤器进行固液分离得到成品乳酸。
[0094]采用上述方法得到的成品乳酸浓度为89.7%，其中铁盐含量(以Fe计)小于
0.002%、氯盐含量(以Cl计)小于0.002%，经测试该乳酸能够用于硅片脱胶。
【权利要求】
1.一种从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)脱色及分离固体物: 向废乳酸中加入脱色剂进行脱色，脱色剂的加入量为废乳酸质量的0.05-5%，再进行固液分离去除固体物，得到初步除杂液体； 2)除阳离子杂质: 将初步除杂的液体通过阳离子交换树脂柱，除去其中阳离子杂质； 3)除阴离子杂质: 将经过步骤2)处理的液体通过阴离子交换树脂柱，除去其中阴离子杂质，得到稀乳酸溶液； 4)浓缩: 将稀乳酸溶液用蒸发设备浓缩至乳酸含量为80-90% ； 5)脱色: 向经过浓缩处理后的乳酸溶液中加入脱色剂进行脱色，脱色剂的加入量为浓缩处理后的乳酸溶液质量的0.05-8%，再进行固液分离去除脱色剂，得到成品乳酸。
2.根据权利要求1所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤I)中的脱色剂 采用硅藻土、活性白土、活性炭中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤I)中，固液分离设备采用板框压滤器、微孔过滤器、超滤过滤器中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤2)中阳离子交换树脂采用凝胶型强酸性阳离子交换树脂或大孔型强酸性阳离子交换树脂，过柱流速为0.5-6BV/h。
5.根据权利要求1所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤3)中阴离子交换树脂采用凝胶型强碱性阴离子交换树脂、大孔型强碱性阴离子交换树脂、凝胶型弱碱性阴离子交换树脂或大孔型弱碱性阴离子交换树脂，过柱流速为0.5 -6BV/h。
6.根据权利要求1所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤4)中，蒸发设备采用双效蒸发器或三效蒸发器中的一种。
7.根据权利要求1所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤5)中的脱色剂采用硅藻土、活性白土、活性炭中的一种或多种。
8.根据权利要求1或7所述的从硅片脱胶工序产生的废乳酸中回收乳酸的方法，其特征在于:所述步骤5)中，所述固液分离设备采用板框压滤器和微孔过滤器中的一种或两种。
【文档编号】C07C51/47GK103450007SQ201310393353
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】张奶玲, 李新家, 李向东, 卞维真, 姜飞霄, 曹恒 申请人:西安通鑫半导体辅料有限公司