[发明专利]一种硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法有效

专利信息
申请号: 201410068638.9 申请日: 2014-02-27
公开(公告)号: CN103789098B 公开(公告)日: 2018-10-30
发明(设计)人: 许涛;王泽云;刘心建;李桂玲;高秀云 申请(专利权)人: 南风化工集团股份有限公司
主分类号: C11D1/83 分类号: C11D1/83;C11D3/37;C11D1/72;B01F17/44;C08G65/00
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地址: 044000 山*** 国省代码: 山西;14
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摘要:
搜索关键词: 一种 晶片 切割 废浆中 回收 聚乙二醇 再利用 方法
【说明书】:

本发明公开了一种硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法,即(1)通过酯化反应将回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯。具体步骤为:在酯化釜中按醇酸比1.2:1加入回收聚乙二醇和脂肪酸及0.3%添加量的对甲苯磺酸,连续通入氮气及时移除反应生成的水。开启搅拌装置,对釜内物料进行加热,聚乙二醇月桂酸单酯合成时控制料温140~160℃连续反应2~4h;聚乙二醇油酸单酯合成时控制料温150~170℃连续反应3~5h。反应结束,加入活性炭对产物进行脱色、过滤,除去固体杂质即得目标产物。该反应工艺简单、条件温和,便于操作、易于放大。(2)将合成的聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯分别应用于洗涤剂和乳化液配方,替代其中的脂肪醇聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯。添加聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯的洗涤剂和乳化液性能优异,成本低廉,可大幅提高产品的市场竞争力。

技术领域

一种硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法。属于资源综合利用、化学合成及表面活性剂应用的技术领域。

背景技术

近年来光伏产业迅猛发展,2003-2009年期间,世界光伏太阳能电池市场需求量每年以大于45%的速度增长,欧盟公布的“2010年太阳能电池现况报告”指出,2009年全球太阳能电池的产量已达到11.5GW。从2007年起我国太阳能电池的年产量已连续4年排名全球第一,切割液是硅太阳能电池中硅晶片切割制作的必备辅材,太阳能电池产量的急增带动了其硅晶片切割液应用量的暴增,伴随着大量切割废浆的积聚而来。这些废浆的生成给资源造成了巨大浪费,给环境带来了严重污染。市场上的硅切割液多为聚乙二醇型,其废浆的成分主要是聚乙二醇、碳化硅和硅粉。目前有关硅切割废浆研究课题大都局限在对废浆各组分的分离、提纯等资源回收方面,而对回收组分的再利用研究相对较少。在硅晶片的切割过程中,切割液在多种物理、化学因素的联合作用下,其各成分的结构和性质必然发生某些不同程度上的变化,影响它们在各自传统应用领域里的再次利用。不难想象,这种“用途剩余”的资源必须越积越多,最终会成为企业发展的一大负担。如何为这些“用途剩余”资源寻找新的出路,是业内科研工作者所要解决的紧迫问题,近几年,山东科技大学对硅切割废浆中回收硅粉的再利用途径进行了研究,成功制备出白炭黑、硅胶以及δ-层状结晶二硅酸钠等,并申报国家发明专利200910204542.X。然而,同聚乙二醇相比,在硅切割液配方中作为分散剂碳化硅和切割废浆中生成硅粉的量都是极少的,事实上如何提高回收聚乙二醇的利用率才是重中之重。目前专利CN102093929已公开了一种太阳能PEG基回收切割液再利用重新制备切割液的方法,专利CN102060976也公开了一种利用太阳能硅片切割废液制备环氧增韧稀释剂的方法。但是,相对于国内数量庞大的回收聚乙二醇储量来讲,它的出路仍旧有限,回收聚乙二醇的这种集聚和释放平衡急需尽快打破,以为我国光伏产业的长期健康发展提高有力技术支持。

研究表明,从硅切割废浆中回收聚乙二醇的分子量分布较宽,为200~400g/mol范围,由此推算其环氧乙烷加合数大致在4.5~9之间,适合于合成用于渗透、洗涤、乳化和润滑等领域的表面活性剂。聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯是工业上极为重要的两种非离子表面活性剂,前者低泡、对人体刺激小,去污力强,后者乳化、分散性能突出。聚乙二醇脂肪酸酯可以通过脂肪酸与环氧乙烷的乙氧基化法进行制备,也可通过脂肪酸与聚氧乙烯化物直接酯化进行合成,后者方法简单、易于操作。本发明采用直接酯化法,将硅切割废浆中回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯,并进一步将其应用于洗涤剂和乳化液配方,在提升产品性能的同时,又大大降低了配方成本,实现了真正意义上的变“废”为“宝”。本发明中回收聚乙二醇再利用方法的两个步骤相得益彰、互利共赢。将硅切割废浆中回收聚乙二醇合成的聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯应用于洗涤剂和乳化液,及时延伸了回收聚乙二醇再利用化学合成方向的下游产业链,疏通并拓宽了回收聚乙二醇的消化渠道。本发明设计科学、技术可行、工艺合理,整个产业链运作可持续性强,符合科学发展观理念,为硅切割废浆回收聚乙二醇再利用开辟了一条的新途径,此举可进一步提升“废物”的资源化和无害化水平,具有重要的经济效益和社会效益。

发明内容

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