一種用于提取光伏廢棄物中碲元素材料的制作方法及其應(yīng)用與流程

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本發(fā)明屬于資源利用和化工分離領(lǐng)域，涉及光伏廢棄物的分離，尤其涉及一種用于提取光伏廢棄物中碲元素材料的制作方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是國(guó)家“十三五”規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。目前，商業(yè)化的光伏產(chǎn)品有：碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池、單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池。由于具有較高的吸收率和光伏轉(zhuǎn)換效率，碲化鎘太陽(yáng)能電池產(chǎn)品在市場(chǎng)占有率最高，并逐步取代其他光伏產(chǎn)品。許多國(guó)家都把碲化鎘列為制作太陽(yáng)能薄膜電池的核心材料。在我國(guó)，碲化鎘太陽(yáng)能電池也得到大規(guī)模的生產(chǎn)，僅江蘇省就有600多家企業(yè)。在國(guó)家“十三五”光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃的推進(jìn)下，碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池相關(guān)企業(yè)的數(shù)量和生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)一步增加。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，廢舊碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池已成為我國(guó)增長(zhǎng)速度最快的電子廢棄物之一。光伏廢棄物中含有大量的重金屬元素，處理不當(dāng)會(huì)對(duì)大氣、土壤和水體等生態(tài)環(huán)境及人體健康帶來(lái)一定的危害。同時(shí)，光伏廢棄物中蘊(yùn)含的二次資源(稀有元素碲)具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，應(yīng)受到人們的重視。碲屬于稀散元素，在國(guó)防與尖端技術(shù)領(lǐng)域中具有不可替代性，是一種擁有重大前景的戰(zhàn)略資源?，F(xiàn)有提取碲的技術(shù)是以礦石為原料，利用電解法從提取碲元素，具有能耗大和污染大等缺點(diǎn)。

目前，從電子廢棄物上分離稀有元素的方法主要有熱處理法、化學(xué)處理法和物理機(jī)械處理法。而現(xiàn)有的分離回收技術(shù)都存在很多不足，如熱處理法易產(chǎn)生大量有害氣體且稀有元素易以化合物的形式揮發(fā)，化學(xué)分離法易產(chǎn)生酸堿和重金屬?gòu)U液、回收效率低、回收工藝復(fù)雜，物理機(jī)械法回收后的稀有元素富集體品位低下且回收率低。因此，開(kāi)發(fā)高效、環(huán)保和可控的分離工藝，對(duì)于光伏廢棄物中稀有資源的回收具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于公開(kāi)了用于提取光伏廢棄物中碲元素的材料的制作方法。

技術(shù)方案：

一種用于提取光伏廢棄物中碲元素的材料的制作方法，包括如下步驟：

ａ、按fecl3和nano3摩爾比為1:15～1:5計(jì)，將fecl3和nano3溶于蒸餾水中（其中nano3濃度為0.5～1.5mol/l），充分?jǐn)嚢韬?，調(diào)溶液ph至1～4，轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜，80～120℃反應(yīng)6～15h后，納濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌3~5次，烘干得納米feooh固體；

ｂ、按納米feooh與蒸餾水的比例為50～150g/l計(jì)，將上述納米feooh分散在蒸餾水中，制備feooh分散液；

ｃ、按納米feooh與nabh4摩爾比為1:10～1:3計(jì)，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，磁力攪拌，將nabh4溶液滴加到納米feooh分散液中，15～40℃下反應(yīng)0.5～3h后，納濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌三次，得用于光伏廢棄物提取碲元素的材料。

根據(jù)本發(fā)明所述方法制得的用于光伏廢棄物提取碲元素的材料，由長(zhǎng)度100～400nm，直徑10～50nm的磁性納米鐵構(gòu)成，形貌為棒狀，具有較強(qiáng)的還原性和磁性，可用于提取光伏廢棄物中碲元素。

本發(fā)明所制得的用于提取光伏廢棄物中碲元素的材料，零價(jià)鐵的質(zhì)量百分含量為80%以上。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的，還公開(kāi)了一種用于提取光伏廢棄物中碲元素的方法，包括如下步驟：

a）光伏廢棄物預(yù)處理：按每100ml蒸餾水中加入5～10g光伏廢棄物計(jì)，將光伏廢棄物在蒸餾水中洗滌3～5次；再按每50ml無(wú)水乙醇中加5～10g光伏廢棄物計(jì)，將蒸餾水洗滌后的光伏廢棄物浸漬在無(wú)水乙醇中，浸漬2～6h后，取出，蒸餾水洗滌3～5次，得預(yù)處理的光伏廢棄物；

b）酸洗和氧化處理：配制濃度為0.05～0.5mol/l的無(wú)機(jī)酸溶液，按每100ml酸溶液加入2～5g預(yù)處理的光伏廢棄物計(jì)，將預(yù)處理的光伏廢棄物加入酸溶液中，浸漬8～16h，過(guò)濾，收集濾液；在攪拌的條件下，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～70%的雙氧水滴加到濾液中，至溶液中te^2-離子完全反應(yīng)，得氧化處理后的碲溶液；滴加濃度為0.05～0.5mol/l的堿溶液至溶液ph中性，得含碲溶液；

c）碲元素分離：按每10ml上述含碲溶液加入0.01～0.1g用于光伏廢棄物提取碲元素的材料計(jì)，在攪拌的條件下，反應(yīng)6～24h后，使得溶液中的碲元素吸附/富集到材料表面；以磁鐵磁吸分離，將反應(yīng)后的材料分離出來(lái)。

本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例中，所述光伏廢棄物為碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池組件中碲化鎘吸收層。

本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例中，步驟b）所述的無(wú)機(jī)酸溶液為鹽酸、硝酸和硫酸溶液中的一種或多種組合，所述的堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液中的一種或者兩種組合。

本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例中，步驟c）所述的含碲溶液的濃度為10mg～1g/l。

本發(fā)明所用試劑均為市售。

本發(fā)明充分利用光伏廢棄物中碲元素材料的磁性和強(qiáng)還原性，能夠?qū)⒁合嘀械捻谠馗患诓牧媳砻婧螅跃哂休^強(qiáng)的磁性，得到的產(chǎn)物可用磁鐵輕易回收利用。本發(fā)明以光伏廢棄物為原料，利用吸附/富集法分離碲元素，具有變廢為寶和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

有益效果

本發(fā)明公開(kāi)的用于提取光伏廢棄物中碲元素的材料，具有價(jià)廉、安全和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，具有較高的比表面積和表面反應(yīng)活性，對(duì)碲離子有著較高的吸附容量。本發(fā)明提供了一種用于提取光伏廢棄物中碲元素的材料及方法，該材料可以通過(guò)表面吸附以及氧化還原反應(yīng)，使得碲元素在材料表面富集，且可以通過(guò)磁分離將碲元素分離出來(lái)，回收再利用，不會(huì)造成二次污染。在稀有元素分離和固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

a）取4.05gfecl3·6h2o和12.75gnano3溶于150ml蒸餾水中，充分?jǐn)嚢韬螅孟←}酸調(diào)ph至1.25，轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜，置于95℃的鼓風(fēng)干燥箱中，反應(yīng)12h后，納濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌三次，烘干得納米feooh固體。

b）取0.40g上述納米feooh分散在50ml蒸餾水中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入到三口燒瓶中，磁力攪拌，將50ml濃度為25mol/l等體積的nabh4溶液滴加到上述納米feooh分散液中，常溫反應(yīng)1h后，納濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌三次，得用于光伏廢棄物提取碲元素的材料。