基本信息
- 項目名稱：
- 多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅用于生產(chǎn)新型吸附材料及應用
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅已成為太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的瓶頸，對其進行有效處理與綜合利用具有重要意義。通過多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅制備雙功能吸附材料，選用不同結(jié)構(gòu)與功能的代表染料對比研究了新型活性炭-二氧化硅雙功能吸附材料與市售活性炭吸附性能，其吸附性行能比市售工業(yè)活性炭更好。產(chǎn)品集成了活性炭與二氧化硅的吸附優(yōu)點，有效解決了四氯化硅及含碳廢棄物綜合利用，已申請相關專利和完成系列研究論文，且已有企業(yè)開始運作。
- 詳細介紹：
- 多晶硅生產(chǎn)副產(chǎn)物四氯化硅已成為太陽能光伏產(chǎn)業(yè)多晶硅生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸，對其進行有效處理與綜合利用具有重要意義。本論文通過多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅用于制備雙功能吸附材料，對其制備條件進行了研究，也選用不同結(jié)構(gòu)與功能的代表染料對比研究了新型活性炭-二氧化硅雙功能吸附材料與市售工業(yè)用活性炭吸附性能，而我們的成本價比市售工業(yè)活性炭要低850元/噸，而吸附性能更好，產(chǎn)品不僅集成了活性炭與二氧化硅的吸附優(yōu)點，也有效解決了多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅綜合利用及含碳廢棄物綜合利用，已申請相關專利和完成系列研究論文，且已有企業(yè)開始運作。 本產(chǎn)品利用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅制備吸附材料的方法，是于水中加入堿性氧化物或鈣鹽等固體粉末于攪拌下至其充分溶解后，再加入一定量含碳物質(zhì)，然后充分攪拌加入多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅及余量的含碳物質(zhì)，再經(jīng)充分攪拌后放置一夜，最后在馬弗爐中保持溫度為600℃～800℃下活化3～5個小時，冷卻后取出，并用蒸餾水洗滌至無氯離子為止，抽干，干燥、稱重，得產(chǎn)品。本產(chǎn)品制備工藝簡單，直接利用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅水解產(chǎn)生的鹽酸與適量化學試劑及原料混合，經(jīng)活化后獲得活性炭-二氧化硅混合吸附材料，而且原料豐富，成本較低，實現(xiàn)了四氯化硅及生物質(zhì)與含碳廢物的綜合應用。 試驗最后副產(chǎn)物為氯化氫氣體和氯化鈣溶液，氯化氫氣體和氯化鈣都可以收集并回收再利用，工業(yè)生產(chǎn)也可以將其回收利用。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目前國內(nèi)尚缺乏經(jīng)濟處理多晶硅副產(chǎn)物的技術(shù)，大多采取掩埋的處理做法，長此以往將會嚴重污染環(huán)境。四川樂山作為國家硅材料產(chǎn)業(yè)基地，如何充分利用好四氯化硅一直是很多專家學者共同研究的重要課題。合理并有效地處理四氯化硅，推動多晶硅產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展勢在必得。該生產(chǎn)技術(shù)是全新的、獨有的，既充分地利用了難處理的多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅，又生產(chǎn)出性能很好的活性炭—二氧化硅混合吸附材料。
科學性、先進性及獨特之處
- （1）利用四氯化硅水解產(chǎn)生H4SiO4與大量鹽酸，用其強酸性，與適量的堿性氧化物等中和，并與并與各種含碳的物質(zhì)混合，在室溫充分浸漬后，高溫活化得產(chǎn)品、巧妙的利用生成的氯化鈣起脫水、催化作用、骨架作用生產(chǎn)活性炭。 （2）而生成的二氧化硅通過酸、熱等活化、擴容處理,其孔隙增大。經(jīng)過擴容處理的二氧化硅可以作為一種載體. （3）能有效及在大量處理多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅與含碳廢棄物綜合利用。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 以多晶硅副產(chǎn)物SiCl4 以及木屑、食用菌栽培廢料為原料制備活性炭-二氧化硅實現(xiàn)原料來源經(jīng)濟、簡單且制備工藝簡單，能對廢物回收再利用，節(jié)能環(huán)保，使其具有現(xiàn)實意義。 活性炭在生活，生產(chǎn)中應用廣泛，在發(fā)達國家的人們的飲用水、城市生活廢水、工業(yè)廢水基本上都采用包括活性炭處理在內(nèi)的三級凈化，特別是國家對水質(zhì)標準的提升，吸附材料市場前景更好，這些都體現(xiàn)了活性炭的實際應用價值。
學術(shù)論文摘要
- 目前國內(nèi)尚缺乏經(jīng)濟處理多晶硅副產(chǎn)物的技術(shù)，大多采取掩埋的處理做法，長此以往將會嚴重污染環(huán)境。四川樂山作為國家硅材料產(chǎn)業(yè)基地，如何充分利用好四氯化硅一直是很多專家學者共同研究的重要課題。本研究利用四氯化硅水解產(chǎn)生H4SiO4與大量鹽酸，用其強酸性，與適量的堿性氧化物等中和，并與并與各種含碳的物質(zhì)混合，在室溫充分浸漬后，高溫活化得產(chǎn)品、巧妙的利用生成的氯化鈣起脫水、催化作用、骨架作用生產(chǎn)活性炭。能有效及在大量處理多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅與含碳廢棄物綜合利用。
獲獎情況
- 作品已申請專利“ 四氯化硅用于活性炭-二氧化硅混合吸附材料的制備”公開號：CN101785990A 公開時期：2010.07.28
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)尚缺乏經(jīng)濟處理多晶硅副產(chǎn)物的技術(shù)。處理四氯化硅的方法主要有：制備二氧化硅粉體及水解沉定法產(chǎn)生二氧化硅，市場容量有限，利用四氯化硅生產(chǎn)高附加值的氣相法白炭黑二氧化硅，但白炭黑市場相對較小。高溫高壓下利用氫氣將四氯化硅還原為多晶硅的主要原料三氯氫硅目前關注得最多，其一次轉(zhuǎn)化率是關鍵，也有相關專利（CN101445245），但由于氫化技術(shù)不夠成熟。國內(nèi)目前最大的問題是產(chǎn)物三氯氫硅（SiHCl3）的收率不夠高，回收三氯氫硅的成本還可能高于直接生產(chǎn)三氯氫硅的成本，導致該技術(shù)對四氯化硅的綜合利用還未發(fā)揮重要作用。如生產(chǎn)正硅酸乙酯、工藝簡單，作為精細化工產(chǎn)品、市場不大。生產(chǎn)更多新型有機硅化合物，還有許多技術(shù)難題。可用四氯化硅生產(chǎn)光纖材料，但光纖材料作為一種通訊用材料，總噸位較小。光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度和規(guī)模決定了四氯化硅的應用在相當長一段時間內(nèi)必須走閉路循環(huán)的道路。這就必須依靠氫化技術(shù)，現(xiàn)有各種技術(shù)還存在一些不足之處。熱氫化反應溫度高、工藝流程復雜、裝置操作難度大；加熱器采用碳―碳復合材料，成本高；轉(zhuǎn)化率低、能耗高。 冷氫化方法操作壓力高，設備磨損大，不能長期連續(xù)穩(wěn)定運行。本項目重視資源循環(huán)利用，資源效益最大化原則。本課題研究出了活性炭—二氧化硅雙功能吸附材料，集合了活性炭的優(yōu)勢和二氧化硅的特殊吸附性能，將在市場上具有較強的競爭優(yōu)勢。活性炭各種各樣的制品不斷涌現(xiàn)，如超細活性炭、多功能混合活性炭等。專利：US Pat No. 4，125，482，merck；US Pat No . 4，150，045，Calgon）利用活性炭和二氧化硅的預涂過濾工藝，可從食用油中去除顏料。（專利：200410018016）?；钚蕴?沸石雙功能吸附材料及制備方法公開號：1583243（用煤矸石為原料制備）可用于工業(yè)廢水的處理。而二氧化硅也較好的作為吸附材料進行開發(fā)：二氧化硅作為吸附劑用于污水處理，二氧化硅與有機絮凝劑一起，絮凝有毒物質(zhì)。 二氧化硅作為吸附劑，可用來吸附微生物和病毒。 美國專利：（US Pat No.4，968，518）將活性炭和二氧化硅合用，能提高對特殊物質(zhì)的吸收效率。本產(chǎn)品有較好的凈化功能：增加水資源的循環(huán)利用度，節(jié)約資源，凈化空氣，保護環(huán)境。還可作為工業(yè)催化劑及催化劑載體、納米材料、儲能材料。民用品：民用品藝術(shù)炭雕
