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研究生:何昇陽
研究生(外文):Sheng-Yang Ho
論文名稱:膜過濾法回收切割液以及改良沉降單元分離矽和碳化矽
論文名稱(外文):Recovery of cutting liquid by membrane filtration and separation of silicon and silicon carbide using a modified settling unit
指導教授:蔡子萱蔡子萱引用關係
口試委員:吳容銘吳永富方旭偉
口試日期:2012-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:資源工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:碳化矽切割液膜過濾分離沉降
外文關鍵詞:SiliconSilicon carbideCutting liquidMembrane filtrationSeparationSettling
相關次數:
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矽晶圓製造過程中,切割步驟造成大量廢棄物的產生及原物料的浪費,因此回收切割廢料中之有價物質,將有助於製程減廢與降低成本。本研究利用薄膜過濾回收切割液,以及改良沉降單元促進矽和碳化矽之分離。由膜過濾實驗結果發現,降低進料固含量對過濾通量提升最為重要。以134ml/min進料速度、切割廢料含水量為50%、過濾壓差為105KPa下,回收效率較佳,其切割液回收率為81.69%,且回收之切割液品質與原切割液相近。改良沉降單元分離矽與碳化矽之實驗結果顯示,於pH值7、離子強度0.01M及加入磁力作用下,其回收後之碳化矽粉含量提升至95 wt.%;所回收富矽粉體之碳化矽含量降至9 wt.%,且原粉體中金屬含量降至2636ppm。本研究成功地以膜過濾法回收切割液,且改良之沉降單元更可縮短分離矽和碳化矽之時間及一併去除52.07%之金屬雜質。

In silicon wafer manufacturing, a large amount of slurry waste is produced and feedstock is wasted during cutting process. Recovery of silicon carbide, cutting liquid and kerf silicon will be a good solution to reduce waste and costs. This study investigated recovery of cutting liquid from the silicon slurry waste by membrane filtration, and separation of silicon and silicon carbide using a modified settling unit. The experimental results show that the solid content in the feed is the most important factor for increase the filtration flux. It was found the input rate 134ml/min for slurry waste with 50wt%water at 105KPa resulted in good separation performance. Its recovery yield reached 81.69%. In addition, the important properties of the recovered liquid are similar as the original cutting liquid. The experimental results for the separation of silicon and silicon carbide show at pH 7 and the ionic strength 0.01M, the SiC content of the recovered silicon carbide could increase to 95wt.% using settling unit CM-U, the SiC content of the recovered silicon decreased to 9wt.%, and the metal content of the recovered silicon decreased to 2636ppm. Moreover, the recovery of silicon and silicon carbide with our modified settling unit (C) can save time, and iron were removed 52.07% at the same time.


目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 太陽能電池的發展 1
1.2 矽的需求狀況 2
1.3 矽晶切割製程 3
1.4 切割廢料的功能與組成 5
1.5 研究動機與目標 6
第二章 文獻回顧 7
第三章 理論 20
3.1重力沉降原理 20
3.2膜過濾原理 25
3.3電泳與表面電位 29
3.4離子強度 33
第四章 實驗裝置與方法 36
4.1實驗藥品與材料 36
4.2分析儀器與設備 37
4.3實驗流程與步驟 40
4.3.1 薄膜過濾 41
4.3.2 固體分選 43
4.3.2.1 樣品前處理與配置 43
4.3.2.2 表面電位測定 43
4.3.2.3 分離槽之設計 44
4.3.3 固體分選程序 46
第五章 結果與討論 49
5.1 薄膜分離技術 49
5.1.1 壓力差對切割液分離之影響 49
5.1.2 濃度對切割液分離之影響 51
5.1.3 溫度對切割液分離之影響 54
5.1.4 進料速度對切割液分離之影響 57
5.2 回收切割液之比較 59
5.3 粒子在分離槽中之移動計算 62
5.4 分離槽體型式對分離之影響 69
5.5 碳化矽與矽粒子之分離 75
5.5.1 磁力對鐵金屬雜質分離之影響 76
5.5.2 pH值對矽及碳化矽分離之影響 80
5.5.3 電場對矽及碳化矽粒子分離之影響 84
第六章 結論 88
參考文獻 89
附錄
A 符號彙編 93


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