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研究生:陳柏凱
研究生(外文):Chen, Po-Kai
論文名稱:太陽能矽晶磚切片之切削油廢液膜過濾刮泥裝置探討
論文名稱(外文):Filtration Scraper Device of Waste Cutting Oil for Solar Silicon Slice Production
指導教授:白曛綾
指導教授(外文):Bai, Hsunling
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:工學院永續環境科技學程
學門:環境保護學門
學類:其他環境保護學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:廢棄物資源化再利用濾膜太陽能產業矽晶磚切削油回收
外文關鍵詞:waste resource recoverymembranesolar energy industrysilicon brickscutting oil recovery
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在太陽能面板之晶磚切片製程中,需要加入切削油與研磨顆粒,當研磨顆粒的銳角無切割能力時,切割能力會逐步下降形成切削油廢液,切削油廢液中包含切削油、晶圓廢屑、研磨顆粒、線鋸,其中SS(懸浮固體物)平均含量為30〜50%(w/w)。
本研究探討以物理性回收機制進行切削油廢液回收時,過濾刮泥裝置對回收效果之影響。本研究使用圓形平板濾膜來實驗,濾膜的孔徑為0.03μm,研究結果顯示過濾膜搭配刮泥棒子的直徑為5厘米時可達最好刮泥效果,當搭配抽液馬達流量為50 GPD時,並利用變頻器去設定旋轉馬達過載安培數為0.73安培可使旋轉馬達順利轉動且預防捲膜現象,最後再搭配破真空間歇操作,即可達成90天長時間的有效運轉。本研究利用物理性的膜過濾回收方法所產出的切削油經由GC-Mass圖譜分析,得知再生油成分與新油的添加劑內容物相似度極高,並且在回收油添加比例範圍為20〜100%,切削油的黏度、pH值、導電度均可符合客戶的要求規格,證明本研究的過濾膜搭配刮泥設備所產出的回收切削油皆符合客戶的需求標準。

Cutting oil with abrasive particles are required in the solar panel crystal brick chips manufacturing processr. When the cutting is in process the cutting ability of the abrasive grains will gradually decrease. When milling particles have no cutting ability, there is a formation of waste cutting oil, which contains waste、wafer crumbs and abrasive particles, wherein the SS (suspended solids) can reach average values of 30-50% (w/w).
This study investigated the physical mechanism of waste cutting oil recycling with the use of a scraper device. In this experiment a circular flat membrane was used. The membrane had a pore size of 0.03μm.The results showed that scraper bars with a diameter of 5 cm had the best scraping results to give the membrane prolonged liquidity. With this pumping fluid motor designed flow rate of 50 GPD, the long term operation can be reached up to three months. The chemical properties of the cutting oil after membrane filtration recovery methods was proved by GC-Mass spectrum analysis. And it reavealed that the recycled oil additive composition and the content of the new oil had a high similarity. Thus when added the recycled oil with a proportion ranges from 20 to 100%, the viscosity, pH and conductivity of cutting oil can all meet the customer's requirement. This study proved that cutting oil recovery using a filter membrane with a scraping device can meet the needs of customer requirements for recycled cutting oil without adding other chemical additives.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號與名詞說明 XII
第一章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 2
2.1全球暖化問題與再生能源的發展 3
2.2太陽能晶片製造流程 6
2.2.1矽的來源與特性 7
2.2.2矽碇的形成 7
2.2.3矽碇切割成矽片 8
2.2.4太陽能電池 9
2.3切削油廢液之形成與特性 10
2.3.1切削油 12
2.3.2碳化矽 14
2.4薄膜 15
2.4.1薄膜分離原理 15
2.4.2薄膜種類與孔徑 17
2.4.3 UF與RO薄膜程序過濾廢水機制 18
2.4.4濾膜清洗 20
2.4.5逆滲透薄膜過濾 MBR 出流水之膜面變化 21
2.5切削油廢液回收再利用 24
2.5.1切削油廢液物理性回收 24
2.5.2太陽能晶圓切削廢液分離 26
2.5.3切削液靜置沉澱回收 28
2.5.4切削液加藥混凝回收 29
2.5.5切削液蒸餾回收 31
2.5.6切片廠內回收碳化矽 33
2.5.7切削液水泥窯處理法 34
2.5.8切削液焚化爐焚化處理法 35
第三章 實驗方法與步驟 36
3.1 研究流程 36
3.2 實驗設備及耗材 38
3.2.1 實驗設備 38
3.2.2 實驗材料 39
3.2.2檢測儀器 39
3.3 實驗方法 40
3.3.1確認切削油廢液物化特質 40
3.3.2精濾槽設備流程 40
3.3.3精濾槽 42
3.3.3.1超音波液位計 42
3.3.3.2數位式壓力計 44
3.3.3.3精濾槽設計 46
3.3.4濾膜抽液馬達的選擇 48
3.3.5濾膜的刮泥設備 49
3.3.5.1旋轉馬達 50
3.3.5.2變頻器 50
3.3.6切削油品質判定 54
3.3.6.1數位光纖感測器 54
3.3.6.2三通閥件 58
3.3.7氣動式蝶閥與球閥的差異 60
第四章 結果與討論 63
4.1抽液馬達流量規格選擇 63
4.1.1濾膜與抽液馬達流量50GPD的SEM圖 63
4.1.2濾膜與抽液馬達流量100GPD的SEM圖 64
4.1.3濾膜與抽液馬達流量250GPD的SEM圖 64
4.1.4抽液馬達的流量變化 66
4.2旋轉馬達轉速選擇 68
4.3變頻器安培數的選擇 69
4.4刮泥棒子的尺寸確認 70
4.5膜過濾後切削油物質分析 73
4.5.1回收油與新油化學成分分析 73
4.5.2回收油與新油添加比例的酸鹼值變化 73
4.5.3回收油與新油添加比例的導電度變化 76
4.5.4回收油與新油添加比例的黏度變化 76
4.6間歇操作之影響 79
第五章 結論與建議 81
5.1 結論 81
5.2 建議 82
參考文獻 83


參考文獻
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