一种N-甲基-2-吡咯烷酮解除太阳能板乙烯-醋酸乙烯共聚物的方法

本发明属于固体废弃物资源化回收。更具体地，涉及一种n-甲基-2-吡咯烷酮解除太阳能板乙烯-醋酸乙烯共聚物的方法。

背景技术：

1、太阳能是最清洁、最有发展力的新兴替代能源，太阳能光伏发电是目前太阳能利用最成熟的技术。太阳能板发电原理简单，发电过程无噪声、无污染。自2000年以来，世界上太阳能板的安装量急剧增加，而光伏板的有限寿命为20年左右，在21世纪初安装的光伏板即将报废，预计到2050年，退役太阳能板将达到6000～7800万吨。

2、太阳能板中含有丰富的金属元素和有机资源，若处理不当，其中的重金属不仅会对环境造成不可估量的危害，而且还会导致大量的金属元素和有机资源的浪费。为回收太阳能板中珍贵的金属资源和有机资源，必须先对光伏板组分进行分离，其中的关键且首要的步骤是通过一定的方法使乙烯-醋酸乙烯聚合物(eva)封装剂丧失黏性。目前，太阳能板的分离方法可分为物理分层法、化学试剂分层法和物理-化学联合法。物理分层法包括让手工拆卸、破碎和热处理，手工拆卸和破碎后，eva封装剂仍然会粘在各组件上，热处理虽然可以通过高温分解eva，如中国专利申请cn116060422a公开了一种利用热解炉热解去除eva，但是该法处理会产生有毒废气、能耗高等问题。而化学试剂分层法，一般是采用一系列的无机溶剂和有机溶剂溶胀或溶解eva，如中国专利申请cn106883939a公开了一种eva树脂污垢化学分解清除剂，即用大量的化学物质去除eva，该方法效果虽好，但是会产生大量的有机废水和有毒蒸汽。

3、可见，目前仍缺少优异的回收处理太阳能板的方法，亟需提供一种绿色、低成本、高效、无二次污染，可快速解除太阳能板eva封装的技术。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术eva物理去除方法有残留，热处理方法eva会被破坏且能耗高，化学试剂清除方法会产生大量的有机废水和有毒蒸汽的缺陷和不足，提供一种n-甲基-2-吡咯烷酮解除乙烯-醋酸乙烯共聚物的方法。

2、本发明的目的是提供本发明所述方法在太阳能电池回收领域中的应用。

3、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

4、一种n-甲基-2-吡咯烷酮解除乙烯-醋酸乙烯共聚物的方法，按照以下步骤进行：

5、将待处理样品置于n-甲基-2-吡咯烷酮中，120℃～160℃下联合超声、搅拌共同作用，即可解除样品的乙烯-醋酸乙烯共聚物；

6、其中，所述搅拌的转速为100～180r/min；所述超声的功率为150～220w；所述超声的频率为25～40khz。

7、在本发明所述方法中，加热提供n-甲基-2吡咯烷酮分子与eva分子发生化学反应所需能量，在超声、搅拌共同作用下破坏eva的桥联结构-ch2-ch2-，且n-甲基-2吡咯烷酮分子同时接枝在eva的侧链结构-co-ch3上，致使eva的网络结构被破坏，丧失黏性，达到解除封装效果。

8、提高温度的作用有两个：其一是有利于促进n-甲基-2-吡咯烷酮分子的运动，提高反应速率，便于获得更快的解封效果；其二是促进n-甲基-2-吡咯烷酮与乙烯醋酸乙烯共聚物(eva)发生接枝反应，进而使eva失去粘性，而将待处理样品中通过eva连接的组件分离。

9、搅拌可通过流场控制溶剂的流态，增加溶剂分子与太阳能板的碰撞、接触效率，增大溶剂分子与eva分子的接触面积，从而提高传质效率，加快解封实验的反应速率；同时，搅拌可保持溶剂各部分温度分布均匀，提高热传递效率。在本发明中使用机械搅拌技术，经实验发现，搅拌速率达到100r/min及以上，才能明显强化太阳能板的解封效果，但是过高的搅拌速率太阳能板会出现磨损、强化效果增加并不明显且过高转速耗能高。

10、溶剂扩散至eva分子结构中的过程包括为：溶剂分子扩散至eva的边界层，再由边界层扩散至eva表面，最后扩散至eva分子空隙结构中。在整个传质的过程中，传质阻力主要存在eva的边界层内，该阻力是决定传质效率的关键。超声的微射流和冲击波可使边界层变薄，减小阻力，使边界层的传质得以强化，从而强化整个过程的传质效率，最终加速解封、强化解封效果。同时，超声的空化效应会产生局部高压、强烈的剪切力和湍流，可以显著提高溶剂与eva界面的传质效率。经实验发现，超声工作频率和功率达到25khz、150w，才有明显的强化解封效果，但是过高的工作频率和功率会导致太阳能板其他组分的破碎，不利于太阳能板回收，且能耗较大等问题，基于此，本发明采用的超声的功率为150～220w；超声的频率为25～40khz，就能达到协同解封增效的效果。

11、优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为太阳能板封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶。

12、在本发明实施例中发现120～160℃下联合超声、搅拌共同作用，都具有较好的解封效果。

13、优选地，所述共同作用的温度为140～160℃，实验发现，在此温度范围内联合本发明所述超声、搅拌条件，乙烯-醋酸乙烯共聚物完全解封的效果更好，效率更高。

14、更为优选地，所述共同作用的温度为160℃。

15、进一步地，所述超声的功率为150～200w；优选地，所述超声的功率为200w；实践中发现，在此条件下，乙烯-醋酸乙烯共聚物完全解封的效果更好，效率更高。

16、优选地，所述超声的频率为35khz；实践中发现，在此条件下，乙烯-醋酸乙烯共聚物完全解封的效果更好，效率更高。

17、更进一步地，所述搅拌的转速为150r/min，经实验分析确定，在此搅拌转速下，乙烯-醋酸乙烯共聚物完全解封的效果更好，效率更高。

18、进一步地，所述共同作用的时间为0.5～2h；优选地，所述共同作用的时间为1～2h。

19、进一步地，所述n-甲基-2-吡咯烷酮的体积百分浓度为50～100％；优选地，所述n-甲基-2-吡咯烷酮的体积百分浓度为100％；其中，体积百分浓度表示指每100毫升的溶液中，溶质的体积，在本发明中溶质为n-甲基-2-吡咯烷酮，溶剂为水。

20、更进一步地，所述n-甲基-2-吡咯烷酮淹没过待处理样品。

21、进一步地，所述待处理的样品为含有乙烯-醋酸乙烯共聚物的产品。

22、优选地，所述含有乙烯-醋酸乙烯共聚物的产品为太阳能板。

23、更优选地，所述太阳能板为晶硅太阳能板、铜铟镓硒太阳能板或cdte薄膜太阳能板。

24、同时，本发明还保护所述方法在太阳能电池回收领域中的应用。

25、本发明具有以下有益效果：

26、本发明提供一种n-甲基-2-吡咯烷酮解除乙烯-醋酸乙烯共聚物的方法，通过在超声、搅拌和加热共同作用下，利用n-甲基-2吡咯烷酮解除eva。本发明技术方案显著的提升了处理的效率，可实现样品eva的高效解封，应用在太阳能板上解除eva，背板和太阳能板内部电池芯片未被破坏，不影响后续背板有机资源和金属资源回收；且该n-甲基-2吡咯烷酮毒性低(基本无毒)、沸点高、价格低，经济和环境效益显著。