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半导体等行业超纯水系统的基本设计指引

2019-07-29 14:01
科海思环保
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一、超纯水之定义

DI=Deionized , DI  Water = Deionized  Water,为去离子之意,亦即通称之纯水(PURE WATER),近来由于半导体制程对设计规则之需求朝更精密更细小的趋势发展,因而对纯水水质的要求也越趋严格,在此严格水质要求下所制造出来称之超纯水(Ultra-pure?water)。

其狭义之意:为去离子之水,将水中之离子(如Na、Ca2+、Mg2+、Al3+、C1、F、SO42-、NO3、etc.)  予以去除,降低其离子浓度,提高水之电阻值(Ω·cm)。

其广义之意:为除了除去水中离子之外,亦将水中之SiO2,颗粒物,细菌,有机物,微生物一并给予有限度的去除,使水达到完全纯净的程度,而用于电子工业之上。

   半导体等行业超纯水系统的基本设计指引


二、18MΩ·cm超纯水制备工艺

自来水进入原水箱,通过原水泵增压,经砂滤器、炭滤器、阻垢剂加药、保安过滤器,到达反渗透单元,经两级反渗透过滤进入EDI单元,达到电阻率15MΩ·cm(25℃)进入纯水水箱。纯水供水设计为循环方式,经纯水供水泵增压,通过紫外线消毒器、抛光混床Tulsimer MB 106 UP、0.22微米过滤器接入纯水供水管,到达使用点。

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2.1 预处理单元

采用石英砂过滤、活性炭过滤、保安过滤作为两级反渗透的预处理。

2.2 反渗透模块单元

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反渗透膜是以压力差为驱动力的液相膜分离方法,可以看作是渗透的一种反向作用。在压力推动下,溶液中的水分子透过膜,而其它分子、离子、细菌、病毒等被截留,从而实现脱盐效果,达到纯化目的。

整个反渗透系统由高压泵、反渗透膜、压力容器以及相应的仪器、仪表、阀门、机架、管道及管件等组成;此外还有独立的化学清洗装置。

2.3 EDI模块单元

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EDI技术是将膜法和离子交换法结合起来的新工艺,基本原理主要包括离子交换、直流电场下离子的选择性迁移及树脂的电再生。水中的离子首先通过交换作用吸附于树脂颗粒上,再在电场作用下经由树脂颗粒构成的“离子传输通道”迁移到膜表面并透过离子交换膜进入浓室。由于离子的交换、迁移及离子交换树脂的电再生相伴发生,犹如边工作边再生的混床离子交换树脂柱,因此可以连续不断地制取高质量的纯水、高纯水。

EDI系统由增压泵、膜堆、电源以及相应的仪器、仪表、阀门、机架、管道等组成。

2.4 抛光混床模块单元

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超纯水终端混床树脂是在极其严格的工艺控制条件下制成的,树脂经过特别的处理,再生转型已接近极限化,故具有极高的再生效率和极低的杂质含量,并具有强的交换能力和很高的机械强度。 高纯水终端混床树脂无需再生,就可广泛应用于电子工业高纯水制备;实验室高纯水;高效液相色谱用高纯水;含放射物处理;药品;半导体行业;凝结水精制以及其它各种水处理工艺的终端混床精处理。高品质的混床树脂可确保出水水质达到稳定,产水水质16~18.2MΩ,生产极高质量的高纯无硅纯水。

2.5 供水单元

纯水供水循环采用254nm紫外线杀菌、抛光混床脱盐、0.22微米过滤,达到用户的纯水水质要求。

为保证纯水的品质以及生物学指标,在纯水制备的终端设置精度为0.22μm的微滤膜过滤器,用于截留去除脱盐设备出水中的微粒以及细菌尸体。由于0.22μm的微滤膜膜过滤器为整个脱盐工艺的最后一道处理设备,因此又称终端过滤器。过滤器内装折叠式微孔滤膜,过滤精度0.22μm,过滤器出口设置压力表。过滤器经过一段时间的运行后,滤膜表面截留了大量杂质,使滤膜堵塞,导致工作压力增加,当进出口压力差增大到某一设定值时,更换滤膜。

终端过滤器由罐体、0.22μm滤芯、压力表组成。

附录:

● Tulsimer MB 106 UP 核子级超纯水混床树脂(抛光树脂)

   半导体等行业超纯水系统的基本设计指引

适用于生产半导体集成电路、显示器、硬盘、CD﹣ROM等用水。在进水得到充分的处理及合理的混床设计情况下,Tulsimer  MB 106 UP的出水电阻率能达到>18.25MΩ。

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