超純水設(shè)備系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶片制造過程中重起到至關(guān)重要的作用。在一個生產(chǎn)周期內(nèi)，一個晶片與超純水的接觸超過35次，在任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生供水中斷或者水質(zhì)不合格都會影響晶片的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品的報廢。水處理之家網(wǎng)認為，穩(wěn)定可靠的超純水設(shè)備系統(tǒng)是保障半導(dǎo)體晶片可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵。
一、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)簡介
本方案以半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)用超純水設(shè)備系統(tǒng)為案例，詳細講解205T/H的超大型超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計特點、工藝流程、超純水供水網(wǎng)管設(shè)計等。
對于原水中的各種雜質(zhì)，可以選用的去除方式多種多樣，每一種凈化設(shè)備基于不同的凈化原理，對各種雜質(zhì)的去除效率各不相同，甚至某些設(shè)備在去除特定雜質(zhì)的同時會引起其他雜質(zhì)數(shù)值的上升。超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計的過程就是在滿足水質(zhì)要求的前提下尋找一個投資與操作優(yōu)化的凈化設(shè)備組合方案的過程。不同凈化設(shè)備對各種雜質(zhì)的去除效率。對超純水水質(zhì)的指標(biāo)要求：
二、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計特點
典型的超純水設(shè)備系統(tǒng)流程可分為部分：預(yù)處理、初級制水、精制水。在全球水資源日益匱乏的今日，超純水的回收再利用已經(jīng)成為超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計必不可缺的一部分。一般而言，經(jīng)工藝機臺使用的超純水除了PH值，電導(dǎo)率，TOC等指標(biāo)較差外，大部分指標(biāo)都優(yōu)于市政供水，只要有針對性地設(shè)計一些凈化設(shè)備，完全可以將超過70％的超純水供水回收再利用，達到節(jié)水環(huán)保的目的。當(dāng)然，回收率越高，其設(shè)備投資及操作運行成本也越高。本系統(tǒng)的流程設(shè)計充分考慮到工程水質(zhì)要求高，水量超過250噸小時的特點，各部分的設(shè)計兼顧經(jīng)濟性和可操作性，巧妙地將超純水回收利用系統(tǒng)融合于制備系統(tǒng)。
三、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)工藝流程
自來水—加藥—多介質(zhì)過濾器—常壓脫氣塔—換熱器—10μm過濾器—一級反滲透 —預(yù)處理水箱—活性炭過濾器—離子交換器—去離子水箱—紫外線殺菌燈—1μm過濾器—二級反滲透—中間水箱—去有機物紫外線—混床—0.45μm過濾器—膜脫氣裝置—純水設(shè)備—冷卻箱—去有機物紫外線—拋光床—超濾系統(tǒng)—輸送管網(wǎng)—用水點
四、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計方案
預(yù)處理：
1.PAC、NaCl0加藥：絮凝劑PAC有助于原水中的膠體粒子和懸浮固體凝集成易被多介質(zhì)過濾器的大基團，而NaCl0具有殺菌，分解有機物的作用。
2.多介質(zhì)過濾器：去除原水中經(jīng)絮凝的膠體粒子和懸浮固體，可通過反沖洗再生。H，S0 加藥，常壓脫氣塔：加H，S0 可將原水中的HC0 一生成C02在常壓脫氣塔中脫除，常壓脫氣塔是針對本工程大水量的特點而設(shè)計的，可以提高真空膜脫氣的除氧效率，減少昂貴的脫氣膜組的使用量。
3.熱交換器：在冬季原水水溫較低時使用熱交換器加熱反滲透進水以提高反滲透系統(tǒng)的除鹽率，保證出水水質(zhì)。
4.10 u m預(yù)過濾器：過濾顆粒雜質(zhì)，保護反滲透膜。
5.一級反滲透：反滲透對除了溶解氣體以外的大部分雜質(zhì)都有較好的脫除效果。不同材質(zhì)的反滲透膜操作條件不同，脫除雜質(zhì)的效率也不同。醋酸纖維(CA)膜。醋酸纖維(CA)膜脫除率比復(fù)合(TFC)膜低，本設(shè)計用于一級反滲透，作為預(yù)處理階段去除大量離子等雜質(zhì)之用。反滲透膜需定期加藥清洗以去除表面污染及結(jié)垢，保證反滲透效率并延長膜的壽命。
6.預(yù)處理水箱：儲存一級反滲透產(chǎn)水，收集工藝機臺使用過的回收純水。
7.活性炭過濾器：表面具有無數(shù)10—10 A微孔的活性炭吸附預(yù)處理水尤其是回收純水中的有機物，并通過反沖洗再生。
8.離子交換塔：離子交換塔包括陽離子樹脂床和陰離子樹脂床，主要為去除回收純水中的各種陰陽離子，降低電導(dǎo)率而設(shè)計，同時可進一步純化預(yù)處理水，保證水質(zhì)離子交換樹脂定時用酸堿再生后可反復(fù)使用。
初級制水：
1.去離子水箱：儲存去離子水，調(diào)節(jié)和平衡預(yù)處理系統(tǒng)和初級制水系統(tǒng)的運行。
2.紫外線殺菌：波長254nm的紫外線燈可達到殺菌的作用。
3.1um過濾器：過濾顆粒雜質(zhì)，保護反滲透膜。
4.二級反滲透： 采用復(fù)合(TFC)膜的二級反滲透可去除高達95％ 以上的各種離子和有機物。
5.中間水箱：儲存二級反滲透產(chǎn)水，充普通氮氣，隔絕空氣，以保護水質(zhì)不受污染。
6.去有機物紫外線： 波長1 85mm 的紫外線燈可分解有機物至二氧化碳和水。
7.混床：不同于離子交換塔中陰陽離子樹脂，混床中使用的樹脂可以在較低的離子濃度下獲得很好的脫除效率，混床出水電阻率已達1 7M Q．cm以上，接近超純水電阻率要求。
8.0.45um過濾器：去除去離子水中的顆粒雜質(zhì)，并捕捉水中可能帶出的破碎的混床樹脂微粒，以保護膜脫氣裝置的脫氣膜不受損害。
9.膜脫氣裝置：加真空氮氣吹掃的膜脫氣裝置可保證產(chǎn)水中溶氧達到小于lppb的要求，與早期的真空氮氣吹掃的填料塔相比，具有脫氣率高，占空間小，節(jié)省氮氣的優(yōu)點。

詳情介紹：
一、反滲透（RO）設(shè)備概述：
RO純凈水設(shè)備采用當(dāng)代、節(jié)能有效的膜分離技術(shù)，純凈水設(shè)備其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，使其他物質(zhì)不能透過半透膜而將其它物質(zhì)和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此反滲透設(shè)備能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等，純凈水設(shè)備可以生產(chǎn)純水、高純水，以滿足不同行業(yè)、不同需求的用戶。
二、反滲透的基本原理：
反滲透是反其自然滲透過程的一種方法，滲透和反滲透是通過半透膜來完成的，當(dāng)用半透膜隔開兩種不同濃度的溶液時，稀溶液的溶劑就會透過半透膜進入溶液一側(cè)，這種現(xiàn)象叫滲透。當(dāng)在濃溶液側(cè)施加一外來壓力時，滲透速度將會降低，當(dāng)此壓力到某一值時，滲透過程既停止，達到所謂滲透平衡，平衡狀態(tài)所需要的外加壓力稱為滲透壓，當(dāng)繼續(xù)濃溶液一側(cè)的壓力，即所施壓力大于滲透壓時，溶劑會反其原來的滲透方向，由濃溶液側(cè)通過半透膜進入稀溶液側(cè)，這種現(xiàn)象稱為反滲透，圖為反滲透的原理圖。
在水純化系統(tǒng)中，施加壓力于濃溶液的溶液中，以抗衡滲透壓,迫使水由濃溶液的溶液中，通過反滲透膜,并加以收集,即得到純水。
三、設(shè)備特點：
反滲透系統(tǒng)具有如下顯著特點：
1. 采用美國進口反滲透膜，保障品質(zhì)，維護中科治水聲譽；
2. 嚴(yán)格根據(jù)用戶的進水水質(zhì)進行科學(xué)化設(shè)計，配備的預(yù)處理系統(tǒng)和的膜過濾系統(tǒng)；
3. 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果全部經(jīng)過實驗驗證，高度可靠 ；
4. 整套系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計精良，確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動或無人化全自動工作；
5. 加工過程中，各組件嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行， 品質(zhì)遠**。
四、反滲透應(yīng)用：
化工行業(yè)：工藝用純水，化工循環(huán)水，化工產(chǎn)品制造用水等
電子行業(yè)：集成電路、硅晶片、顯示管等電子元器件沖洗用純水；
制藥行業(yè)：制藥用水，大輸液、針劑、片劑和生化制品用水，設(shè)備清洗用水；
電力行業(yè)：鍋爐補給水，火力發(fā)電鍋爐，廠礦中低壓鍋爐動力系統(tǒng)等；
食品工業(yè)：飲用純凈水、飲料、啤酒、白酒、等；
海水、苦咸水淡化：海島、艦船、海上鉆井平臺、苦咸水地區(qū)等；
生活直飲水：房產(chǎn)物業(yè)、社區(qū)、學(xué)校、企事業(yè)單位等；
超聲波清洗用純水：電腦配件、特種材料、精密機械等高要求清洗線；
電鍍行業(yè)用純水：清洗工件用水、槽液用水；
中水、污水回用：對各種工業(yè)污水的深度處理，達到回用的要求；
重金屬回用：對各種含重金屬污水進行濃水回用。
五、常規(guī)工藝流程：
▼工藝一：石英砂＋活性炭＋軟化+保安過濾器＋反滲透裝置（產(chǎn)水量<2M3/H設(shè)備）
▼工藝二：石英砂＋活性炭＋阻垢系統(tǒng)+保安過濾器＋反滲透裝置（產(chǎn)水量>2M3/H設(shè)備）
▼工藝三：絮凝沉降＋石英砂＋活性炭＋阻垢系統(tǒng)＋保安過濾器＋反滲透裝置 （原水較差時適用）
▼工藝四：石英砂＋活性炭＋軟化+保安過濾器＋反滲透裝置＋臭氧滅菌/紫外線殺菌 （純凈水生產(chǎn)及飲料制備適用）
▼工藝五：石英砂＋活性炭＋軟化+保安過濾器＋一級反滲透＋二級反滲透＋臭氧滅菌/紫外線殺菌（原水電導(dǎo)率>1000μS/cm時適用）。

超濾設(shè)備工作原理
超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005-0.01μm范圍內(nèi)， 可有效去除水中的微粒、膠體、、熱源及高分子有機物質(zhì)?？蓮V泛應(yīng)用于物質(zhì)的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉(zhuǎn)化，常溫下操作，對熱敏性物質(zhì)的分離尤為適宜，并具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能，能在60℃ 以下，pH為2-11的條件下長期連續(xù)使用。
超濾設(shè)備
超濾膜的分類
超濾膜按結(jié)構(gòu)型式分為板框式（板式）、中空纖維式、納米膜表超濾膜、管式、卷式等多種結(jié)構(gòu)。其中，中空纖維超濾膜是超濾技術(shù)中為成熟與的一種形式，在實踐中應(yīng)用的廣泛。中空纖維外徑0.4-2.0，內(nèi)徑0.3-1.4，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式中空超濾膜。超濾是過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮液排除不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運行。
超濾設(shè)備
超濾設(shè)備的優(yōu)點
1、超濾膜元件采用世界膜公司產(chǎn)品，確保了客戶得到目前世界上質(zhì)的有機膜元件，從而確保截留性能和膜通量。
2、系統(tǒng)回收率高，所得產(chǎn)品品良，可實現(xiàn)物料的分離、純化及高倍數(shù)濃縮。
3、系統(tǒng)能耗低，生產(chǎn)周期短，與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比，設(shè)備運行費用低，能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
4、系統(tǒng)工藝設(shè)計，集成化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，操作與維護簡便，工人勞動強度低。
5、系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級管閥，現(xiàn)場清潔衛(wèi)生，滿足GMP或FDA生產(chǎn)規(guī)范要求。
6、控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進行個性化設(shè)計，結(jié)合的控制軟件，現(xiàn)場在線集中重要工藝操作參數(shù)，避免人工誤操作，多方位確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

反滲透設(shè)備是目前水處理行業(yè)中技術(shù)、應(yīng)用為可靠的除鹽設(shè)備。反滲透設(shè)備的工作原理是對需要處理的原水溶液施加一個大于滲透壓的壓力，使水透過特制的半透膜，從溶液中分離出來，水分子透過反滲透膜成為純水，水中的雜質(zhì)被反滲透膜截留并被濃水帶出。因為這個過程和滲透現(xiàn)象相反，所以稱為反滲透。按各種物料的不同滲透壓，就可以對某種溶液使用大于滲透壓的反滲透方法，達到對溶液進行分離、提取、純化和濃縮的目的，它能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物，如、、熱源等。
反滲透設(shè)備特點
1、脫鹽率高達97%以上，水回收率高達75%。
2、運行費用低，故障率低。
3、具有連續(xù)制水功能。
4、反滲透設(shè)備通過PLC程序可實現(xiàn)自動運行。
5、反滲透設(shè)備操作簡單、運行平穩(wěn)、能耗低、無污染、使用壽命長。
反滲透設(shè)備清洗方法
1、低壓沖洗反滲透設(shè)備
定期對反滲透設(shè)備進行大、低壓力、低pH值的沖洗有利于剝除附著在膜表面上的污垢，維持膜性能，或當(dāng)反滲透設(shè)備進水SDI突然升高超過5.5以上時，應(yīng)進行低壓沖洗，待SDI值調(diào)至合格后再開機。
2、反滲透設(shè)備停運保護
由于生產(chǎn)的波動，反滲透設(shè)備不可避免地要經(jīng)常停運，短期或長期停用時必須采取保護措施，不適當(dāng)?shù)靥幚頃?dǎo)致膜性能下降且不可恢復(fù)。
短期保存適用于停運15d以下的系統(tǒng)，可采用每1～3d低壓沖洗的方法來保護反滲透設(shè)備。實踐發(fā)現(xiàn)，水溫20℃以上時，反滲透設(shè)備中的水存放3d就會發(fā)臭變質(zhì)，有大量繁殖。因此，建議水溫高于20℃時，每2d或1d低壓沖洗一次，水溫低于20℃時，可以每3d低壓沖洗一次，每次沖洗完后需關(guān)閉凈水設(shè)備反滲透裝置上所有進出口閥門。
長期停用保護適用于停運15d以上的系統(tǒng)，這時必須用保護液(殺菌劑)充入凈水設(shè)備反滲透裝置進行保護。常用殺菌劑配方(復(fù)合膜)為10(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、異噻唑啉酮20mg/L、亞硫酸氫鈉1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
3、反滲透膜化學(xué)清洗
在正常運行條件下，反滲透膜也可能被無機物垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染，這些物質(zhì)沉積在膜表面上會引起凈水設(shè)備反滲透裝置出力下降或脫鹽率下降、壓差升高，甚至對膜造成不可恢復(fù)的損傷，因此，為了恢復(fù)良好的透水和除鹽性能，需要對膜進行化學(xué)清洗。
一般3～12個月清洗一次，如果每個月不得不清洗一次，這說明應(yīng)該改善的預(yù)處理系統(tǒng)，調(diào)整的運行參數(shù)。如果1～3個月需要清洗一次，則需要提高設(shè)備的運行水平，是否需要改進預(yù)處理系統(tǒng)較難判斷。
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