在日常生活中，我們經(jīng)常見到水壺用久后內(nèi)壁會(huì)有水垢生成。這是什么原因呢？原來(lái)在我們?nèi)∮玫乃泻胁簧贌o(wú)機(jī)鹽類物質(zhì)，如鈣、鎂鹽等。這些鹽在常溫下的水中肉眼無(wú)法發(fā)現(xiàn)，一旦它們加溫煮沸，便有不少鈣、鎂鹽以碳酸鹽形成沉淀出來(lái)，它們緊貼壺壁就形成水垢。我們通常把水中鈣、鎂離子的含量用“硬度”這個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。硬度1度相當(dāng)于每升水中含有10毫克氧化鈣。低于8度的水稱為軟水，高于17度的稱為硬水，介于8～17度之間的稱為中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是軟水，泉水、深井水、海水都是硬水。
工作原理
水的硬度主要由其中的陽(yáng)離子：鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)離子構(gòu)成。當(dāng)含有硬度的原水通過交換器的樹脂層時(shí)，水中的鈣、鎂離子被樹脂吸附，同時(shí)釋放出鈉離子，這樣交換器內(nèi)流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水當(dāng)樹脂吸附鈣、鎂離子達(dá)到一定的飽和度后，出水的硬度，此時(shí)軟水器會(huì)按照預(yù)定的程序自動(dòng)進(jìn)行失效樹脂的再生工作，利用較高濃度的溶液(鹽水)通過樹脂，使失效的樹脂重新恢復(fù)至鈉型樹脂。

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(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，一個(gè)晶片與超純水的接觸超過35次，在任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生供水中斷或者水質(zhì)不合格都會(huì)影響晶片的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品的報(bào)廢。水處理之家網(wǎng)認(rèn)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(jiǎn)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(xì)講解205T/H的超大型超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工藝流程、超純水供水網(wǎng)管設(shè)計(jì)等。
對(duì)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(duì)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(shí)會(huì)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(jì)的過程就是在滿足水質(zhì)要求的前提下尋找一個(gè)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(duì)各種雜質(zhì)的去除效率。對(duì)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(jì)特點(diǎn)
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(jí)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(jì)必不可缺的一部分。一般而言，經(jīng)工藝機(jī)臺(tái)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(duì)性地設(shè)計(jì)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(dá)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(yùn)行成本也越高。本系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)充分考慮到工程水質(zhì)要求高，水量超過250噸小時(shí)的特點(diǎn)，各部分的設(shè)計(jì)兼顧經(jīng)濟(jì)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(lái)水—加藥—多介質(zhì)過濾器—常壓脫氣塔—換熱器—10μm過濾器—一級(jí)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(jí)反滲透—中間水箱—去有機(jī)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(jī)物紫外線—拋光床—超濾系統(tǒng)—輸送管網(wǎng)—用水點(diǎn)
四、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tuán)，而NaCl0具有殺菌，分解有機(jī)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(duì)本工程大水量的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)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(shí)使用熱交換器加熱反滲透進(jìn)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(hù)反滲透膜。
5.一級(jí)反滲透：反滲透對(duì)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(jì)用于一級(jí)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(zhǎng)膜的壽命。
6.預(yù)處理水箱：儲(chǔ)存一級(jí)反滲透產(chǎn)水，收集工藝機(jī)臺(tái)使用過的回收純水。
7.活性炭過濾器：表面具有無(wú)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(jī)物，并通過反沖洗再生。
8.離子交換塔：離子交換塔包括陽(yáng)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(yáng)離子，降低電導(dǎo)率而設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)一步純化預(yù)處理水，保證水質(zhì)離子交換樹脂定時(shí)用酸堿再生后可反復(fù)使用。
初級(jí)制水：
1.去離子水箱：儲(chǔ)存去離子水，調(diào)節(jié)和平衡預(yù)處理系統(tǒng)和初級(jí)制水系統(tǒng)的運(yùn)行。
2.紫外線殺菌：波長(zhǎng)254nm的紫外線燈可達(dá)到殺菌的作用。
3.1um過濾器：過濾顆粒雜質(zhì)，保護(hù)反滲透膜。
4.二級(jí)反滲透： 采用復(fù)合(TFC)膜的二級(jí)反滲透可去除高達(dá)95％ 以上的各種離子和有機(jī)物。
5.中間水箱：儲(chǔ)存二級(jí)反滲透產(chǎn)水，充普通氮?dú)?，隔絕空氣，以保護(hù)水質(zhì)不受污染。
6.去有機(jī)物紫外線： 波長(zhǎng)1 85mm 的紫外線燈可分解有機(jī)物至二氧化碳和水。
7.混床：不同于離子交換塔中陰陽(yáng)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(dá)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(hù)膜脫氣裝置的脫氣膜不受損害。
9.膜脫氣裝置：加真空氮?dú)獯祾叩哪っ摎庋b置可保證產(chǎn)水中溶氧達(dá)到小于lppb的要求，與早期的真空氮?dú)獯祾叩奶盍纤啾龋哂忻摎饴矢?，占空間小，節(jié)省氮?dú)獾膬?yōu)點(diǎn)。

工藝流程及單元功能說(shuō)明
一、預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理系統(tǒng)包括原水泵、石英砂過濾器、活性炭過濾器。
原水通過原水泵加壓后，依次進(jìn)入石英砂過濾器和活性炭過濾器，去除水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、鐵銹、余氯，減輕反滲透膜的負(fù)擔(dān)，使反滲透膜免受污染。
二、反滲透系統(tǒng)
反滲透系統(tǒng)主要包括保安過濾器、高壓泵和反滲透膜組件。
預(yù)處理出水首先通過保安過濾器，截留細(xì)小微粒及活性碳本身破碎而產(chǎn)生的細(xì)小顆粒，以確保進(jìn)入反滲透膜組件的水質(zhì)符合要求。保安過濾器外殼材質(zhì)為不銹鋼材料，內(nèi)裝精度為5微米的PP棉濾芯。
保安過濾器的出水經(jīng)高壓泵送入反滲透膜組件中，反滲透膜是整個(gè)反滲透設(shè)備的核心部分。在壓力驅(qū)動(dòng)下借助于反滲透膜的選擇截留作用將原水中的無(wú)機(jī)離子、、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品水。
三、電氣系統(tǒng)
1.系統(tǒng)自動(dòng)控制
原水箱液位控制：當(dāng)原水箱缺水時(shí)整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，原水箱水位恢復(fù)后系統(tǒng)又恢復(fù)正常運(yùn)行。
2.石英砂過濾器、活性炭過濾器自動(dòng)沖洗控制：當(dāng)石英砂或活性炭需要沖洗時(shí)，多路閥微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)自動(dòng)沖洗程序，自動(dòng)頭將水路切換至反沖洗狀態(tài)，過濾器自動(dòng)進(jìn)行反沖洗。
3.反滲透膜沖洗控制：在每次啟動(dòng)制水前和產(chǎn)水箱水滿時(shí)，內(nèi)系統(tǒng)能自動(dòng)打開沖洗電磁閥，對(duì)反滲透膜進(jìn)行自動(dòng)沖洗。
4. 純水箱液位控制：當(dāng)純水箱水滿時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)停機(jī)，當(dāng)純水箱缺水時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)開機(jī)制水。
5. 低壓開關(guān)保護(hù)：當(dāng)高壓泵前缺水，水低壓低于0.05MPa（可設(shè)定）時(shí)保護(hù)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，高壓泵停機(jī)，以防止高壓泵缺水干轉(zhuǎn)而燒毀。
6. 高壓開關(guān)保護(hù)：當(dāng)高壓泵后出現(xiàn)高壓，水低壓高于1.2MPa（可設(shè)定）時(shí)保護(hù)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，高壓泵停機(jī)，以防止系統(tǒng)超高壓而發(fā)生危險(xiǎn)或事故。
四、反滲透純凈水設(shè)備的主要特點(diǎn) 
    1.采用進(jìn)口反滲透膜，脫鹽率高，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行成本低廉； 
    2.采用全自動(dòng)預(yù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作； 
    3.采用進(jìn)口增壓泵，率低噪音，穩(wěn)定可靠； 
    4.在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化，保障水質(zhì)安全； 
    5.全自動(dòng)電控程序，還可選配觸摸屏操作，使用方便； 
    6.切合當(dāng)?shù)厮|(zhì)的個(gè)性化設(shè)計(jì)，滿足需求 
五、反滲透凈化水設(shè)備適用范圍 
    1.純凈水生產(chǎn)廠純凈水制備 
    可配備海揚(yáng)水處理公司生產(chǎn)的全自動(dòng)灌裝機(jī)，組成全自動(dòng)桶裝水/瓶裝水生產(chǎn)線 。 
    2.食品行業(yè)原料配制用水 
    如添加劑的勾兌、配料、湯料或汁液的配比等，可改善口感、抑制有機(jī)物滋生，提高產(chǎn)品保存期限 
    乳品、飲料、制酒行業(yè)用水制備 
    建議采用雙級(jí)反滲透裝置，防止因水中異物導(dǎo)致口感不佳，限度的提高產(chǎn)品品質(zhì)，抑制有機(jī)物滋生，提高產(chǎn)品保存期限 
   3. 乳品、飲料、制酒行業(yè)用水制備 
    建議采用雙級(jí)反滲透裝置，防止因水中異物導(dǎo)致口感不佳，限度的提高產(chǎn)品品質(zhì)，抑制有機(jī)物繁殖，提高產(chǎn)品保存期限 
    4.化工行業(yè)用水 
    用于化工原料液的配比，化工產(chǎn)品制造，化工循環(huán)水等，有效防止因水中離子超標(biāo)而造成的附加化學(xué)反應(yīng)和品質(zhì)偏差 
    5.電力行業(yè)鍋爐用水 
    用于鍋爐補(bǔ)給水，火力發(fā)電鍋爐、廠礦中低壓鍋爐動(dòng)力系統(tǒng)的補(bǔ)給水，提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 
    6.海水、苦咸水淡化飲用 
    用于海島、艦船、海上鉆進(jìn)平臺(tái)、苦咸水地區(qū)的水源淡化，使之達(dá)到直接生飲標(biāo)準(zhǔn)。 
    7.養(yǎng)殖、園藝給水 
    用于畜牧養(yǎng)殖行業(yè)，苦咸水淡化，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，防止因水質(zhì)問題引起的各種疾病。也用于園藝 
    培育中的培養(yǎng)育種等，提高生物活性。

反滲透純水設(shè)備用于制藥機(jī)械加工用水，該設(shè)備主要采用反滲透技術(shù)和EDI技術(shù)，有效去除原水中的膠體、微生物、懸浮物、有機(jī)離子、等雜質(zhì)，出水電阻率可以達(dá)到18兆歐以上，完全滿足制藥機(jī)械加工用水需求。
工藝設(shè)計(jì)
原水→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級(jí)反滲透機(jī)→中間水箱→中間水泵→EDI系統(tǒng)→微孔過濾器→用水點(diǎn)
設(shè)備特點(diǎn)
放置位置要求：
1.系統(tǒng)四周應(yīng)留有足夠空間用以連接水管、電源和更換耗材。
2.機(jī)器請(qǐng)安裝在靠近水源、電源和水槽的位置。
水源要求：
1.以自來(lái)水為水源的系統(tǒng)，要求進(jìn)水壓力要符合設(shè)備要求，進(jìn)水管徑不得小于規(guī)定尺寸。(如果壓力較低將導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、如果壓力較高將可能導(dǎo)致系統(tǒng)漏水。)
2.需考慮進(jìn)水的硬度，如硬度較高，需首先對(duì)進(jìn)水進(jìn)行軟化處理。
3.以純化水為水源的系統(tǒng)，要求進(jìn)水的TDS值需小于20PPM。化工行業(yè)中的高純水主要應(yīng)用于電池行溶劑用純水、化學(xué)分析、化工材料、產(chǎn)品清洗、物質(zhì)的分離、濃縮、提純，廢物回收等場(chǎng)合的用水，對(duì)于水質(zhì)要求相對(duì)來(lái)說(shuō)不是太高，純水電導(dǎo)率從0.1uS/cm-20uS/cm就基本上能滿足要求。我們公司可根據(jù)客戶對(duì)水質(zhì)的具體要求，采用反滲透，離子交換，EDI等超純水生產(chǎn)工藝的不同組合，生產(chǎn)出即經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又能滿足客戶要求的純水設(shè)備。
超純水傳統(tǒng)的制備工藝通常是采用離子交換樹脂進(jìn)行制取，但采用離子交換樹脂通常需要經(jīng)常性的進(jìn)行樹脂再生，即耗費(fèi)物力又浪費(fèi)人工，我們公司經(jīng)過多年實(shí)踐，同時(shí)結(jié)合較新的膜分離技術(shù)，常采用反滲透加離子交換系統(tǒng)(或EDI)相結(jié)合用來(lái)制備超純水，該工藝與傳統(tǒng)工藝相比具有運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)(離子交換器的再生周期延長(zhǎng))，運(yùn)行可靠。與較新工藝相比具有造價(jià)低，耗材易得的優(yōu)點(diǎn)。反滲透工藝技術(shù)，可靠。
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