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(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(jī)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(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(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(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
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(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(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(jī)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(jī)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(jìn)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(yùn)行。
2.紫外線殺菌：波長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。
4.二級反滲透： 采用復(fù)合(TFC)膜的二級反滲透可去除高達(dá)95％ 以上的各種離子和有機(jī)物。
5.中間水箱：儲存二級反滲透產(chǎn)水，充普通氮氣，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：加真空氮氣吹掃的膜脫氣裝置可保證產(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(jī)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)口反滲透膜，保障品質(zhì)，維護(hù)中科治水聲譽(yù)；
2. 嚴(yán)格根據(jù)用戶的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)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(yuǎn)**。
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(bǔ)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(jī)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(dá)到回用的要求；
重金屬回用：對各種含重金屬污水進(jìn)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）。

反滲透純凈水設(shè)備的設(shè)計特點
1、通過對水的壓力達(dá)到對水的深層過濾。反滲透純凈水設(shè)備除了包括一般的過濾器之外，還具有精細(xì)過濾器、顆粒活性炭過濾器和壓縮活性炭過濾器。精細(xì)過濾器具有比一般過濾器更精細(xì)的過濾功能，能更好地過濾水中的雜質(zhì)。正如我們所知道的，活性炭具有良好地對異味、雜質(zhì)的吸附過濾功能，反滲透式純凈水設(shè)備運(yùn)用雙重活性炭過濾器實現(xiàn)了對原水的深層過濾加工，提高了設(shè)備的過濾效率。同時，通過增加水的壓力來增強(qiáng)過濾能力也是一種創(chuàng)新。
2、反滲透純凈水設(shè)備的核心是反滲透膜的應(yīng)用。反滲透膜是一種孔徑極小的過濾膜，利用這種膜可以實現(xiàn)對原水的超精細(xì)過濾，同時可以把水分成較高濃度和低濃度。較高濃度的水可以被循環(huán)再利用，低濃度水就是純凈水，可以供人使用。
主要用途
1、制取電子工業(yè)生產(chǎn)如顯像管玻殼、顯像管、液晶顯示器、線路板、計算機(jī)硬盤、集成電路芯片、單晶硅半導(dǎo)體等工藝所需的純水、高純水；
2、制取熱力、火力發(fā)電鍋爐，廠礦企業(yè)中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水；
3、制取工業(yè)所需的大輸液、劑、藥劑、生化制品純水、無菌水及透析用純水等；
4、制取飲料（含酒類）行業(yè)的飲用純凈水、蒸餾水、礦泉水，酒類釀造水和勾兌用純水；
5、海水、苦咸水制取生活用水及飲用水；
6、制取電鍍工藝用去離子水；電池（蓄電池）生產(chǎn)工藝的純水；汽車、家用電器、建材產(chǎn)品 　表面涂裝、清洗沌水；鍍膜玻璃用純水；紡織印染工藝所需的除硬除鹽水；
7、石油化工業(yè)如化工反應(yīng)冷卻水；化學(xué)藥劑、化肥及精細(xì)化工、化妝品制造過程用工藝純水；
8、賓館、樓宇、社區(qū)機(jī)場房產(chǎn)物業(yè)的供水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及游泳池水質(zhì)凈化；
9、線路板、電鍍、電子工業(yè)廢水處理及回用；
10、生活、、制革、印染、造紙工業(yè)廢水及垃圾滲瀝液的處理；

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。中空纖維外徑0.4-2.0mm，內(nèi)徑0.3-1.4mm，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(dá)，截留分子量可達(dá)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。超濾是動態(tài)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(yùn)行。
超濾技術(shù)的應(yīng)用：
早期的工業(yè)超濾應(yīng)用于廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術(shù)的發(fā)展，如今超濾膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很廣，主要包括生活飲用水、食品工業(yè)、飲料工業(yè)、乳品工業(yè)、生物發(fā)酵、生物、化工、生物制劑、制劑、、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收以及環(huán)境工程等等。
超濾設(shè)備的優(yōu)點：
A、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(jī)膜元件，從而確保截留性能和膜通量。
B、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。
C、處理過程無相變，對物料中組成成分無任何不良影響，且分離、純化、濃縮過程中始終處于常溫狀態(tài)，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，完全避免了高溫對生物活性物質(zhì)破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質(zhì)及營養(yǎng)成分。
D、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(yùn)行費用低，能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
E、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(hù)簡便，工人勞動強(qiáng)度低。
F、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。G.控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進(jìn)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(yùn)行。
中空纖維超濾膜在使用中應(yīng)注意事項：
A、過濾系統(tǒng)要定期滅菌。 超濾膜可以截留，但不可以殺死，截留率再好的超濾膜也不能長期保證干凈區(qū)不長一個，有就可能大量繁殖。直接影響到透過水質(zhì)，譬如有的礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌團(tuán)，主要是系統(tǒng)被霉菌污染所致。因此，必須定期對周轉(zhuǎn)環(huán)境及過濾系統(tǒng)進(jìn)行定期滅菌，滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定，對于城市普通自來水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作為供給水源時，滅菌周期更短。滅菌藥品可用500～1000mg/L次氯酸鈉溶液或1%過氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時即可。
B、由于每根超濾組件在出廠前加入保護(hù)液，使用前要徹底沖洗組件中的保護(hù)液，先用低壓（0.1MPa）給水沖洗1小時，然后再用高壓（0.2MPa）給水沖洗1小時，無論低壓還是高壓沖洗時，系統(tǒng)的產(chǎn)水排放閥均應(yīng)全部打開。在使用產(chǎn)水時，應(yīng)檢查并確認(rèn)產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。
C、超濾組件要輕拿輕放，并注意保護(hù)，由于超濾組件是精密器材，所以在使用安裝時要小心，要輕拿輕放，更不能甩壞。組件若停用，要先用清水沖洗干凈后，加0.5%水溶液進(jìn)行消毒滅菌，并密封好。如冬天組件還要進(jìn)行防凍處理，否則組件可能報廢。
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