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電子行業(yè)用水簡介
作者：成都洪拓來源：成都洪拓發(fā)布時間：2015-04-26
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，在高精度產(chǎn)品（如硬盤、液晶顯示器）及高純度藥劑（如電子級磷酸）的生產(chǎn)過程中，對于水質(zhì)的要求越來越高，超純水成為影響產(chǎn)品質(zhì)量最關(guān)鍵的因素之一。
下圖為我公司一套15噸/小時超純水設(shè)備的現(xiàn)場：
![\"圖片21.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/5516a6d56c9df2d77834566b5ce5517e.jpg\")
超純水系統(tǒng)能將原水中的雜質(zhì)（包括離子、微粒、硅、有機碳和溶解氣體等）降至1μg/l以下，接近水的理論電阻率——18.24MΩ·cm。
我公司擁有很多大型超純水系統(tǒng)設(shè)計和施工經(jīng)驗，其最終用戶包括京東方、旭虹光電、興福電子、光為綠能等電子行業(yè)的知名企業(yè)。
下圖為制取18.2MΩ·cm超純水的工藝流程：
![\"QQ圖片20150427232601.png\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-27/28be922b47d994d4cc878c1391d20a6a.png\")
備注：本工藝流程常用于芯片、液晶顯示器、太陽能多晶硅等行業(yè)，根據(jù)用戶對TOC、溶解氧等指標的特殊需要，可以增加TOC降解器、脫氣膜等配件。
典型業(yè)績介紹：
四川旭虹光電科技有限公司
![\"2.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/122494cd8930a37c7bf0abac251a5ad2.jpg\")
項目簡介：
本項目采用的工藝為絮凝劑添加裝置+石英砂過濾+活性炭過濾+阻垢劑添加裝置+板式換熱器+雙級反滲透+EDI+TOC降解器+拋光混床，設(shè)備產(chǎn)水達到《電子級水國家標準GB/T 1144.6.1-1997》EW-Ⅰ級，設(shè)備產(chǎn)水用于液晶玻璃基板的生產(chǎn)。
備注:
由于甲方所選用的鍋爐為余熱鍋爐,無法提供足夠的熱水或蒸汽來提升冬季的原水溫度.故我公司在設(shè)計時,為客戶專門研發(fā)了一套低溫平衡系統(tǒng),使系統(tǒng)的運行溫度降低到11℃,大大降低了冬季時系統(tǒng)的蒸汽使用量,使設(shè)備運行成本降低了40%,贏得了客戶的贊譽.
常見工藝流程介紹：
1．采用雙級反滲透+EDI，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→一級反滲透機→PH調(diào)節(jié)→中間水箱→第二級反滲透→EDI給水箱→中間水泵→微孔過濾器→EDI系統(tǒng)→終端超濾→用水點
產(chǎn)水品質(zhì)：電阻率≥15MΩ.cm
2.采用雙級反滲透+EDI+拋光混床，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→一級反滲透機→PH調(diào)節(jié)→中間水箱→第二級反滲透→EDI給水箱→中間水泵→微孔過濾器→EDI系統(tǒng)→拋光混床→終端超濾→用水點
產(chǎn)水品質(zhì)：電阻率≥18MΩ.cm
3．采用單級反滲透+混床，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→一級反滲透→混床系統(tǒng)→精密過濾器→用水點
產(chǎn)水品質(zhì)：電阻率≥5MΩ.cm
4.采用兩級反滲透+混床方式，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→第一級反滲透 →PH調(diào)節(jié)→中間水箱→第二級反滲透→二級反滲透產(chǎn)水箱→混床供水泵→混床→純水箱→供水泵→微孔過濾器→用水點
產(chǎn)水品質(zhì)：電阻率≥10MΩ.cm
備 注：
1. 多介質(zhì)過濾器部分可以用盤式過濾器/自清洗過濾器+超濾裝置替換，以便節(jié)約設(shè)備占地空間，同時提高預(yù)處理產(chǎn)水品質(zhì)，延長反滲透膜的使用壽命。
2. 根據(jù)客戶對超純水中總有機碳、微粒、溶解氧、硼等雜質(zhì)的具體要求，可以在上述流程中增加TOC降解器、電子級超濾、脫氣膜、除硼樹脂等配件。
常見工藝優(yōu)劣勢比較：
目前制備電子行業(yè)用超純水的工藝基本上是以上四種，其余的工藝流程大都是在以上四種基本工藝流程的基礎(chǔ)上進行不同組合搭配衍生而來?，F(xiàn)將他們的優(yōu)缺點分別列于下面：
1.采用單級/雙級反滲透+混床工藝：
優(yōu)點：初期投資少，故障發(fā)生率低，維修方便，維護費用低；
缺點：對水中有機物、溶解氧等雜質(zhì)的去除效果很差。必須定期對樹脂進行再生，操作難度較大。樹脂再生消耗大量酸堿，導(dǎo)致運行成本高，且污染環(huán)境。
2.采用雙級反滲透+EDI的工藝：
優(yōu)點：去除全部的細菌、病毒、膠體、大分子有機物和微粒等雜質(zhì)，離子去除效果達到≤1ppb級別，產(chǎn)水電阻率≥15MW×cm；全自動運行，可24小時不間斷工作，水質(zhì)穩(wěn)定無波動，綜合運行成本低，無污染物排放。
缺點:初期投資相對較高。
這是目前制取純水最經(jīng)濟、最環(huán)保的制備工藝，其產(chǎn)水高品質(zhì)和工作穩(wěn)定性已經(jīng)在大量的實踐中得到檢驗。
我們公司生產(chǎn)的純水設(shè)備特點：
我公司在純水設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試方面有多年的從業(yè)經(jīng)驗，可根據(jù)用戶的原水情況、現(xiàn)場情況、投資預(yù)算、設(shè)備自動化程度要求和最終產(chǎn)水品質(zhì)要求等，為用戶提供最佳的配置。
關(guān)鍵部件介紹
1) 反滲透部分：此部分主要作用是去除水中絕大多數(shù)的鹽類、有機物、膠體、細菌和病毒，反滲透部分產(chǎn)水品質(zhì)通?？梢赃_到電阻率≥0.5MΩ.cm,為了保證系統(tǒng)在原水較惡劣的情況下仍然能夠提供高品質(zhì)的產(chǎn)水，同時延長EDI和拋光混床系統(tǒng)的使用壽命，我公司生產(chǎn)的超純水系統(tǒng)反滲透部分均為雙級反滲透；
2) TOC脫除器：采用185nm的紫外線將有機物降解，降解產(chǎn)物為CO2和水，以達到降低總有機碳含量的目的；
![\"3.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/25a91a1154c3b0bbcd0274eb9f184dbb.jpg\")
3) 脫氣系統(tǒng)：此部分主要起到脫除水中溶解氣體——尤其是溶解氧和二氧化碳，通過兩級或三級脫氣，可以將水中的溶解氧含量降低到小于1μg/L；下圖為脫氣膜工作原理圖：
![\"4.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/02ac9dfae4d7191b1a2227925d973514.jpg\")
4) EDI:又稱連續(xù)電除鹽技術(shù),這一新技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換裝置，生產(chǎn)出電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水，并且產(chǎn)水品質(zhì)穩(wěn)定，無需酸堿再生，操作和維護簡單;下圖為EDI工作原理圖：
![\"5.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/827c189231fd09931cf781cb6eb749a0.jpg\")
下表是西門子Ionpure EDI模塊的工作參數(shù)：
|
操作參數(shù)
|
|
|
回收率
|
90-95%
|
|
最大允許進水壓力
|
7bar(100psi)
|
|
最高允許進水溫度
|
45℃(113°F)
|
|
名義流量時的壓降范圍
|
1.4-2.1bar(20-30psi)
|
|
產(chǎn)水水質(zhì)
|
|
|
產(chǎn)水電阻率
|
>16MΩ.cm
|
|
說明:實際性能可以用Ionpure的IP-Pro 設(shè)計軟件確定
|
|
|
硅(SiO2)去除率
|
90-99%，取決于進水條件
|
|
氯化鈉（NaCl）去除率
|
大于99.9%，最終含量<3ppb
|
5) 拋光混床系統(tǒng)：用于去除EDI產(chǎn)水中殘余的微量離子及弱電解質(zhì)，其產(chǎn)水電阻率可達到18.2MW×cm。拋光混床是通過使用一種專門為最高級別的超純水精處理而設(shè)計的拋光樹脂，這種樹脂具有高交換容量、充分再生、無化學(xué)析出的特點。從而能夠很好地去除水中的微量離子，同時不會使不斷運行的超純水系統(tǒng)增加雜質(zhì)；
目前所采用的拋光樹脂多為美國陶氏公司生產(chǎn)的MR-450UPW,其具體參數(shù)請見下表：
![\"2.png\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-05-04/28db1ae64d3795bd93d83225996b9891.png\")
6) 混床系統(tǒng)：混床離子交換除鹽，就是把陰陽離子交換樹脂放在同一交換器中，運行前，先把它們分別再生成OH- 型和H+ 型，然后混合均勻。所以混床可以看作由許許多多陰陽樹脂交錯排列而組成的多級式復(fù)床。在混床中，由于運行時陰陽樹脂是相互混勻的，所以其陰陽離子交換反應(yīng)幾乎是同時進行的?；蛘哒f，水中陽離子交換和陰離子交換是多次交錯進行的。因此，經(jīng)陽離子交換所產(chǎn)生的H+和經(jīng)陰離子交換所產(chǎn)生的OH—都不會累積起來，而是馬上互相中和生成H2O。這就使交換反應(yīng)進行得非常徹底，出水水質(zhì)很好?；齑仓袠渲Ш?，應(yīng)先將兩種樹脂分離，然后分別進行再生和清洗。再生清洗后，再將兩種樹脂混合均勻，又投入使用。
7) 氮封水箱和輸送管路：氮封水箱和輸送管路的材質(zhì)極大的影響超純水的品質(zhì)，為了防止水箱和管路大量析出離子和細菌繁殖，水箱和管路的材質(zhì)建議采用PVDF或Clean PVC。
行業(yè)標準：
美國ASTM電子級半導(dǎo)體工業(yè)用水要求
|
|
Type E-1
|
Type E-1.1
|
Type E-1.2
|
Type E-2
|
Type E-3
|
Type E-4
|
|
線寬 （μm）
|
1.0-1.5
|
0.5-0.25
|
0.25-0.18
|
5.0-1.0
|
>5.0
|
/
|
|
電阻率MΩ.cm
（25℃）
|
18.2
|
18.2
|
18.2
|
17.5
|
12
|
0.5
|
|
內(nèi)毒素（EU/ml）
|
0.03
|
0.03
|
0.03
|
0.25
|
/
|
/
|
|
總有機碳 （μg/L）
|
5
|
2
|
1
|
50
|
300
|
1000
|
|
溶解氧 （μg/L）
|
1
|
1
|
1
|
/
|
/
|
/
|
|
蒸發(fā)殘渣 （μg/L）
|
1
|
0.5
|
0.1
|
/
|
/
|
/
|
|
空間環(huán)境檢測儀測試顆粒/L
|
||||||
|
0.1-0.2 （μm）
|
1000
|
1000
|
200
|
/
|
/
|
/
|
|
0.2-0.5 （μm）
|
500
|
500
|
100
|
3000
|
/
|
/
|
|
0.5-1 （μm）
|
50
|
50
|
1
|
/
|
10000
|
/
|
|
1.0 （μm）
|
/
|
/
|
/
|
/
|
/
|
100000
|
|
在線檢測儀測試顆粒/L
|
||||||
|
0.05-0.1（μm）
|
500
|
500
|
100
|
/
|
/
|
/
|
|
0.1-0.2 （μm）
|
300
|
300
|
50
|
/
|
/
|
/
|
|
0.2-0.3（μm）
|
50
|
50
|
20
|
/
|
/
|
/
|
|
0.3-0.5（μm）
|
20
|
20
|
10
|
/
|
/
|
/
|
|
>0.5 （μm）
|
4
|
4
|
1
|
/
|
/
|
/
|
|
細菌
|
||||||
|
個/100ml
|
1
|
1
|
1
|
/
|
/
|
/
|
|
個/1L
|
1
|
1
|
0.1
|
10
|
10000
|
100000
|
|
全硅 （μg/L）
|
3
|
0.5
|
0.5
|
10
|
50
|
1000
|
|
溶解性硅 （μg/L）
|
1
|
0.1
|
0.05
|
/
|
/
|
/
|
|
離子和金屬 （μg/L）
|
||||||
|
銨（NH4+）
|
0.1
|
0.1
|
0.05
|
/
|
/
|
/
|
|
溴（Br-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
/
|
/
|
/
|
|
氯（Cl-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
10
|
1000
|
|
氟（F-）
|
0.1
|
0.05
|
0.03
|
/
|
/
|
/
|
|
硝酸根（NO3-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
5
|
500
|
|
亞硝酸根（NO2-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
/
|
/
|
/
|
|
磷酸根（PO43-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
5
|
500
|
|
硫酸根（SO42-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
5
|
500
|
|
鋁（Al3+）
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
/
|
/
|
/
|
|
鋇（Ba2+）
|
0.05
|
0.02
|
0.001
|
/
|
/
|
/
|
|
硼
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
/
|
/
|
/
|
|
鈣（Ca2+）
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
鉻
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
銅（Cu2+）
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
1
|
2
|
500
|
|
鐵（Fe3+）
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
鉛（Pb2+）
|
0.05
|
0.03
|
0.005
|
/
|
/
|
/
|
|
鋰(Li+)
|
0.05
|
0.02
|
0.003
|
/
|
/
|
/
|
|
鎂(Mg2+)
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
錳
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
鎳
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
1
|
2
|
500
|
|
鉀(K+)
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
2
|
5
|
500
|
|
鈉(Na+)
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
1
|
5
|
1000
|
|
鍶(Sr2+)
|
0.05
|
0.02
|
0.001
|
/
|
/
|
/
|
|
鋅(Zn2+)
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
1
|
2
|
500
|
注：集成度（DRAM）64M位，其線寬0.35（μm）；16M位線寬0.5（μm）。