電子行業(yè)純水系統(tǒng)設計總結

雷燕

摘 ? ?要：本文主要介紹了純水在電子行業(yè)中的應用及純水設備介紹，并總結了純水系統(tǒng)設計中注意事項，供讀者參考。

關鍵詞：純水系統(tǒng);膜處理;電子

1 ?引言

在電子制程工藝中，水中物質的增加就會導致器件性能下降，成品率低，高品質純水制備系統(tǒng)是電子工業(yè)很重要的一部分。

2 ?電子半導體行業(yè)純水工藝特點

集成電路產量增加及結構變化要求相應的提高純水的水量及水質參數(shù)，現(xiàn)超純水水質要求已達到18MΩ·cm，并穩(wěn)定水質，連續(xù)產水。并且由于產線設備設計有擴充需求，在系統(tǒng)設備設計中應留有合理的余量。從設計到安裝調試產水周期短。壓縮從決策建廠到投產運行間的時間就是節(jié)省資源，減少投資。純水設備的模塊化將減少安裝、調試時間。

3 ?電子半導體行業(yè)純水系統(tǒng)

根據(jù)電子純水水質標準《電子級水國家標準 》有不同等級的純水，為達到純水各類水質標準，結合實際工程設計及個人對工程的理解，現(xiàn)總結如下：

達到EW-IV 水質，電阻率≥0.5MΩ·cm系統(tǒng)流程：自來水→砂濾器→碳濾器→一級反滲透機組→精過濾器→UV菌器→精過濾器→使用點。

達到EW-III 水質，電阻率≥12MΩ·cm系統(tǒng)流程：自來水→多介質過濾器→碳濾器→軟水器→一級反滲透機組→混床→UV菌器→精過濾器→使用點;自來水→多介質過濾器→碳濾器→軟水器→一級反滲透機組→EDI裝置→UV菌器→精過濾器→使用點。

達到EW-II 水質，電阻率≥15MΩ·cm（95%時間不低于13）系統(tǒng)流程：自來水→多介質過濾器→碳濾器→軟水器→二級反滲透機組→混床→UV殺菌器→精過濾器→使用點;自來水→多介質過濾器→碳濾器→軟水器→二級反滲透機組→EDI裝置→UV殺菌器→精過濾器→使用點。

4 ?純水常用設備介紹

4.1 ?多介質過濾器

多介質過濾器由無煙煤及石英沙組成，設計要點：罐體材質可以是Q235A內襯5mm防腐橡膠、不銹鋼304或FRP。多介質過濾器內部填裝粗砂、細沙和無煙煤。填料填裝規(guī)格及高度：石英砂粒度范圍0.35～0.5，0.5mm～0.8mm（32目～20目），0.8mm～1.2mm（20目～14目），1mm～2mm（16目～9目），2mm～4mm（9目～5目）， 無煙煤粒徑為0.8mm～1.8mm ，填裝高度1m～1.5m。集水花板上安裝集水頭，數(shù)量根據(jù)反洗所需水量及單個集水頭過水量計算。運行壓力<0.6MPa，工作溫度5℃～40℃，流速一般8m/h～10m/h設計，當進出口壓差在0.05MPa～0.07MPa時就必須進行反洗，反洗流量為進水流量的1.5倍～2倍，在實際運行中采用水洗、汽洗分步運行。

4.2 ?碳濾器

碳濾器是由活性碳組成，以下是設備說明： 罐體材質同多介質。活性碳過濾器內部填裝果殼活性碳（8目～16目）及石英砂16目～9目或9目～5目.填裝高度1m～1.5m。集水花板上安裝有集水頭，數(shù)量根據(jù)所需水量及單個集水頭過水量計算。運行壓力<0.6MPa，工作溫度5℃～40℃，流速一般取8m/h～10m/h，當進出口壓差在0.057MPa～0.07MPa時就必須進行反洗。反洗流量為進水流量的1倍～1.5倍，反洗膨脹率控制在35%～50%。

4.3 ?軟水器

軟水器內包含酸性陽離子樹脂，對于鈉型樹脂，樹脂本體在鈉離子交換周期中均能吸收水中之硬度。以下是設備說明： 罐體材質同多介質。軟水器內部填Na型或H型陽離子交換樹脂。進水端和花板上安裝集水頭，數(shù)量根據(jù)所需水量及單個集水頭過水量計算。運行壓力<0.6MPa，工作溫度5℃～40℃，流速一般取15m/h～25m/h Na型樹脂再生，鹽液濃度控制在5%～10%，飽和鹽液濃度為26%，再生流速4m/h～6m/h。

4.4 ?混床

陰、陽樹脂按比例裝填在同一個交換器內，由于陰、陽樹脂緊密接觸，就好象許多微型陽床和陰床串聯(lián)在一起，反復進行多次脫鹽。交換反應能進行到底，所以出水純度高，水質穩(wěn)定。以下是設備說明：壓力容器罐有SUS316L、碳鋼襯膠、FRP玻璃鋼等運行壓力<0.6MPa，工作溫度5℃～40℃，初級混床流速按20m/h～40m/h、精混床流速按40m/h～60m/h、拋光混床流速按60m/h～80m/h設計。反洗分層流速10m/h左右，反洗時間15分鐘。當樹脂交換能力消耗殆盡時，通常采用硫酸（H2SO4）或鹽酸（HCl）再生陽樹脂，NaOH再生陰離子。 混床再生后需空氣混合，一般空氣壓力1kg/cm2～1.5kg/cm2，空氣量2m3/m2·min～3m3/m2·min。

4.5 ?RO反滲透機組

經超濾處理過的水進入RO系統(tǒng)，對于RO系統(tǒng)設計注意點：離心泵產生高壓，高壓泵前壓力為1kg/cm2≤P≤3kg/cm2，并裝低壓保護開關設為1kg/cm2，泵出水壓力及RO進水壓力≤15kg/cm2。RO膜殼多為不銹鋼和玻璃鋼兩種，設備應安裝于室內。RO去除率不同廠牌略有不同，一級反滲透膜產水電導率一般控制在20μs/cm內，有的也控制在10μs/cm內;二級參照歐盟標準控制在4.3μs/cm。RO膜通量可以通過控制壓力和溫度參數(shù)來調節(jié)，多數(shù)膜可以按照溫度每升高1℃水通量增加1%計算，膜的操作溫度范圍在4℃～45℃，冬季為了保證產水量需加換熱器。膜沖洗有快速沖洗跟化學清洗，化學清洗系統(tǒng)應考慮冬季清洗加熱情況。沖洗進水壓力≤3kg/cm2，進出水壓力差≤2kg/cm2。膜元件滲透水側壓力不得高于濃縮水側壓力0.03MPa，背壓比正壓過高更有危害。

5 ?純水常用設備閥件控制操作

以下圖紙及列表中表示純水常用設備流程、配管示意及閥件控制說明，現(xiàn)總結列出：

總之純水技術的成熟，使得設備模塊化，系統(tǒng)流程設計標準化。現(xiàn)在純水工程，主要考驗施工管理經驗，純水系統(tǒng)控制運行穩(wěn)定上。純水系統(tǒng)利潤增長點需放在物料成本，運行成本，系統(tǒng)回收率，安全穩(wěn)定上。

參考文獻：

[1] 聶惟國，李防震.全膜法水處理技術在燃煤過熱蒸汽注汽鍋爐補給水處理中的應用[J].石油天燃氣學報，2010.