[精編]《安全環(huán)境-環(huán)保技術(shù)》之膜技術(shù)在電子工業(yè)純水制造中的應(yīng)用

1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請(qǐng)告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識(shí)。膜技術(shù)在電子工業(yè)純水制造中的應(yīng)用 一、純水在電子元器件生產(chǎn)中的作用純水在電子工業(yè)主要是電子元器件生產(chǎn)中的重要作用日益突出，純水水質(zhì)已成為影響電子元器件產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成品率及生產(chǎn)成本的重要因素之一，水質(zhì)要求也越來越高。在電子元器件生產(chǎn)中，高純水主要用作清洗用水及用來配制各種溶液、漿料，不同的電子元器件生產(chǎn)中純水的用途及對(duì)水質(zhì)的要求也不同。在電解電容器生產(chǎn)中，鋁箔及工作件的清洗需用純水，如水中含有氯離子，電容器就會(huì)漏電。在電子管生產(chǎn)中，電子管陰極涂敷碳酸鹽，如其中混入雜質(zhì)，就會(huì)影響電子的發(fā)射，進(jìn)而影響電子管的放大性能

2、及壽命，因此其配液要使用純水。在顯像管和陰極射線管生產(chǎn)中，其熒光屏內(nèi)壁用噴涂法或沉淀法附著一層熒光物質(zhì)，是鋅或其他金屬的硫化物組成的熒光粉顆粒并用硅酸鉀粘合而成，其配制需用純水，如純水中含銅在8ppb以上，就會(huì)引起發(fā)光變色；含鐵在50ppb以上就會(huì)使發(fā)光變色、變暗、閃光跳躍；含有機(jī)物膠體、微粒、細(xì)菌等，就會(huì)降低熒光層強(qiáng)度及其與玻殼的粘附力，并會(huì)造成氣泡、條跡、漏光點(diǎn)等廢次品。在黑白顯像管熒光屏生產(chǎn)的12個(gè)工序中，玻殼清洗、沉淀、濕潤、洗膜、管頸清洗等5個(gè)工序需使用純水，每生產(chǎn)一個(gè)顯像管需用純水80kg1。液晶顯示器的屏面需用純水清洗和用純水配液，如純水中存在著金屬離子、微生物、微粒等雜質(zhì)，就會(huì)

3、使液晶顯示電路發(fā)生故障，影響液晶屏質(zhì)量，導(dǎo)致廢、次品。顯像管、液晶顯示器生產(chǎn)對(duì)純水水質(zhì)的要求見表1。表1 顯像管、液晶顯示器用純水水質(zhì)項(xiàng)目單位電阻率mcm(25t)細(xì)菌個(gè)/ml微粒個(gè)/mltocmg/lna+g/lk+g/lcug/lfeg/lzng/l黑白顯像管彩色顯像管液晶顯示器55551110(0.5)10(1)10(1)0.50.5110101010101081010101010101010在晶體管、集成電路生產(chǎn)中，純水主要用于清洗硅片，另有少量用于藥液配制，硅片氧化的水汽源，部分設(shè)備的冷卻水，配制電鍍液等。集成電路生產(chǎn)過程中的80%的工序需要使用高純水清洗硅片，水質(zhì)的好壞與集成電路的

4、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成品率關(guān)系很大。水中的堿金屬（k、na等）會(huì)使絕緣膜耐壓不良，重金屬（au、ag、cu等）會(huì)使pn結(jié)耐壓降低，族元素（b、al、ga等）會(huì)使n型半導(dǎo)體特性惡化，族元素（p、as、sb等）會(huì)使p型半導(dǎo)體特性惡化2，水中細(xì)菌高溫碳化后的磷（約占灰分的20-50%）會(huì)使p型硅片上的局部區(qū)域變?yōu)閚型硅而導(dǎo)致器件性能變壞3，水中的顆粒（包括細(xì)菌）如吸附在硅片表面，就會(huì)引起電路短路或特性變差。集成電路生產(chǎn)對(duì)純水水質(zhì)的要求見表2。表2 集成電路（dram）對(duì)純水水質(zhì)的要求456 集成電路（dram）集成度16k64k256k1m4m16m相鄰線距（m）42.21.81.20.80.5微粒直徑（

5、m）0.40.20.20.10.080.05個(gè)數(shù)（pcs/ml）10010020201010細(xì)菌（cfu/100ml）1005010510.5電阻率（s/cm，25）161717.5181818.2toc(ppb)1000500100503010do(ppb)500200100805010na+(ppb)110.80.50.10.1二、膜技術(shù)在純水制造中的應(yīng)用純水制造中應(yīng)用的膜技術(shù)主要有電滲析（ed）、反滲透（ro）、納濾（nf）、超濾（uf）、微濾（mf），其工作原理、作用等見表3。表3 純水制造中常用的膜技術(shù)膜組件名稱edronfufmf微孔孔徑5-50埃15-85埃50-1000埃（1m

6、）0.03-100m工作原理離子選擇透過性1.優(yōu)先吸附-毛細(xì)管理論2.氫鏈理論3.擴(kuò)散理論同左濾膜篩濾作用同左作用去除無機(jī)鹽離子 去除無機(jī)鹽離子，以及有機(jī)物、微生物、膠體、熱源、病毒等 去除二價(jià)、三價(jià)離子，m100的有機(jī)物，以及微生物、膠體、熱源、病毒等 去除懸濁物、膠體以及m6000的有機(jī)物去除懸濁物組件形式膜堆式 大多為卷式，少量為中空纖維同左 大多為中空纖維，少量為卷式 摺迭濾筒式工作壓力（mpa）0.03-0.31-40.5-1.50.1-0.50.05-0.5水回收率（%）50-8050-7550-8590-95100使用壽命（年）3-83-53-53-53-6個(gè)月水站位置除鹽工序除

7、鹽工序1.除鹽工序2.ro前的軟化 大多為純水站終端精處理，少數(shù)為ro前的預(yù)處理1.ro、nf、uf前的保安過濾(3-10m)2.離子交換后濾除樹脂碎片(1m)3.uv后濾除細(xì)菌死體(0.2或 0.45m)4.純水站終端過濾(0.03-0.45m) 與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有工藝簡單、操作方便、易于自動(dòng)控制、能耗小、無污染、去除雜質(zhì)效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別是幾種膜技術(shù)的配合使用，再輔之以其他水處理工藝，如石英砂過濾、活性炭吸附、脫氣、離子交換、uv殺菌等，為去除水中的各種雜質(zhì)，滿足日益發(fā)展的電子工業(yè)對(duì)高純水的需要，提供了有效而可靠的手段，而且也只有應(yīng)用了多種膜技術(shù)，才能生產(chǎn)出合格

8、、穩(wěn)定的高純水，才能生產(chǎn)出大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路（lsi、vlsi、ulsi），從而使計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、通訊、自動(dòng)控制等現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。值得一提的是：當(dāng)原水的含鹽量大于400mg/l時(shí)，純水制造的除鹽工序采用ro-離子交換工藝后，比早先單用離子交換可節(jié)約酸、堿90%左右，使離子交換柱的周期產(chǎn)水量提高10倍左右7，事實(shí)證明，可以降低純水制造的運(yùn)行費(fèi)用和制水成本，可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以減少對(duì)環(huán)境的污染，并可使純水水質(zhì)得到提高并長期穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國電子工業(yè)引進(jìn)的純水制造系統(tǒng)中，有ro的約占系統(tǒng)總數(shù)的90%，有uf的約占20%，有mf的幾乎為100%8，而ed在我國

9、國產(chǎn)的純水系統(tǒng)特別是早期投產(chǎn)的純水系統(tǒng)，以及為數(shù)眾多的對(duì)純水水質(zhì)要求不高的一般電子元器件（如電阻、電容、黑白顯像管、電子管等）制造廠的純水系統(tǒng)中占有相當(dāng)?shù)谋壤?。三、微電子工廠純水站使用膜技術(shù)實(shí)況現(xiàn)以某微電子工廠中的某一純水站使用膜技術(shù)的實(shí)況，說明膜技術(shù)在電子工業(yè)純水制造中的應(yīng)用。其純水制造系統(tǒng)工藝流程見圖1。1.前級(jí)uf前級(jí)uf是用于去除水中的懸濁物、膠體及有機(jī)物，降低水的sdi值，確保ro的安全運(yùn)行。前級(jí)uf有5組，每組45根組件，共225根組件，進(jìn)水280m3/h，透過水250 m3/h，濃縮水排放，回收率約90%。uf組件為美國romicon公司生產(chǎn)，型號(hào)hf-bz-20-pm80，組件

10、直徑5in，長43in，內(nèi)壓式中空纖維膜，纖維直徑20mil（0.51mm），共有2940根纖維，膜面積132ft2，膜材料為ps（聚砜），截留分子量8萬。uf前采用5m保安過濾器。2.一級(jí)ro水中加入還原劑na2so3（加藥量為水中余氯值的1.8倍）以防止余氯氧化腐蝕ro膜，加入防垢劑（napo3）6（加藥量為5ppm）以防止caco3、caso4等在ro膜上結(jié)垢，再經(jīng)5m 保安過濾器后由高壓泵打進(jìn)一級(jí)ro。一級(jí)ro有4組，均為二段。其中三組為每組8根膜容器，呈（5+3）排列，第4組為11根膜容器，呈（8+3）排列，膜容器由frp（玻璃鋼）制成，每根內(nèi)裝6個(gè)ro元件，總共為210個(gè)ro元件，

11、進(jìn)水250m3/h，透過水188m3/h，濃縮水排放，回收率為75%，脫鹽率90%（初始脫鹽率99%），操作壓力1.55mpa。ro元件為美國hydranautics(海德能)公司生產(chǎn)，型號(hào)cpa3。元件直徑8in，長40in，卷式膜，膜面積400ft2，膜材料為芳香聚酰胺復(fù)合膜，元件脫鹽率99.5%。3.二級(jí)ro一級(jí)ro水箱出水中一部分進(jìn)入a系統(tǒng)，先加naoh（cp級(jí)）調(diào)節(jié)ph為8.2-8.6，使水中co2生成hco3-，被二級(jí)ro除去，以減輕混床離子交換的負(fù)擔(dān)，采用二級(jí)ro可以使混床再生周期延長一倍，減少再生酸堿耗量，并可進(jìn)一步去除toc和膠體物質(zhì)。二級(jí)ro前采用3m保安過濾器，二級(jí)ro為

12、一組三段，共10根膜容器，按（6+3+1）排列，每根容器內(nèi)裝6只ro元件，共60只ro元件，進(jìn)水70m3/h，出水62m3/h，濃水排至超濾水箱，回收率為90%，脫鹽率70%(初始脫鹽率80%)，ro元件的生產(chǎn)廠、型號(hào)與一級(jí)ro相同。4.后級(jí)uf后級(jí)uf是用于去除水中的微粒、微生物、膠體、有機(jī)物等的終端過濾設(shè)備。a系統(tǒng)后級(jí)uf為3組，每組18支，共54支組件，進(jìn)水92 m3/h，出水90 m3/h，濃水排至一級(jí)ro水箱，回收率約98%。uf組件為美國romicon公司生產(chǎn)，型號(hào)hf-132-20-pm10，組件直徑5in，長43in，內(nèi)壓式中空纖維膜，纖維直徑20mil(0.51mm)，共有2940根纖維，膜面積132ft2，膜材料為ps（聚砜），截留分子量1萬。b系統(tǒng)后級(jí)uf為8組，每組9支，共72支組件，進(jìn)水168 m3/h，出水164 m3/h，回收率約98%，uf組件制造廠及型號(hào)與a系統(tǒng)后級(jí)uf相同。c系統(tǒng)后級(jí)uf有3支組件，進(jìn)水4 m3/h，出水3.9 m3/h，回收率約98%，uf元件為美國hydranautics公司生產(chǎn)，型號(hào)4040-ftv-2120，組件直徑3.94in，長40in，卷式膜，膜面積55ft2，膜材料為聚烯烴，截留分子量5萬。5.微濾本系統(tǒng)的微濾可分為三類，第一類為前級(jí)uf、ro前的保安過濾器，用于去除水