UPW(純水系統(tǒng))

1、 UPW(純水系統(tǒng)) 講解人：方青引言 UPW是服務生產(chǎn)工藝的一部分,另外還有CDS、特氣、大宗氣體等。 超純水的制程隨原水水質而有不同的方式，主要是去除水中的不純物，如微粒子、有機物、無機鹽類、重金屬及生菌等 主要用途（GMIC） 超純水主要供集成電路芯片生產(chǎn)的清洗用水，且用量較大。另外還提供一些生活用水，以及PCW（工藝冷卻水系統(tǒng)）、膨脹水箱、加濕器等都會用到不同程度的純水。 為了滿足工藝設備對水質的要求，必須考慮輸送材料、流速、合理的輸送系統(tǒng)的設計 Typical Components of a Semiconductor UPW System脫 氣 塔2ND RO水 槽二 級 反 滲

2、透拋 光 混 床純 水 槽脫 氣 塔水 泵去 離 子 回 收 水 槽紫 外 線 殺 菌 器混 床超 濾水 泵水 泵水 泵板 式 換 熱 器紫 外 線 殺 菌 器紫 外 線 殺 菌 器終 洗 水 12From UF3.215.215.2預 處 理 水 糟一 級 反 滲 透1ST RO中 間 水 槽板 式 換 熱 器水 泵原 水 槽多 介 質 過 濾 器水 泵55.3自 來 水55.355.3活 性 炭 過 濾 器52.667.867.867.8 72.64.854.448.443.643.643.643.643.643.643.20.4to IWWT43.2204063.263.263.263.

3、263.263.2603.2至 去 離 子 回 收 槽去 離 子 回 收 系 統(tǒng)18.1至 RO槽至 工 藝 回 收 冷 卻 水 (1)至 加 濕 器 (4)至 膨 脹 器 (1)超 純 水 制 造 區(qū)超 純 水 拋 光 區(qū)UPW系 統(tǒng) 流 程 圖 及 水 量 平 衡 圖2.6to IWWT純水系統(tǒng)的組成單元 MMF和AC RO UF MB EDI POLISH UV 脫氣塔 以下介紹各部分的作用MMF和AC MMF(多介質過濾器)和AC（活性炭過濾器）是作為RO的預處理，對RO膜起保護作用。 預處理原水首先加入絮凝劑和混凝劑，可以降低渾濁度（使微小顆粒凝聚變大，重力沉降有助于過濾）,去除懸浮

4、物和膠體等雜質。 加入NaHSO3去除余氯（將氯還原），防止RO膜被氧化，活性炭也有吸附余氯的作用。 為了提高出水質量和加強對RO膜的保護，現(xiàn)在通常用UF作為預處理 。 UF 超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005-0.01m范圍內， 可有效去除水中的微粒、膠體、細菌墊層及高分子有機物質。可廣泛應用于物質的分離、 濃縮、提純。超濾過程無相轉化，常溫操作，對熱敏性物質的分離尤為適宜，并具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能（可以耐受高濃度的余氯和過氧化氫溶液），能在60 以下，pH為2-11的條件下長期連續(xù)使用。 中空纖維超濾膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形

5、式。中空纖維外徑0.5-2.0mm，內徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式與內壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質可隨濃縮小排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運行。 一般采用外壓式，這樣增大表面積，過濾充分。Ultrafiltration DesignRO 反滲透是用足夠的壓力使溶液中的溶劑(一般常指水)通過反滲透膜(一種半透膜)而分離出來，方向與滲透方向相反，可使用大于滲透壓的反滲透法進行分離、提純和濃縮溶液。反滲透膜的主要分離對象是溶液中的離子范圍。反滲透法分離過程有如下優(yōu)點：

6、不需加熱、沒有相變；能耗少；過程連續(xù)穩(wěn)定；設備體積小、操作簡單，適應性強；對環(huán)境不產(chǎn)生污染。 反滲透純水系統(tǒng)根據(jù)不同的源水水質采用不同的工藝。一般自來水經(jīng)一級反滲透系統(tǒng)處理后，產(chǎn)水電導率10-20S/cm，經(jīng)二級反滲透系統(tǒng)后產(chǎn)水電導率5S/cm甚至更低，在反滲透系統(tǒng)后輔以離子交換設備或EDI設備可以制備超純水，使電阻率高達18兆歐姆.厘米)。 反滲透膜老化或受污染后，產(chǎn)水質量會下降.反滲透的基本性能參數(shù)是運行壓力、產(chǎn)水量、水回收率和脫鹽率、測試液PH值。大部分離子依靠反滲透方式除去，可去除顆粒、膠體、有機雜質、微生物等有害物質，Ca、Mg之類的硬度離子及99%溶解性離子。給水總含鹽量（TDS）

7、和需去除的主要離子的濃度是反滲透系統(tǒng)設計的基本依據(jù)，主要離子有鈣、鎂、鈉、鉀、銨、硫酸根、重碳酸根、氯、氟、硝酸根和二氧化硅。 Osmosis and Reverse Osmosis12Feed waterPurified waterReverse osmosismembrane (RO)OsmosisReverse Osmosis221OsmoticpressureP12The Spiral Wound Reverse Osmosis ModuleMB MB是繼RO的進一步脫鹽 MB的工作原理是通過陰陽樹脂上所帶的活性基團來置換水中的陰陽離子，同時釋放出H+和OH-化合成H2O 。EDI 近

8、幾十年以來，混合床離子交換技術一直作為超純水制備的標準工藝。由于其需要周期性的再生且再生過程中使用大量的化學藥品（酸堿）和純水，并造成一定的環(huán)境問題，因此需要開發(fā)無酸堿超純水系統(tǒng)。 EDI技術是將膜、樹脂和電化學原理相結合的成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹脂的再生使用的是電，而不再需要酸堿，因而更滿足于當今世界的環(huán)保要求。 EDI 裝置是應用在反滲透系統(tǒng)之后，取代傳統(tǒng)的混合離子交換技術（MB-DI）生產(chǎn)穩(wěn)定的去離子水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優(yōu)點: 水質穩(wěn)定容易實現(xiàn)全自動控制不會因再生而停機不需化學再生運行費用低廠房面積小無污水排放。 EDI 工作原理工作原理: EDI裝置

9、將離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成EDI單元。EDI工作原理如圖所示。 EDI組件中將一定數(shù)量的EDI單元間用網(wǎng)狀物隔開，形成濃水室。又在單元組兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下，通過淡水室水流中的陰陽離子分別穿過陰陽離子交換膜進入到濃水室而在淡水室中去除。而通過濃水室的水將離子帶出系統(tǒng)，成為濃水. EDI設備一般以反滲透（RO）純水作為EDI給水。RO純水電阻率一般是40-2S/cm（25)。EDI純水電阻率可以高達18 M.cm(25)，但是根據(jù)去離子水用途和系統(tǒng)配置設置，EDI純水適用于制備電阻率要求在1-18.2M.cm(25)的純水。AACAnodeCathodeA -

10、Anion MembraneC - Cation MembraneNa+Na+Na+Na+H+H+OH-OH-Cl-Na+waste+_Cl-Cl-Cl-Cl-CSource water ProductPOLISH POLISH（拋光混床）是更進一步的精度處理，主要去除像弱電解質（棚、SiO2）較難清除離子的任務 We should understand just how much (or little) 1 ppb really is! For example:1 second in 32 years = 1 ppbor 1 inch in 15,700 miles = 1 ppbUV Ph

11、oto-oxidation ModuleO-ring sealWater outHigh transmittance quartz sleevePVDF housingLow pressure mercury vapour lamp with high transmittance quartz envelopeWater in UV 一般選用UV185nm和UV254nm。 UV254nm具有殺菌效能，原理是通過紫外線對微生物的照射，以改變及破壞微生物的組織結構（DNA-核酸），導致核酸結構突變，生物體喪失復制、繁殖能力，功能遭受破壞，從而達到消毒、殺菌的目的，消滅水中的細菌、病菌和其它微生物?？蓞⒄障卤怼?UV185nm主要去除TOC（總有機碳），波長185nm的放射線會產(chǎn)生羥基（OH）自由基，自由基將水中透過反滲透膜的少量有機物分解成CO2和H2O而去