電子級超純水系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是什么
電子級超純水(UPW)系統(tǒng)是半導(dǎo)體、光伏、顯示面板等行業(yè)的核心配套設(shè)備,其水質(zhì)要求極為苛刻(如電阻率≥18.2 MΩ·cm),中國電子級超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如下表。
表 1 電子級水的技術(shù)指標(biāo)GB/T11446. 1— 2013
項(xiàng) 目 |
技術(shù)指標(biāo) |
||||
EW-Ⅰ |
EW-Ⅱ |
EW-Ⅲ |
EW-Ⅳ |
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電阻率(25℃)/MΩ · cm |
≥18 (5%時(shí)間不低于 17) |
≥15 (5%時(shí)間不低于 13) |
≥12. 0 |
≥0. 5 |
|
全硅/(μg/L) |
≤2 |
≤10 |
≤50 |
≤1000 |
|
微粒數(shù)/ (個(gè)/L) |
0. 05μm~0. 1 μm |
500 |
— |
— |
— |
0. 1 μm~0. 2 μm |
300 |
— |
— |
— |
|
0. 2 μm~0. 3 μm |
50 |
— |
— |
— |
|
0. 3 μm~0. 5 μm |
20 |
— |
— |
— |
|
> 0. 5 μm |
4 |
— |
— |
— |
|
細(xì)菌個(gè)數(shù)/(個(gè)/mL) |
≤0. 01 |
≤0. 1 |
≤10 |
≤100 |
|
銅/(μg/L) |
≤0. 2 |
≤1 |
≤2 |
≤500 |
|
鋅/(μg/L) |
≤0. 2 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
|
鎳/(μg/L) |
≤0. 1 |
≤1 |
≤2 |
≤500 |
|
鈉/(μg/L) |
≤0. 5 |
≤2 |
≤5 |
≤1000 |
|
鉀/(μg/L) |
≤0. 5 |
≤2 |
≤5 |
≤500 |
|
鐵/(μg/L) |
≤0. 1 |
— |
— |
— |
|
鉛/(μg/L) |
≤0. 1 |
— |
— |
— |
|
氟/(μg/L) |
≤1 |
— |
— |
— |
|
氯/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤10 |
≤1000 |
|
亞硝酸根/(μg/L) |
≤1 |
— |
— |
— |
|
溴/(μg/L) |
≤1 |
— |
— |
— |
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硝酸根/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
|
磷酸根/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
|
硫酸根/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
|
總有機(jī)碳/(μg/L) |
≤20 |
≤100 |
≤200 |
≤1000 |
電子級超純水(UPW)系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面:
一、原水預(yù)處理階段的挑戰(zhàn)
1、微量污染物去除:需去除膠體、有機(jī)物、微生物、溶解氣體(如CO?)等,傳統(tǒng)過濾技術(shù)難以穩(wěn)定達(dá)到ppb級。
2、抗污染膜設(shè)計(jì):超濾(UF)和反滲透(RO)膜需長期耐受高污染原水,防止膜孔堵塞和性能衰減。
3、化學(xué)藥劑兼容性:預(yù)處理中使用的殺菌劑、絮凝劑可能引入二次污染(如Na?、Cl?殘留)。
二、離子去除技術(shù)的極限要求
1、二級RO與EDI的協(xié)同優(yōu)化:
反滲透(RO)需實(shí)現(xiàn)99.5%以上的脫鹽率,且需應(yīng)對低TOC進(jìn)水條件。
電去離子(EDI)需在無化學(xué)再生條件下持續(xù)產(chǎn)出超純水,但高純水環(huán)境下離子遷移效率降低,易出現(xiàn)“極化現(xiàn)象”。
2、痕量離子去除技術(shù):對B、Si等弱電離物質(zhì)的去除需特殊樹脂或電化學(xué)工藝(如除硼核級樹脂、除硅樹脂)。
三、微生物與TOC控制的矛盾
1、超低TOC要求:需聯(lián)合紫外氧化(185nm UV)、高級氧化(AOP)和特殊催化劑將有機(jī)物分解為CO?和水,但可能產(chǎn)生中間產(chǎn)物干擾。
2、微生物抑制:管道系統(tǒng)需避免生物膜滋生,需采用臭氧或熱消毒(80℃循環(huán)),但高溫可能加速材料腐蝕。
四、顆粒與溶解氣體的ppb級別去除
1、納米級顆??刂疲航K端過濾需使用≤0.1μm的超濾膜或納米纖維濾芯,但壓差增大易導(dǎo)致顆粒釋放。
2、溶解氧/CO?脫除:真空脫氣膜或膜接觸器需將O?降至ppb級,CO?需通過高pH陰離子交換樹脂轉(zhuǎn)化。
五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與超純材料難題
1、超高潔凈材料:管道、閥門需采用電拋光316L不銹鋼或PVDF,表面粗糙度<0.5μm,避免離子析出。
2、零死體積設(shè)計(jì):循環(huán)系統(tǒng)需保持≥1 m/s流速防止滯留污染,但高流速可能引發(fā)顆粒脫落。
3、實(shí)時(shí)監(jiān)測與反饋:在線傳感器(電阻率、TOC、顆粒計(jì)數(shù)器)需在超純水環(huán)境中保持精度,避免信號漂移。
六、 運(yùn)行維護(hù)的穩(wěn)定性
1、長期可靠性:樹脂、膜、EDI、過濾濾芯壽命受進(jìn)水波動(dòng)影響大,需預(yù)測性維護(hù)(如EDI電壓監(jiān)控)。
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