UPW(純水系統(tǒng))

1、 UPW(純水系統(tǒng)) 講解人：方青引言 UPW是服務(wù)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(zhì)而有不同的方式，主要是去除水中的不純物，如微粒子、有機(jī)物、無機(jī)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?yán)鋮s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(shè)備對水質(zhì)的要求，必須考慮輸送材料、流速、合理的輸送系統(tǒng)的設(shè)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(yù) 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(zhì) 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(zhì)過濾器)和AC（活性炭過濾器）是作為RO的預(yù)處理，對RO膜起保護(hù)作用。 預(yù)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(zhì)。 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(zhì)量和加強(qiáng)對RO膜的保護(hù)，現(xiàn)在通常用UF作為預(yù)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(nèi)， 可有效去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌墊層及高分子有機(jī)物質(zhì)?？蓮V泛應(yīng)用于物質(zhì)的分離、 濃縮、提純。超濾過程無相轉(zhuǎn)化，常溫操作，對熱敏性物質(zhì)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(shù)中最為成熟與先進(jìn)的一種形

5、式。中空纖維外徑0.5-2.0mm，內(nèi)徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的分子量表達(dá)，截留分子量可達(dá)幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮小排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運(yùn)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(jìn)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(shè)備體積小、操作簡單，適應(yīng)性強(qiáng)；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(zhì)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(dǎo)率10-20S/cm，經(jīng)二級反滲透系統(tǒng)后產(chǎn)水電導(dǎo)率5S/cm甚至更低，在反滲透系統(tǒng)后輔以離子交換設(shè)備或EDI設(shè)備可以制備超純水，使電阻率高達(dá)18兆歐姆.厘米)。 反滲透膜老化或受污染后，產(chǎn)水質(zhì)量會下降.反滲透的基本性能參數(shù)是運(yùn)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(jī)雜質(zhì)、微生物等有害物質(zhì)，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(shè)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(jìn)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(tuán)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(shù)一直作為超純水制備的標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(shù)是將膜、樹脂和電化學(xué)原理相結(jié)合的成為水處理技術(shù)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(dāng)今世界的環(huán)保要求。 EDI 裝置是應(yīng)用在反滲透系統(tǒng)之后，取代傳統(tǒng)的混合離子交換技術(shù)（MB-DI）生產(chǎn)穩(wěn)定的去離子水。EDI技術(shù)與混合離子交換技術(shù)相比有如下優(yōu)點: 水質(zhì)穩(wěn)定容易實現(xiàn)全自動控制不會因再生而停機(jī)不需化學(xué)再生運(yùn)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(shè)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(jìn)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(shè)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(dá)18 M.cm(25)，但是根據(jù)去離子水用途和系統(tǒng)配置設(shè)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(jìn)一步的精度處理，主要去除像弱電解質(zhì)（棚、SiO2）較難清除離子的任務(wù) 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(jié)構(gòu)（DNA-核酸），導(dǎo)致核酸結(jié)構(gòu)突變，生物體喪失復(fù)制、繁殖能力，功能遭受破壞，從而達(dá)到消毒、殺菌的目的，消滅水中的細(xì)菌、病菌和其它微生物?？蓞⒄障卤?。 UV185nm主要去除TOC（總有機(jī)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(jī)物分解成CO2和H2O而去