上海12噸/小時半導(dǎo)體超純水成套設(shè)備

上海12噸/小時半導(dǎo)體超純水成套設(shè)備核心工藝流程

一、整套工藝是一個逐級提純、多屏障保護(hù)的精密系統(tǒng)，主要可分為四大階段：預(yù)處理系統(tǒng)、初級除鹽系統(tǒng)、高級精處理系統(tǒng)、循環(huán)分配與監(jiān)測系統(tǒng)。

1. 預(yù)處理系統(tǒng)：為后續(xù)工藝提供穩(wěn)定、合格的進(jìn)水

此階段目標(biāo)是保護(hù)核心膜元件，去除原水（如自來水）中的懸浮物、膠體、有機(jī)物、余氯及硬度。

原水增壓與多介質(zhì)過濾：原水經(jīng)增壓泵送入多介質(zhì)過濾器（通常含石英砂、無煙煤等），有效去除泥沙、鐵銹、膠體等懸浮顆粒，降低濁度。

活性炭吸附：出水進(jìn)入活性炭過濾器，核心作用是高效吸附余氯、有機(jī)物、異色異味。余氯會不可逆地氧化損傷后續(xù)的反滲透膜，此步驟至關(guān)重要。

軟化處理：對于硬度較高的原水，需設(shè)置鈉離子交換軟化器，通過樹脂交換去除鈣、鎂離子，防止反滲透膜表面結(jié)垢。

精密保安過濾：最后一道物理屏障，采用5μm或1μm的濾芯，絕對截留前述工序可能泄漏的微小顆粒，確保進(jìn)入反滲透膜的水質(zhì)滿足SDI（污染密度指數(shù)）<5的嚴(yán)苛要求。

2. 初級除鹽系統(tǒng)（雙級RO + EDI）：去除絕大部分離子和雜質(zhì)

此階段是脫鹽的核心，能去除水中98%-99% 以上的溶解鹽分、有機(jī)物、微生物和膠體。

一級反滲透 (1st RO)：預(yù)處理水經(jīng)高壓泵加壓（約10-15 bar）后，進(jìn)入一級反滲透膜組。在此，大部分離子、有機(jī)物、細(xì)菌、熱源被截留并隨濃水排出，產(chǎn)水（ permeate ）電導(dǎo)率大幅下降。

二級反滲透 (2nd RO)：一級RO產(chǎn)水進(jìn)入二級高壓泵和反滲透膜組。二級RO以一級產(chǎn)水作為進(jìn)水，水質(zhì)已很好，其作用在于深度凈化，進(jìn)一步去除一級產(chǎn)水中殘留的少量離子和有機(jī)物，使產(chǎn)水電導(dǎo)率降至1-5 μS/cm 以下，為EDI提供近乎理想的進(jìn)水。

連續(xù)電除鹽 (EDI)：二級RO產(chǎn)水進(jìn)入EDI模塊。EDI技術(shù)融合了離子交換樹脂和選擇性離子膜，在直流電場作用下，實(shí)現(xiàn)離子的連續(xù)遷移去除和樹脂的連續(xù)電再生，無需使用酸堿化學(xué)再生。其產(chǎn)水電阻率可穩(wěn)定達(dá)到10-17 MΩ·cm，并有效控制TOC和二氧化碳。

3. 高級精處理系統(tǒng)（拋光混床 + 終端超濾）：達(dá)到18.2 MΩ·cm水質(zhì)

這是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體級超純水的關(guān)鍵，處理對象是已非常純凈的EDI產(chǎn)水。

拋光混床離子交換 (MBP)：EDI產(chǎn)水進(jìn)入拋光混床（裝填有超純級核子級陰陽樹脂）。作為離子去除的“保險(xiǎn)”，它能將水中殘留的極微量離子（如Na?, Cl?, SiO?）深度吸附，使電阻率從EDI出水的10-17 MΩ·cm 提升至理論極限的 ≥18.2 MΩ·cm。

終端超濾 (UF)：拋光混床出水經(jīng)過終端超濾膜（截留分子量通常為5000-10000道爾頓）。其核心作用是絕對截留細(xì)菌、病毒、膠體及樹脂碎片等任何≥0.03μm的微粒，確保顆粒物指標(biāo)達(dá)標(biāo)，是微生物和顆?？刂频淖詈笠坏牢锢砥琳?。

脫氣膜/真空脫氣塔 (可選)：為滿足極低的溶解氧要求，可在適當(dāng)位置增設(shè)膜脫氣或真空脫氣裝置，高效去除水中的溶解氧和二氧化碳。

紫外線殺菌與TOC降解 (UV)：系統(tǒng)設(shè)置185nm和254nm雙波長紫外線裝置。254nm UV用于殺菌，185nm UV能激發(fā)光氧化反應(yīng)，有效降解水中的微量TOC，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，再通過后續(xù)精處理去除。

4. 循環(huán)分配與監(jiān)測系統(tǒng)：保證供水點(diǎn)水質(zhì)穩(wěn)定

超純水在儲存和輸送中極易被污染，因此循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)同等重要。

氮封儲罐與循環(huán)管路：超純水儲存于帶有高純度氮?dú)饷芊獾膬拗?，防止空氣（含CO?、O?、微生物）溶入。產(chǎn)水通過拋光循環(huán)泵，在由PVDF或SS316L超純級拋光管路組成的閉環(huán)系統(tǒng)中24小時不間斷循環(huán)，防止死水區(qū)滋生細(xì)菌。

在線水質(zhì)監(jiān)測與自控：系統(tǒng)配備完整的在線儀表（電阻率儀、TOC分析儀、顆粒計(jì)數(shù)器、溶氧儀等），對關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時、多點(diǎn)監(jiān)測。所有數(shù)據(jù)接入PLC/SCADA中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行、故障報(bào)警、參數(shù)記錄與遠(yuǎn)程監(jiān)控，確保12噸/小時的產(chǎn)水和供水全程穩(wěn)定可靠。

二、 工藝總結(jié)與特點(diǎn)

上海12噸/小時半導(dǎo)體超純水成套設(shè)備的工藝精髓在于 “多級屏障、逐級提純、循環(huán)保質(zhì)的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)”。

技術(shù)集成性高：它并非單一技術(shù)，而是機(jī)械過濾、膜分離（RO/UF）、電化學(xué)（EDI）、離子交換（MBP）、紫外氧化（UV） 等多種頂級水處理技術(shù)的科學(xué)集成與優(yōu)化組合。

水質(zhì)保障鏈條完整：從“預(yù)處理除雜”到“初級深度脫鹽”，再到“高級終端拋光”，最后通過“氮封循環(huán)”保障供水純度，形成了一個的水質(zhì)保障鏈條。

運(yùn)行經(jīng)濟(jì)環(huán)保：以RO+EDI 取代傳統(tǒng)的全離子交換，大幅減少了酸堿消耗和廢水排放，符合綠色制造理念。

自動化與可靠性：全自動控制與嚴(yán)密在線監(jiān)測，確保了在滿足12噸/小時大規(guī)模連續(xù)供水需求的同時，每一個滴水點(diǎn)都能穩(wěn)定達(dá)到18.2 MΩ·cm的半導(dǎo)體級超純水標(biāo)準(zhǔn)，為芯片制造的良率提供了基礎(chǔ)保障。