電子行業用水簡介
作者：成都洪拓來源：成都洪拓發布時間：2015-04-26
隨著電子工業的發展，在高精度產品（如硬盤、液晶顯示器）及高純度藥劑（如電子級磷酸）的生產過程中，對于水質的要求越來越高，超純水成為影響產品質量最關鍵的因素之一。
下圖為我公司一套15噸/小時超純水設備的現場：
![\"圖片21.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/5516a6d56c9df2d77834566b5ce5517e.jpg\")
超純水系統能將原水中的雜質（包括離子、微粒、硅、有機碳和溶解氣體等）降至1μg/l以下，接近水的理論電阻率——18.24MΩ·cm。
我公司擁有很多大型超純水系統設計和施工經驗，其最終用戶包括京東方、旭虹光電、興福電子、光為綠能等電子行業的知名企業。
下圖為制取18.2MΩ·cm超純水的工藝流程：
![\"QQ圖片20150427232601.png\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-27/28be922b47d994d4cc878c1391d20a6a.png\")
備注：本工藝流程常用于芯片、液晶顯示器、太陽能多晶硅等行業，根據用戶對TOC、溶解氧等指標的特殊需要，可以增加TOC降解器、脫氣膜等配件。
典型業績介紹：
四川旭虹光電科技有限公司
![\"2.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/122494cd8930a37c7bf0abac251a5ad2.jpg\")
項目簡介：
本項目采用的工藝為絮凝劑添加裝置+石英砂過濾+活性炭過濾+阻垢劑添加裝置+板式換熱器+雙級反滲透+EDI+TOC降解器+拋光混床，設備產水達到《電子級水國家標準GB/T 1144.6.1-1997》EW-Ⅰ級，設備產水用于液晶玻璃基板的生產。
備注:
由于甲方所選用的鍋爐為余熱鍋爐,無法提供足夠的熱水或蒸汽來提升冬季的原水溫度.故我公司在設計時,為客戶專門研發了一套低溫平衡系統,使系統的運行溫度降低到11℃,大大降低了冬季時系統的蒸汽使用量,使設備運行成本降低了40%,贏得了客戶的贊譽.
常見工藝流程介紹：
1．采用雙級反滲透+EDI，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→一級反滲透機→PH調節→中間水箱→第二級反滲透→EDI給水箱→中間水泵→微孔過濾器→EDI系統→終端超濾→用水點
產水品質：電阻率≥15MΩ.cm
2.采用雙級反滲透+EDI+拋光混床，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→一級反滲透機→PH調節→中間水箱→第二級反滲透→EDI給水箱→中間水泵→微孔過濾器→EDI系統→拋光混床→終端超濾→用水點
產水品質：電阻率≥18MΩ.cm
3．采用單級反滲透+混床，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→一級反滲透→混床系統→精密過濾器→用水點
產水品質：電阻率≥5MΩ.cm
4.采用兩級反滲透+混床方式，其流程如下：
原水→原水箱→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→阻垢劑添加裝置/軟水器→精密過濾器→第一級反滲透 →PH調節→中間水箱→第二級反滲透→二級反滲透產水箱→混床供水泵→混床→純水箱→供水泵→微孔過濾器→用水點
產水品質：電阻率≥10MΩ.cm
備 注：
1. 多介質過濾器部分可以用盤式過濾器/自清洗過濾器+超濾裝置替換，以便節約設備占地空間，同時提高預處理產水品質，延長反滲透膜的使用壽命。
2. 根據客戶對超純水中總有機碳、微粒、溶解氧、硼等雜質的具體要求，可以在上述流程中增加TOC降解器、電子級超濾、脫氣膜、除硼樹脂等配件。
常見工藝優劣勢比較：
目前制備電子行業用超純水的工藝基本上是以上四種，其余的工藝流程大都是在以上四種基本工藝流程的基礎上進行不同組合搭配衍生而來。現將他們的優缺點分別列于下面：
1.采用單級/雙級反滲透+混床工藝：
優點：初期投資少，故障發生率低，維修方便，維護費用低；
缺點：對水中有機物、溶解氧等雜質的去除效果很差。必須定期對樹脂進行再生，操作難度較大。樹脂再生消耗大量酸堿，導致運行成本高，且污染環境。
2.采用雙級反滲透+EDI的工藝：
優點：去除全部的細菌、病毒、膠體、大分子有機物和微粒等雜質，離子去除效果達到≤1ppb級別，產水電阻率≥15MW×cm；全自動運行，可24小時不間斷工作，水質穩定無波動，綜合運行成本低，無污染物排放。
缺點:初期投資相對較高。
這是目前制取純水最經濟、最環保的制備工藝，其產水高品質和工作穩定性已經在大量的實踐中得到檢驗。
我們公司生產的純水設備特點：
我公司在純水設備設計、生產、安裝和調試方面有多年的從業經驗，可根據用戶的原水情況、現場情況、投資預算、設備自動化程度要求和最終產水品質要求等，為用戶提供最佳的配置。
關鍵部件介紹
1) 反滲透部分：此部分主要作用是去除水中絕大多數的鹽類、有機物、膠體、細菌和病毒，反滲透部分產水品質通常可以達到電阻率≥0.5MΩ.cm,為了保證系統在原水較惡劣的情況下仍然能夠提供高品質的產水，同時延長EDI和拋光混床系統的使用壽命，我公司生產的超純水系統反滲透部分均為雙級反滲透；
2) TOC脫除器：采用185nm的紫外線將有機物降解，降解產物為CO2和水，以達到降低總有機碳含量的目的；
![\"3.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/25a91a1154c3b0bbcd0274eb9f184dbb.jpg\")
3) 脫氣系統：此部分主要起到脫除水中溶解氣體——尤其是溶解氧和二氧化碳，通過兩級或三級脫氣，可以將水中的溶解氧含量降低到小于1μg/L；下圖為脫氣膜工作原理圖：
![\"4.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/02ac9dfae4d7191b1a2227925d973514.jpg\")
4) EDI:又稱連續電除鹽技術,這一新技術可以代替傳統的離子交換裝置，生產出電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水，并且產水品質穩定，無需酸堿再生，操作和維護簡單;下圖為EDI工作原理圖：
![\"5.jpg\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-04-26/827c189231fd09931cf781cb6eb749a0.jpg\")
下表是西門子Ionpure EDI模塊的工作參數：
|
操作參數
|
|
|
回收率
|
90-95%
|
|
最大允許進水壓力
|
7bar(100psi)
|
|
最高允許進水溫度
|
45℃(113°F)
|
|
名義流量時的壓降范圍
|
1.4-2.1bar(20-30psi)
|
|
產水水質
|
|
|
產水電阻率
|
>16MΩ.cm
|
|
說明:實際性能可以用Ionpure的IP-Pro 設計軟件確定
|
|
|
硅(SiO2)去除率
|
90-99%，取決于進水條件
|
|
氯化鈉（NaCl）去除率
|
大于99.9%，最終含量<3ppb
|
5) 拋光混床系統：用于去除EDI產水中殘余的微量離子及弱電解質，其產水電阻率可達到18.2MW×cm。拋光混床是通過使用一種專門為最高級別的超純水精處理而設計的拋光樹脂，這種樹脂具有高交換容量、充分再生、無化學析出的特點。從而能夠很好地去除水中的微量離子，同時不會使不斷運行的超純水系統增加雜質；
目前所采用的拋光樹脂多為美國陶氏公司生產的MR-450UPW,其具體參數請見下表：
![\"2.png\"](\"/d/file/fenleifenlei/dz/2015-05-04/28db1ae64d3795bd93d83225996b9891.png\")
6) 混床系統：混床離子交換除鹽，就是把陰陽離子交換樹脂放在同一交換器中，運行前，先把它們分別再生成OH- 型和H+ 型，然后混合均勻。所以混床可以看作由許許多多陰陽樹脂交錯排列而組成的多級式復床。在混床中，由于運行時陰陽樹脂是相互混勻的，所以其陰陽離子交換反應幾乎是同時進行的。或者說，水中陽離子交換和陰離子交換是多次交錯進行的。因此，經陽離子交換所產生的H+和經陰離子交換所產生的OH—都不會累積起來，而是馬上互相中和生成H2O。這就使交換反應進行得非常徹底，出水水質很好。混床中樹脂失效后，應先將兩種樹脂分離，然后分別進行再生和清洗。再生清洗后，再將兩種樹脂混合均勻，又投入使用。
7) 氮封水箱和輸送管路：氮封水箱和輸送管路的材質極大的影響超純水的品質，為了防止水箱和管路大量析出離子和細菌繁殖，水箱和管路的材質建議采用PVDF或Clean PVC。
行業標準：
美國ASTM電子級半導體工業用水要求
|
|
Type E-1
|
Type E-1.1
|
Type E-1.2
|
Type E-2
|
Type E-3
|
Type E-4
|
|
線寬 （μm）
|
1.0-1.5
|
0.5-0.25
|
0.25-0.18
|
5.0-1.0
|
>5.0
|
/
|
|
電阻率MΩ.cm
（25℃）
|
18.2
|
18.2
|
18.2
|
17.5
|
12
|
0.5
|
|
內毒素（EU/ml）
|
0.03
|
0.03
|
0.03
|
0.25
|
/
|
/
|
|
總有機碳 （μg/L）
|
5
|
2
|
1
|
50
|
300
|
1000
|
|
溶解氧 （μg/L）
|
1
|
1
|
1
|
/
|
/
|
/
|
|
蒸發殘渣 （μg/L）
|
1
|
0.5
|
0.1
|
/
|
/
|
/
|
|
空間環境檢測儀測試顆粒/L
|
||||||
|
0.1-0.2 （μm）
|
1000
|
1000
|
200
|
/
|
/
|
/
|
|
0.2-0.5 （μm）
|
500
|
500
|
100
|
3000
|
/
|
/
|
|
0.5-1 （μm）
|
50
|
50
|
1
|
/
|
10000
|
/
|
|
1.0 （μm）
|
/
|
/
|
/
|
/
|
/
|
100000
|
|
在線檢測儀測試顆粒/L
|
||||||
|
0.05-0.1（μm）
|
500
|
500
|
100
|
/
|
/
|
/
|
|
0.1-0.2 （μm）
|
300
|
300
|
50
|
/
|
/
|
/
|
|
0.2-0.3（μm）
|
50
|
50
|
20
|
/
|
/
|
/
|
|
0.3-0.5（μm）
|
20
|
20
|
10
|
/
|
/
|
/
|
|
>0.5 （μm）
|
4
|
4
|
1
|
/
|
/
|
/
|
|
細菌
|
||||||
|
個/100ml
|
1
|
1
|
1
|
/
|
/
|
/
|
|
個/1L
|
1
|
1
|
0.1
|
10
|
10000
|
100000
|
|
全硅 （μg/L）
|
3
|
0.5
|
0.5
|
10
|
50
|
1000
|
|
溶解性硅 （μg/L）
|
1
|
0.1
|
0.05
|
/
|
/
|
/
|
|
離子和金屬 （μg/L）
|
||||||
|
銨（NH4+）
|
0.1
|
0.1
|
0.05
|
/
|
/
|
/
|
|
溴（Br-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
/
|
/
|
/
|
|
氯（Cl-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
10
|
1000
|
|
氟（F-）
|
0.1
|
0.05
|
0.03
|
/
|
/
|
/
|
|
硝酸根（NO3-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
5
|
500
|
|
亞硝酸根（NO2-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
/
|
/
|
/
|
|
磷酸根（PO43-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
5
|
500
|
|
硫酸根（SO42-）
|
0.1
|
0.05
|
0.02
|
1
|
5
|
500
|
|
鋁（Al3+）
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
/
|
/
|
/
|
|
鋇（Ba2+）
|
0.05
|
0.02
|
0.001
|
/
|
/
|
/
|
|
硼
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
/
|
/
|
/
|
|
鈣（Ca2+）
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
鉻
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
銅（Cu2+）
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
1
|
2
|
500
|
|
鐵（Fe3+）
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
鉛（Pb2+）
|
0.05
|
0.03
|
0.005
|
/
|
/
|
/
|
|
鋰(Li+)
|
0.05
|
0.02
|
0.003
|
/
|
/
|
/
|
|
鎂(Mg2+)
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
錳
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
/
|
/
|
/
|
|
鎳
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
1
|
2
|
500
|
|
鉀(K+)
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
2
|
5
|
500
|
|
鈉(Na+)
|
0.05
|
0.02
|
0.005
|
1
|
5
|
1000
|
|
鍶(Sr2+)
|
0.05
|
0.02
|
0.001
|
/
|
/
|
/
|
|
鋅(Zn2+)
|
0.05
|
0.02
|
0.002
|
1
|
2
|
500
|
注：集成度（DRAM）64M位，其線寬0.35（μm）；16M位線寬0.5（μm）。