Процесс обработки сточных вод на полупроводниках

С постоянными изменениями в электронных информационных технологиях,промышленность полупроводниковых технологий все больше становится "сердцем" развития и все больше используется в национальном экономическом производстве и жизниТем не менее, полупроводниковая промышленность является промышленностью с высоким потреблением воды. Чем более продвинутым является производственный процесс, тем выше требования к чистоте его поверхности.и чем больше потребление воды и сброс сточных вод.

Например, полупроводниковая компания в Пекине и полупроводниковая компания на Тайване потребляют 1346х104м23 и 7000х104м2 воды соответственно, в то время как водные ресурсы на душу населения в Китае составляют 2300м2^,Это эквивалентно общему потреблению воды в доме города с населением 250 000 и 1,3 миллиона человек соответственно.

Если бы сточные воды, вырабатываемые при производстве полупроводников, были переработаны, это не только снизило бы спрос на водные ресурсы и затраты на производство,но также уменьшить выбросы загрязняющих веществ и нагрузку на окружающую средуШанцинская экология поделилась процессом очистки полупроводниковых сточных вод, содержащих фтор, азот, фосфор, органические вещества, ионы тяжелых металлов, кислоты и щелочи.а также преимущества различных процессов удаления загрязняющих веществ из полупроводниковых сточных вод .

Характеристики и классификация полупроводниковых сточных вод

1.1 Характеристики сточных вод

• Очень туманный и сложный состав, состоящий из загрязняющих веществ, таких как фторированные соединения, органические вещества, соединения азота и ионы тяжелых металлов,и содержит высокий уровень химического потребления кислорода (COD) и большое количество (силикатов) и (алюмината) .

(2) Сильный цвет, высокий СОД, высокое содержание летучих органических соединений, и богатый ионами тяжелых металлов, токсичные органические вещества,и коррозионные вещества, такие как фторводородная кислота, делают биологическую деградацию сточных вод низкой, и он не подходит для обработки с использованием традиционного метода активного ила.

(3) Фторидные ионы (F^-) и фулвиновые кислоты могут реагировать с ионами тяжелых металлов, образуя стабильные комплексы, а ионы тяжелых металлов легко взаимодействуют с органическими веществами, силикатами и другими веществами,Поэтому загрязнители в сточных водах сложны и разнообразны..

Поэтому крайне важно выбрать процесс и отклонить обработку в соответствии с типом качества сточных вод.

1.2Сточные водыклассификация и обработка

1.2.1Очистка фторированных сточных вод

Полупроводниковые фторидсодержащие сточные воды в основном поступают из диффузионных и СМП-процессов в процессе производства чипов.В настоящее время промышленное применение методов очистки отходов, содержащих фтор, включает в себя в основном химическое осаждение., адсорбция, отделение мембраны и т.д.

Рисунок 1 Процесс очистки фторированных сточных вод и его преимущества и недостатки

a.Химическое осаждение подходит для обработки сточных вод с высокой концентрацией фтора.^-Реакция генерирует нерастворимый CaF2. Поэтому метод осаждения кальциевой соли наиболее широко используется в фторидсодержащих сточных водах в полупроводниковой промышленности.

b.Существуют два способа адсорбции: прямая адсорбция и электросорбция.является методом, который использует заряженные электроды для адсорбции ионов и заряженных частиц в сточных водахТрадиционные адсорбенты в режиме прямого адсорбциитакие как активированный уголь и глина, имеют такие проблемы, как низкая адсорбционная способность, плохая селективность, вторичное загрязнение окружающей среды и плохое качество сточных вод.

c. Методы отделения мембран в основном включают электродиализ и обратный осмос.Электродиализ состоит в том, чтобы использовать электроды для подачи тока по обе стороны от выборочной проницаемой мембраны для создания потенциальной разницыОбратный осмос - это использование разницы давления с обеих сторон мембраны для фильтрации молекул воды и F^{- Метод}Разделения.

1.2.2Очистка содержащих азот сточных вод

Азотсодержащие сточные воды в основном поступают из воды аммиака и фторида аммония, используемых в процессе гравирования, и существуют в основном в виде азота аммиака.Основные методы очистки отходов из азота аммиака включают очистку воздуха., адсорбция, нейтрализация, хлорирование точки прерывания, биологический метод и т.д.

Рисунок 2 Процесс очистки сточных вод от азота аммиака и его преимущества и недостатки

a.Существуют два типа методов очистки: очистка воздухом и очистка паром.По сравнению с очисткой воздухом, очистка паром имеет более высокую скорость удаления азота аммиака, которая может достигать более 90%,и подходит для сточных вод с более высокой концентрацией .

b.Метод адсорбции обычно применяется только к отработанным водам с низкой концентрацией азота аммиака.часто координируется с другими процессами для проведения глубокой денитрификации .

c.Процесс денитрификации хлорирования с точки прерывания может использоваться для одного процесса денитрификации или для глубокой обработки процесса денитрификации.

1.2.3Очистка фосфорсодержащих сточных вод

в основном получается из алюминиевой эфирной жидкости в процессе производства.^-Методы очистки фосфорсодержащих сточных вод включают химический осадочный метод, биологический метод, метод адсорбции, метод кристаллизации и метод ионного обмена.

Рисунок 3 Процесс очистки фосфорсодержащих сточных вод и его преимущества и недостатки

1) Традиционные адсорбенты имеют такие проблемы, как высокая стоимость замены и низкая адсорбционная способность.Многие ученые приготовили высокопроизводительные адсорбенты путем химической модификации дешевых промышленных отходов..

(2) По сравнению с химическим осаждением осадок, полученный при кристаллизации осаждения, имеет более высокую вторичную стоимость использования и может использоваться в качестве растительного удобрения.может также демонстрировать хорошую эффективность удаления фосфора.

1.2.4Очистка органических сточных вод

И CMP процесс в производстве, и в основном содержит растворители, такие как изопропиловый спирт, пропиленгликоль монометилэфир ацетат, ацетон, ксилен и т. д., с высоким COD и низкой биоразлагаемостью.В настоящее время, основные методы очистки органических сточных вод включают биологические методы и передовые методы окисления.

(1) для очистки сточных вод часто используются биореакторы и химические и биологические комбинированные методы.

2) Процесс передовой окислительной обработки (AOP) считается лучшим методом для обработки органических сточных вод из-за его быстрого уровня окисления и высокой эффективности минерализации.

Рисунок 4 Органический процесс очистки сточных вод и его преимущества и недостатки

1.2.5Очистка сточных вод из тяжелых металлов

Отходы из тяжелых металлов в полупроводниках в основном поступают из электрохимического покрытия (ECP) и процессов CMP, в основном из меди и кобальта,которые в основном существуют в виде комплексов, образованных хелатирующими агентамиОсновными методами очистки сложных отходов из тяжелых металлов являются адсорбция, химическое осаждение, ионный обмен, окисление-редукция и т.д.

Рисунок 5 Процесс очистки сточных вод из тяжелых металлов и его преимущества и недостатки

1) Хелатный осадок - это метод удаления тяжелых металлов с использованием хелатных агентов для тяжелых металлов (таких как амино- и дитиокарбоксильные группы) для образования нерастворимых солей с тяжелыми металлами.

2) Усовершенствованный метод окисления использует сильные окислительные свободные радикалы для разрушения сильных химических связей между ионами тяжелых металлов и некоторыми функциональными группами в лиганде для высвобождения ионов тяжелых металлов.

3) Методы адсорбции включают совместное удаление тяжелых металлов и органических кислот и экстракцию тяжелых металлов.Технология совместного удаления органической кислоты - это процесс удаления загрязняющих веществ из сточных вод путем адсорбции всего комплекса на адсорбент..

1.2.6Очистка кислотных и щелочных сточных вод

Процесс производства полупроводников будет выделять большое количество кислотных или щелочных веществ, что сделает значение pH сточных вод слишком низким или слишком высоким,который легко наносит вред окружающей среде В настоящее время для очистки этого типа сточных вод обычно используется трехступенчатая технология нейтрализации для регулирования значения pH. Значение составляет 6,0-7,5 заднего выброса.

Полупроводниковая промышленность - это высокопотребляющая промышленность, и переработка сточных вод является одним из эффективных способов решения водного кризиса в полупроводниковой промышленности.из-за затрат и технических проблем Обычно сточные воды с относительно хорошим качеством воды могут быть переработаны, а сточные воды с относительно сложным качеством воды могут быть переработаны.