电子行业纯水系统设计总结

雷燕

摘    要：本文主要介绍了纯水在电子行业中的应用及纯水设备介绍，并总结了纯水系统设计中注意事项，供读者参考。

关键词：纯水系统;膜处理;电子

1  引言

在电子制程工艺中，水中物质的增加就会导致器件性能下降，成品率低，高品质纯水制备系统是电子工业很重要的一部分。

2  电子半导体行业纯水工艺特点

集成电路产量增加及结构变化要求相应的提高纯水的水量及水质参数，现超纯水水质要求已达到18MΩ·cm，并稳定水质，连续产水。并且由于产线设备设计有扩充需求，在系统设备设计中应留有合理的余量。从设计到安装调试产水周期短。压缩从决策建厂到投产运行间的时间就是节省资源，减少投资。纯水设备的模块化将减少安装、调试时间。

3  电子半导体行业纯水系统

根据电子纯水水质标准《电子级水国家标准 》有不同等级的纯水，为达到纯水各类水质标准，结合实际工程设计及个人对工程的理解，现总结如下：

达到EW-IV 水质，电阻率≥0.5MΩ·cm系统流程：自来水→砂滤器→碳滤器→一级反渗透机组→精过滤器→UV菌器→精过滤器→使用点。

达到EW-III 水质，电阻率≥12MΩ·cm系统流程：自来水→多介质过滤器→碳滤器→软水器→一级反渗透机组→混床→UV菌器→精过滤器→使用点;自来水→多介质过滤器→碳滤器→软水器→一级反渗透机组→EDI装置→UV菌器→精过滤器→使用点。

达到EW-II 水质，电阻率≥15MΩ·cm（95%时间不低于13）系统流程：自来水→多介质过滤器→碳滤器→软水器→二级反渗透机组→混床→UV杀菌器→精过滤器→使用点;自来水→多介质过滤器→碳滤器→软水器→二级反渗透机组→EDI装置→UV杀菌器→精过滤器→使用点。

4  纯水常用设备介绍

4.1  多介质过滤器

多介质过滤器由无烟煤及石英沙组成，设计要点：罐体材质可以是Q235A内衬5mm防腐橡胶、不锈钢304或FRP。多介质过滤器内部填装粗砂、细沙和无烟煤。填料填装规格及高度：石英砂粒度范围0.35～0.5，0.5mm～0.8mm（32目～20目），0.8mm～1.2mm（20目～14目），1mm～2mm（16目～9目），2mm～4mm（9目～5目）， 无烟煤粒径为0.8mm～1.8mm ，填装高度1m～1.5m。集水花板上安装集水头，数量根据反洗所需水量及单个集水头过水量计算。运行压力<0.6MPa，工作温度5℃～40℃，流速一般8m/h～10m/h设计，当进出口压差在0.05MPa～0.07MPa时就必须进行反洗，反洗流量为进水流量的1.5倍～2倍，在实际运行中采用水洗、汽洗分步运行。

4.2  碳滤器

碳滤器是由活性碳组成，以下是设备说明： 罐体材质同多介质。活性碳过滤器内部填装果壳活性碳（8目～16目）及石英砂16目～9目或9目～5目.填装高度1m～1.5m。集水花板上安装有集水头，数量根据所需水量及单个集水头过水量计算。运行压力<0.6MPa，工作温度5℃～40℃，流速一般取8m/h～10m/h，当进出口压差在0.057MPa～0.07MPa时就必须进行反洗。反洗流量为进水流量的1倍～1.5倍，反洗膨胀率控制在35%～50%。

4.3  软水器

软水器内包含酸性阳离子树脂，对于钠型树脂，树脂本体在钠离子交换周期中均能吸收水中之硬度。以下是设备说明： 罐体材质同多介质。软水器内部填Na型或H型阳离子交换树脂。进水端和花板上安装集水头，数量根据所需水量及单个集水头过水量计算。运行压力<0.6MPa，工作温度5℃～40℃，流速一般取15m/h～25m/h Na型树脂再生，盐液浓度控制在5%～10%，饱和盐液浓度为26%，再生流速4m/h～6m/h。

4.4  混床

阴、阳树脂按比例装填在同一个交换器内，由于阴、阳树脂紧密接触，就好象许多微型阳床和阴床串联在一起，反复进行多次脱盐。交换反应能进行到底，所以出水纯度高，水质稳定。以下是设备说明：压力容器罐有SUS316L、碳钢衬胶、FRP玻璃钢等运行压力<0.6MPa，工作温度5℃～40℃，初级混床流速按20m/h～40m/h、精混床流速按40m/h～60m/h、抛光混床流速按60m/h～80m/h设计。反洗分层流速10m/h左右，反洗时间15分钟。当树脂交换能力消耗殆尽时，通常采用硫酸（H2SO4）或盐酸（HCl）再生阳树脂，NaOH再生阴离子。 混床再生后需空气混合，一般空气压力1kg/cm2～1.5kg/cm2，空气量2m3/m2·min～3m3/m2·min。

4.5  RO反渗透机组

经超滤处理过的水进入RO系统，对于RO系统设计注意点：离心泵产生高压，高压泵前压力为1kg/cm2≤P≤3kg/cm2，并装低压保护开关设为1kg/cm2，泵出水压力及RO进水压力≤15kg/cm2。RO膜壳多为不锈钢和玻璃钢两种，设备应安装于室内。RO去除率不同厂牌略有不同，一级反渗透膜产水电导率一般控制在20μs/cm內，有的也控制在10μs/cm内;二级参照欧盟标准控制在4.3μs/cm。RO膜通量可以通过控制压力和温度参数来调节，多数膜可以按照温度每升高1℃水通量增加1%计算，膜的操作温度范围在4℃～45℃，冬季为了保证产水量需加换热器。膜冲洗有快速冲洗跟化学清洗，化学清洗系统应考虑冬季清洗加热情况。冲洗进水压力≤3kg/cm2，进出水压力差≤2kg/cm2。膜元件渗透水侧压力不得高于浓缩水侧压力0.03MPa，背压比正压过高更有危害。

5  纯水常用设备阀件控制操作

以下图纸及列表中表示纯水常用设备流程、配管示意及阀件控制说明，现总结列出：

总之纯水技术的成熟，使得设备模块化，系统流程设计标准化。现在纯水工程，主要考验施工管理经验，纯水系统控制运行稳定上。纯水系统利润增长点需放在物料成本，运行成本，系统回收率，安全稳定上。

参考文献：

[1] 聂惟国，李防震.全膜法水处理技术在燃煤过热蒸汽注汽锅炉补给水处理中的应用[J].石油天燃气学报，2010.