一种电子超纯水制备工艺的制作方法

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种电子超纯水制备工艺。

背景技术：

1、电子芯片大力发展，市场大，产生的废水多，固体悬浮物ss高，但废水中只含有硅粉、少量表面活性剂、含盐量极低等，污染并不大，有良好的可回收利用价值。

2、特别是目前国家大力发展晶圆厂，在晶棒、晶圆的制造过程中，切割、研磨、划片、减薄、化学研磨平坦化(cmp)等工艺后的清洗过程中，均会产生研磨废水。研磨废水中含有少量的研磨膏、被研磨下来的微小颗粒以及清洗剂，但其中的水质比较好，电导率和toc(total organic carbon，总有机碳)含量都比较低，具有回收利用的价值。

3、传统超纯水制取设备工艺流程:原水-多介质过滤器-活性炭过滤器-一级除盐-混床-超纯水。

4、然而传统超纯水处理工艺的有效成分回收率仍有待改进。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能提高有效成分回收率的电子超纯水制备工艺。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种电子超纯水制备工艺，包括依次连接的mbr系统装置、超滤-ro系统和edi系统，出水电导率≤0.05um/cm；浊度≤0.1ntu；

4、其中，所述mbr系统装置包括第一底座、研磨废水处理箱、膜板安装架、mbr平板膜、曝气头、气管、平台、管约束架、回转式风机和单向阀，第一底座顶端右侧与研磨废水处理箱底端相连接，研磨废水处理箱内部中侧连接有膜板安装架，膜板安装架内可拆卸安装有mbr平板膜，研磨废水处理箱左上端内侧与曝气头外侧相连接，且曝气头输出端对应到研磨废水处理箱内mbr平板膜上方位置，曝气头输入端与气管一端相连通，第一底座顶端中部与回转式风机底端相连接，回转式风机输出单气管另一端相连接，研磨废水处理箱左上端与平台右端相连接，平台右中侧与管约束架底端相连接，气管绕过管约束架上侧，且气管上安装有单向阀。

5、研磨、划片废水回收的难点在于废水中的颗粒物非常微小，采用传统的超滤膜过滤，膜污染严重，且难以清洗。现有技术中一般采用混凝沉淀进行预处理，再运用有机超滤膜的孔径小的特点，对研磨废水中的微小颗粒进行截留，合格的产水进行回收。但是，由于研磨废水中的颗粒物比较锋利，且有机超滤存在机械强度不足，容易断丝且过滤效果较差的情况。另外，普通有机超滤对进水中ss(suspended solids，悬浮物)和toc的容忍度有限，对预处理的要求严格，化学稳定性有限，运行故障后，膜的性能恢复性不理想等缺陷，因此有机超滤运用起来故障率高，更换频繁。

6、而本发明研磨废水由研磨废水处理箱上部注入，经mbr平板膜过滤向下排出，同时回转式风机运行，使气管作用于曝气头曝气，使得mbr平板膜上表面始终受到曝气作用冲刷，避免杂质堆积，同时气管在管约束架支撑下，根据连通器原理高于水面有效避免水反流，并辅助单向阀对气路及回转式风机防护，使用mbr平板膜的同时，提供了曝气减少膜面污染，且具有对于通气管路的防护，提高可靠性，有助于后续提高有效成分回收率。

7、进一步优选地，本发明的mbr系统装置，还包括勾环、梯架、梯杆、围杆、围栏和支撑梁，mbr平板膜顶端中部与勾环底端相连接；

8、梯架底端与第一底座前端相连接，梯架底端与平台前端相连接，梯架内侧竖向连接有多组梯杆；

9、研磨废水处理箱与平台顶端连接有多组围杆，两组相邻围杆之间连接有围栏；

10、第一底座顶端左中侧与平台底端左中侧经支撑梁相连接。

11、作为优选，所述超滤-ro系统包括超滤产水箱、加药管、翻搅电机、驱动轴、分散筒、紫外线灯座和多组紫外线灯管，超滤产水箱底端连接设有四组支腿，超滤产水箱左侧内壁上连接设有两组管座，加药管通过与管座的配合固定安装在超滤产水箱上，超滤产水箱的右端连通设有排水管，翻搅电机固定安装在超滤产水箱右端，驱动轴通过与翻搅电机输出端的连接转动安装在超滤产水箱内，分散筒右端与驱动轴左端固定连接，分散筒左端连通设有连接套管，连接套管与加药管的输出端转动连通，分散筒的圆周外壁上均匀的设有多组分散孔和多组搅拌叶，超滤产水箱顶端设有安装槽口，紫外线灯座通过与安装槽口的配合可拆卸的安装在超滤产水箱上，紫外线灯座上设有电源控制盒，多组紫外线灯管均等距的固定紫外线灯座底端，并且多组紫外线灯管均通过紫外线灯座与电源控制盒电连接。

12、本发明通过加药管向超滤产水箱内加入还原剂药物，然后通过启动翻搅电机，翻搅电机带动驱动轴转动，驱动轴带动分散筒转动，分散筒带动搅拌叶转动，使搅拌叶对超滤产水箱内部的水进行翻搅，还原剂药物通过加药管进入到分散筒内，然后在分散筒的转动下，通过分散孔排入到超滤产水箱内的水中，并在搅拌叶的翻搅下，快速的在水中分散开，并与水充分混合，将水中的余氯去除掉，从而能够加快还原剂药物的分散速度，使药物快速分散到超滤产水箱内的各个角落，从而使超滤产水箱内的水与还原剂药物混合更加充分，改善还原效果，有助于后续提高有效成分回收率；在消除余氯过程中，通过电源控制盒使紫外线灯管开启，通过紫外线灯管的开启超滤产水箱内的水进行消毒杀菌，从而避免水中出现微生物的繁殖。

13、进一步优选地，所述超滤产水箱顶端的安装槽口上设有密封垫。

14、作为优选，所述edi系统包括第二底座、edi水处理设备、增压泵、三通比例调节阀、氮封水箱、箱盖和液位变送器，第二底座顶端设有固定架，edi水处理设备固定安装在固定架上，edi水处理设备上设有上位机，增压泵固定安装在edi水处理设备上，增压泵的入水口与edi水处理设备连通的设有抽水管，增压泵出水口连通设有出水管，三通比例调节阀的右通道与出水管固定连通，氮封水箱固定安装在第二底座上，氮封水箱上设有三组夹持机构，箱盖通过夹持机构盖装在氮封水箱上，液位变送器固定安装在箱盖上，液位变送器的底部位于氮封水箱内，箱盖上设有补氮阀和泄氮阀，箱盖的右端连通设有注水管和回流管，并且回流管位置高于注水管，注水管的输入端与三通比例调节阀底部的下通道连通，回流管的输入端与三通比例调节阀左侧的左通道连通。

15、本发明edi系统在使用时，三通比例调节阀的左通道起初是关闭的，右通道和下通道是打开的，edi水处理设备在增压泵工作下通过注水管向氮封水箱内供给制造出的纯水，通过氮气对氮封水箱内的液面进行氮封，保证纯水质量，补氮阀可以与外部氮气供应装置接通，用来补充氮气，泄氮阀用来排放氮封水箱内多余的氮气到特定容器中，系统在运行过程中，氮封水箱中的液位是高于回流管的，并通过液位变送器不间断的检测氮封水箱内的液位变化，当液位产生上升趋势时，液位变送器将信号传递给edi水处理设备上的上位机，上位机发出指令给增压泵和三通比例调节阀，使增压泵停转，并使三通比例调节阀的左通道开度增大，下通道开度减小，氮封水箱内的水则通过回流管回流至edi水处理设备内，当液位产生下降趋势时，液位变送器将信号传递给edi水处理设备上的上位机，上位机发出指令给增压泵和三通比例调节阀，使增压泵工作，并使三通比例调节阀左通道开度减小，下通道开度增大，使水补充加快，以此来保证水位始终保持平稳恒定，氮封水箱内的液位保持平稳恒定，使得用来氮封的氮气体积保持基本不变，从而能够有效减少氮气的消耗，避免造成氮气的浪费，在经过前述的mbr系统装置、超滤-ro系统依次处理后进一步提高电子芯片废水的有效成分回收率，从而提高超纯水制备效果。

16、进一步优选地，所述夹持机构包括固定座、转动架、丝杆和压板，固定座固定安装在氮封水箱上，转动架转动安装在固定座上，丝杆螺装在转动架上，压板顶端与丝杆底端固定连接，丝杆顶端固定套设有旋钮。

17、进一步优选地，所述氮封水箱的前端设有观察界面；所述压板的底端连接设有紧固垫。

18、作为优选，采用本发明电子超纯水制备工艺处理后的产水能够达到：

19、8寸工艺处理后的产水：

20、晶圆生产工艺线宽65nm

21、电阻率＞18 mω•cm

22、出水硼离子要求＜500ppt

23、出水二氧化硅要求＜500ppt

24、toc＜10.0ppb

25、＞0.1um颗粒数量需要＜50个/l

26、溶解氧＜20.0ppb。

27、作为优选，采用本发明电子超纯水制备工艺处理后的产水能够达到：

28、12寸工艺处理后的产水：

29、晶圆生产工艺线宽28nm

30、电阻率≥18.18 mω•cm

31、出水硼离子要求＜50ppt

32、出水二氧化硅要求＜50ppt

33、toc＜1.0ppb

34、＞0.05um颗粒数量需要＜200个/l

35、溶解氧＜3.0ppb。

36、综上所述，本发明具有以下有益效果：

37、1、本发明研磨废水由研磨废水处理箱上部注入，经mbr平板膜过滤向下排出，同时回转式风机运行，使气管作用于曝气头曝气，使得mbr平板膜上表面始终受到曝气作用冲刷，避免杂质堆积，同时气管在管约束架支撑下，根据连通器原理高于水面有效避免水反流，并辅助单向阀对气路及回转式风机防护，使用mbr平板膜的同时，提供了曝气减少膜面污染，且具有对于通气管路的防护，提高可靠性，有助于后续提高有效成分回收率；

38、2、超滤-ro系统包括超滤产水箱、加药管、翻搅电机、驱动轴、分散筒、紫外线灯座和多组紫外线灯管，超滤产水箱底端连接设有四组支腿，超滤产水箱左侧内壁上连接设有两组管座，加药管通过与管座的配合固定安装在超滤产水箱上，超滤产水箱的右端连通设有排水管，翻搅电机固定安装在超滤产水箱右端，驱动轴通过与翻搅电机输出端的连接转动安装在超滤产水箱内，分散筒右端与驱动轴左端固定连接，分散筒左端连通设有连接套管，连接套管与加药管的输出端转动连通，分散筒的圆周外壁上均匀的设有多组分散孔和多组搅拌叶，超滤产水箱顶端设有安装槽口，紫外线灯座通过与安装槽口的配合可拆卸的安装在超滤产水箱上，紫外线灯座上设有电源控制盒，多组紫外线灯管均等距的固定紫外线灯座底端，并且多组紫外线灯管均通过紫外线灯座与电源控制盒电连接；

39、3、本发明edi系统在使用时，三通比例调节阀的左通道起初是关闭的，右通道和下通道是打开的，edi水处理设备在增压泵工作下通过注水管向氮封水箱内供给制造出的纯水，通过氮气对氮封水箱内的液面进行氮封，保证纯水质量，补氮阀可以与外部氮气供应装置接通，用来补充氮气，泄氮阀用来排放氮封水箱内多余的氮气到特定容器中，系统在运行过程中，氮封水箱中的液位是高于回流管的，并通过液位变送器不间断的检测氮封水箱内的液位变化，当液位产生上升趋势时，液位变送器将信号传递给edi水处理设备上的上位机，上位机发出指令给增压泵和三通比例调节阀，使增压泵停转，并使三通比例调节阀的左通道开度增大，下通道开度减小，氮封水箱内的水则通过回流管回流至edi水处理设备内，当液位产生下降趋势时，液位变送器将信号传递给edi水处理设备上的上位机，上位机发出指令给增压泵和三通比例调节阀，使增压泵工作，并使三通比例调节阀左通道开度减小，下通道开度增大，使水补充加快，以此来保证水位始终保持平稳恒定，氮封水箱内的液位保持平稳恒定，使得用来氮封的氮气体积保持基本不变，从而能够有效减少氮气的消耗，避免造成氮气的浪费，在经过前述的mbr系统装置、超滤-ro系统依次处理后进一步提高电子芯片废水的有效成分回收率，从而提高超纯水制备效果。