金山區12噸/小時半導體超純水成套設備

金山區12噸/小時半導體超純水成套設備核心工藝流程

一、整套工藝是一個逐級提純、多屏障保護的精密系統，主要可分為四大階段：預處理系統、初級除鹽系統、高級精處理系統、循環分配與監測系統。

1. 預處理系統：為后續工藝提供穩定、合格的進水

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

原水增壓與多介質過濾：原水經增壓泵送入多介質過濾器（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：出水進入活性炭過濾器，核心作用是高效吸附余氯、有機物、異色異味。余氯會不可逆地氧化損傷后續的反滲透膜，此步驟至關重要。

軟化處理：對于硬度較高的原水，需設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，確保進入反滲透膜的水質滿足SDI（污染密度指數）<5的嚴苛要求。

2. 初級除鹽系統（雙級RO + EDI）：去除絕大部分離子和雜質

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

一級反滲透 (1st RO)：預處理水經高壓泵加壓（約10-15 bar）后，進入一級反滲透膜組。在此，大部分離子、有機物、細菌、熱源被截留并隨濃水排出，產水（ permeate ）電導率大幅下降。

二級反滲透 (2nd RO)：一級RO產水進入二級高壓泵和反滲透膜組。二級RO以一級產水作為進水，水質已很好，其作用在于深度凈化，進一步去除一級產水中殘留的少量離子和有機物，使產水電導率降至1-5 μS/cm 以下，為EDI提供近乎理想的進水。

連續電除鹽 (EDI)：二級RO產水進入EDI模塊。EDI技術融合了離子交換樹脂和選擇性離子膜，在直流電場作用下，實現離子的連續遷移去除和樹脂的連續電再生，無需使用酸堿化學再生。其產水電阻率可穩定達到10-17 MΩ·cm，并有效控制TOC和二氧化碳。

3. 高級精處理系統（拋光混床 + 終端超濾）：達到18.2 MΩ·cm水質

這是實現半導體級超純水的關鍵，處理對象是已非常純凈的EDI產水。

拋光混床離子交換 (MBP)：EDI產水進入拋光混床（裝填有超純級核子級陰陽樹脂）。作為離子去除的“保險”，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，確保顆粒物指標達標，是微生物和顆粒控制的最后一道物理屏障。

脫氣膜/真空脫氣塔 (可選)：為滿足極低的溶解氧要求，可在適當位置增設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)：系統設置185nm和254nm雙波長紫外線裝置。254nm UV用于殺菌，185nm UV能激發光氧化反應，有效降解水中的微量TOC，將其轉化為二氧化碳和水，再通過后續精處理去除。

4. 循環分配與監測系統：保證供水點水質穩定

超純水在儲存和輸送中極易被污染，因此循環系統設計同等重要。

氮封儲罐與循環管路：超純水儲存于帶有高純度氮氣密封的儲罐中，防止空氣（含CO?、O?、微生物）溶入。產水通過拋光循環泵，在由PVDF或SS316L超純級拋光管路組成的閉環系統中24小時不間斷循環，防止死水區滋生細菌。

在線水質監測與自控：系統配備完整的在線儀表（電阻率儀、TOC分析儀、顆粒計數器、溶氧儀等），對關鍵水質參數進行實時、多點監測。所有數據接入PLC/SCADA中央控制系統，實現全自動運行、故障報警、參數記錄與遠程監控，確保12噸/小時的產水和供水全程穩定可靠。

二、 工藝總結與特點

金山區12噸/小時半導體超純水成套設備的工藝精髓在于 “多級屏障、逐級提純、循環保質的系統化設計”。

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

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

運行經濟環保：以RO+EDI 取代傳統的全離子交換，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：全自動控制與嚴密在線監測，確保了在滿足12噸/小時大規模連續供水需求的同時，每一個滴水點都能穩定達到18.2 MΩ·cm的半導體級超純水標準，為芯片制造的良率提供了基礎保障。