與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比,膜技術(shù)具有工藝簡單、操作方便、易于自動控制、能耗小、無污染、去除雜質(zhì)效率高、運行成本低等優(yōu)點,特別是幾種膜技術(shù)的配合使用,再輔之以其他水處理工藝,如石英砂過濾、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV殺菌等,為去除水中的各種雜質(zhì),滿足日益發(fā)展的電子工業(yè)對高純水的需要,提供了有效而可靠的手段,而且也只有應(yīng)用了多種膜技術(shù),才能生產(chǎn)出合格、穩(wěn)定的高純水,才能生產(chǎn)出大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路(LSI、VLSI、ULSI),從而使計算機、雷達、通訊、自動控制等現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用得以實現(xiàn)。值得一提的是:當原水的含鹽量大于400mg/L時,純水制造的除鹽工序采用RO-離子交換工藝后,比早先單用離子交換可節(jié)約酸、堿90%左右,使離子交換柱的周期產(chǎn)水量提高10倍左右[7],事實證明,可以降低純水制造的運行費用和制水成本,可以減少工人的勞動強度,可以減少對環(huán)境的污染,并可使純水水質(zhì)得到提高并長期穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計,在我國電子工業(yè)引進的純水制造系統(tǒng)中,有RO的約占系統(tǒng)總數(shù)的90%,有UF的約占20%,有MF的幾乎為100%[8],而ED在我國國產(chǎn)的純水系統(tǒng)特別是早期投產(chǎn)的純水系統(tǒng),以及為數(shù)眾多的對純水水質(zhì)要求不高的一般電子元器件(如電阻、電容、黑白顯像管、電子管等)制造廠的純水系統(tǒng)中占有相當?shù)谋壤?/p>
三、微電子工廠純水站使用膜技術(shù)實況
現(xiàn)以某微電子工廠中的某一純水站使用膜技術(shù)的實況,說明膜技術(shù)在電子工業(yè)純水制造中的應(yīng)用。其純水制造系統(tǒng)工藝流程見圖1。
1.前級UF
前級UF是用于去除水中的懸濁物、膠體及有機物,降低水的SDI值,確保RO的安全運行。前級UF有5組,每組45根組件,共225根組件,進水280m3/h,透過水250 m3/h,濃縮水排放,回收率約90%。UF組件為美國Romicon公司生產(chǎn),型號HF-BZ-20-PM80,組件直徑5in,長43in,內(nèi)壓式中空纖維膜,纖維直徑20mil(0.51mm),共有2940根纖維,膜面積132ft2,膜材料為PS(聚砜),截留分子量8萬。UF前采用5μm保安過濾器。
2.一級RO
水中加入還原劑Na2SO3(加藥量為水中余氯值的1.8倍)以防止余氯氧化腐蝕RO膜,加入防垢劑(NaPO3)6(加藥量為5ppm)以防止CaCO3、CaSO4等在RO膜上結(jié)垢,再經(jīng)5μm 保安過濾器后由高壓泵打進一級RO。一級RO有4組,均為二段。其中三組為每組8根膜容器,呈(5+3)排列,第4組為11根膜容器,呈(8+3)排列,膜容器由FRP(玻璃鋼)制成,每根內(nèi)裝6個RO元件,總共為210個RO元件,進水250m3/h,透過水188m3/h,濃縮水排放,回收率為75%,脫鹽率>90%(初始脫鹽率>99%),操作壓力1.55Mpa。RO元件為美國HYDRANAUTICS(海德能)公司生產(chǎn),型號CPA3。元件直徑8in,長40in,卷式膜,膜面積400ft2,膜材料為芳香聚酰胺復(fù)合膜,元件脫鹽率≥99.5%。
3.二級RO
一級RO水箱出水中一部分進入A系統(tǒng),先加NaOH(CP級)調(diào)節(jié)pH為8.2-8.6,使水中CO2生成HCO3-,被二級RO除去,以減輕混床離子交換的負擔,采用二級RO可以使混床再生周期延長一倍,減少再生酸堿耗量,并可進一步去除TOC和膠體物質(zhì)。二級RO前采用3μm保安過濾器,二級RO為一組三段,共10根膜容器,按(6+3+1)排列,每根容器內(nèi)裝6只RO元件,共60只RO元件,進水70m3/h,出水62m3/h,濃水排至超濾水箱,回收率為90%,脫鹽率>70%(初始脫鹽率>80%),RO元件的生產(chǎn)廠、型號與一級RO相同。
4.后級UF
后級UF是用于去除水中的微粒、微生物、膠體、有機物等的終端過濾設(shè)備。
A系統(tǒng)后級UF為3組,每組18支,共54支組件,進水92 m3/h,出水90 m3/h,濃水排至一級RO水箱,回收率約98%。UF組件為美國Romicon公司生產(chǎn),型號HF-132-20-PM10,組件直徑5in,長43in,內(nèi)壓式中空纖維膜,纖維直徑20mil(0.51mm),共有2940根纖維,膜面積132ft2,膜材料為PS(聚砜),截留分子量1萬。
B系統(tǒng)后級UF為8組,每組9支,共72支組件,進水168 m3/h,出水164 m3/h,回收率約98%,UF組件制造廠及型號與A系統(tǒng)后級UF相同。
C系統(tǒng)后級UF有3支組件,進水4 m3/h,出水3.9 m3/h,回收率約98%,UF元件為美國HYDRANAUTICS公司生產(chǎn),型號4040-FTV-2120,組件直徑3.94in,長40in,卷式膜,膜面積55ft2,膜材料為聚烯烴,截留分子量5萬。
5.微濾
本系統(tǒng)的微濾可分為三類,第一類為前級UF、RO前的保安過濾器,用于去除水中的懸濁物微粒,降低水的SDI值,濾芯為PP(聚丙烯)膜摺迭式濾芯,孔徑為5μm或3μm。第二類在離子交換后,用于濾除離子交換樹脂碎片,濾芯為PP膜摺迭式濾芯,孔徑為1μm。第三類在UV殺菌器后,用于濾除微生物尸體,濾芯為N-6(尼龍6)膜摺迭式濾芯,孔徑為0.45μm或0.2μm。以上濾芯均為核工業(yè)部第八研究所生產(chǎn)。
除上述水站外,該廠還有另幾套高純水制造系統(tǒng),RO除使用復(fù)合膜元件外,還有使用CA醋酸纖維素膜元件。