超纯水的定义与应用
超纯水不仅仅是普通水的简单处理,而是通过一系列精密的处理工艺,将水中的杂质有效去除,以满足半导体制造过程中对水质的极高要求。随着技术的进步,电子元件的尺寸不断缩小,制造精度不断提高,对超纯水的水质和水量也提出了更高的技术标准。
在半导体行业中,超纯水主要用于原材料生产、加工、检测以及半导体器件的制备。由于电子元器件对水质的敏感性,超纯水的制备过程必须严格控制,以确保其在各种生产环节中发挥效果。
超纯水的制备过程
超纯水的制备一般分为三个主要阶段:初步吸附过滤、反渗透净化和树脂离子交换系统。这些步骤的严格执行,确保了最终水质的纯净。
1. 原水处理
制备超纯水的***步是选择合适的原水。一般而言,可使用自来水、普通蒸馏水或普通去离子水作为原水源。原水在进入处理系统之前,需要经过预处理,以去除一些大颗粒杂质和污染物。
2. 预处理系统
预处理系统包括原水箱、原水泵、杀菌剂、石英砂过滤器、活性炭过滤器、换热器和阻垢剂系统等设备。在这一阶段,首先依赖石英砂和活性炭过滤器对水质进行初步过滤,去除水中的悬浮物和有机物质。随后,使用杀菌剂消毒,以保障后续处理环节的效果。
3. 双级反渗透系统
反渗透技术是制备超纯水的核心环节,通常使用双级反渗透系统。该系统由保安过滤器、高压泵和反渗透膜组成。反渗透膜能够有效滤除95%以上的电解质和大分子化合物,包括胶体颗粒和病毒等,从而***提高水的纯度。这一过程不仅去除了大部分离子,还可以延长后续离子交换柱的使用寿命。
4. 电子去离子(EDI)系统
在经过反渗透处理后,水的电阻率通常在0.05~1.0 MΩ·cm之间。为了进一步提高水质,通常会使用电子去离子(EDI)系统。该系统利用电场的作用去除残余电解质(包括弱电解质),将水的电阻率提升至5~16 MΩ·cm。
5. 抛光树脂
经过EDI系统处理的水依然可能存在一些微量的带电离子和弱电解质,需进一步通过无化学析出的抛光树脂进行处理。这种树脂能够有效去除水中残存的杂质,使得水质最终达到18 MΩ·cm以上。
6. 终端超过滤
***,整套系统需进行终端超滤。这一阶段能有效去除水中微粒、胶体、细菌、热源和有机物质,相当于整个系统的“***一道防线”,以确保产出的高纯水不受二次污染。
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