一种超纯水深度除硼系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超纯水深度除硼系统，依次包括原水池、原水池换热器、过滤单元、pH调节水池、UV杀菌器、保安过滤器、反渗透单元、TOC

【技术实现步骤摘要】
一种超纯水深度除硼系统


[0001]本技术涉及一种水处理系统，特别涉及一种超纯水深度除硼系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，在半导体、液晶面板等电子设备制造领域中，为了清洗产品，需要使用大量含有极少量杂质、离子和有机物的超纯水。其中，在半导体的制造工序中，伴随着半导体的制成的减小、晶圆尺寸的扩大，对所使用的超纯水提出了越来越高的要求。随着水质要求的逐渐提升，对超纯水中的硼的要求逐渐提高，硼是一种p型杂质，它大部分会使n型硅发生反转，并对载流子浓度产生影响，从而影响半导体制造过程中的产品的良率。
[0003]硼(B)是元素周期表第三主族唯一的非金属元素，B原子的价电子结构是2s22p1，B原子的价电子少于价轨道数，所以存在缺电子情况，但硼与同周期的金属元素锂，铍相比原子半径小，电离能高，电负性大，以形成共价键分子为特征。超纯水的制造系统中，除硼主要依赖反渗透单元和离子交换树脂单元，但是在pH较低的情况下，以硼酸形式存在的B，反渗透的去除效率低(普通反渗透膜，pH＝9时，去除率为80％左右)，化学清洗会导致脱硼效率明显下降；在离子交换树脂的选择性表中，B的选择性较低，比较难以将离子交换树脂中的氢氧根交换出来，所以离子交换树脂对于硼的去除率比一般离子较低，B的波动会导致离子交换树脂容易被B穿透，硼的去除效果急剧下降。
[0004]由于两级反渗透膜+EDI装置对硼的去除效果较差，无法满足超纯水对硼的要求，所以针对超纯水制造系统中除硼工艺主要采用离子交换树脂的方式，采用“阳离子交换树脂塔+阴离子交换树脂塔+反渗透+除硼阴床+混床式离子交换树脂塔”的工艺，这样需要对离子交换树脂进行频繁的再生，会排放大量的再生废液，但仍无法实现高效除硼。当对硼的要求极高(＜10ppt)时，需要在纯水箱后设置一套除硼树脂塔，对硼进行保护，由于其树脂结构极易在再生过程中造成损伤，导致大量的TOC溶出，终端水中TOC容易超标。

技术实现思路

[0005]技术目的：本技术目的旨在提供一种超纯水深度除硼系统，该系统除硼装置设置在系统前端，通过除硼装置、反渗透单元和EDI装置的协同左右，除硼效率高，有效控制了水中TOC含量；克服了现有技术中除硼效率不高以及由于除硼树脂设置在纯水箱后端引起水中TOC超标的问题。
[0006]技术方案：本技术所述的超纯水深度除硼系统，依次包括原水池、原水池换热器、过滤单元、pH调节水池、UV杀菌器、保安过滤器、反渗透单元、TOC
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UV装置、EDI装置、一级脱气膜装置和超纯水箱，还包括设置于pH调节水池和UV杀菌器之间的除硼装置；其中除硼装置上包括二氧化硅层和除硼功能层，除硼功能层位于二氧化硅层上。
[0007]优选的，所述过滤单元包括多介质过滤器、脱炭酸塔和活性炭过滤器，多介质过滤器中填充有无烟煤、石英砂和砾石，活性炭过滤器中填充有活性炭和石英砂。原水进入原水池，原水池的水通过水泵经过原水换热器，调节水温，然后进入多介质过滤器、脱炭酸塔和
活性炭过滤器，主要用于去除水中的杂质、部分有机物质、碱度和余氯等，以保护后面反渗透单元中RO膜免受氧化和有机物污染。
[0008]活性炭过滤器的产水进入pH调节水池，加入氢氧化钠调节水的pH至7.0，保证后续处理中水的中性。
[0009]从pH调节水池出来的水通过除硼装置，硼酸与除硼功能层上的氨基磷酸钙结合，从而去除硼，为保证除硼装置的产水可以持续稳定保证硼的浓度较低，水的速度在60
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120BV/h的范围内，一般可选定80/h，经过除硼装置的产水中的硼浓度＜10ng/L。除硼装置上的介孔二氧化硅层比表面积较大，除硼功能层为氨基磷酸钙硅烷偶联剂，通过化学方法将除硼功能层接枝在二氧化硅层上，其比表面积为50～1500m2·
g
‑1，孔体积为0.05～1ml
·
g
‑1，孔径为2～20nm，吸附容量为0.5～4mmol
·
g
‑1，在水冲洗的条件下具有更好地稳定性，溶出TOC较低，且再生性能好。
[0010]所述氨基磷酸钙硅烷偶联剂由氨基硅烷偶联剂、磷酸和氢氧化钙以质量比1：0.5～2：2～10，在200～400℃下，反应1
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4小时，所述惰性有机溶剂为环己烷、庚烷、甲苯、二甲苯等。
[0011]将氨基磷酸钙硅烷偶联剂接枝于二氧化硅层上的方法为：将介孔二氧化硅材料与氨基磷酸钙硅烷偶联剂以质量比1：2～10在惰性溶剂中，200～400℃条件下，氩气气氛下反应2～10h，惰性有机溶剂为环己烷、庚烷、N,N
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二甲基酰胺、甲苯中的一种。
[0012]除硼装置中的除硼功能层再生周期一般控制在20～40天，再生方法为：首先使用1～5BV的1～8％盐酸进行洗脱操作，然后使用1～5BV的1～8％氢氧化钠进行再生。
[0013]除硼装置的产水经过UV杀菌器进行杀菌，UV杀菌器采用254nm的紫外线进行杀菌。
[0014]优选的保安过滤器中过滤膜孔径2～10μm。UV杀菌器的出水经过保安过滤器，过滤掉悬浮性颗粒物和胶体。
[0015]优选的，所述反渗透单元包括依次串联的一级反渗透装置、一级RO产水池、二级反渗透装置和二级RO产水池，一级反渗透装置采用淡化反渗透膜，二级反渗透装置采用低压高通量反渗透膜。反渗透单元用于去除水中的阴阳离子和水中的有机物。从保安过滤器出来的水进入两级反渗透系统，两级反渗透装置采用高脱盐率、低能耗反渗透膜元件，进水压力＞1.0MPa，第一级反渗透系统的水回收率可以达到80
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85％，第二级反渗透系统的水回收率可以达到85
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95％，产水TDS为0.2
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1mg/L，TOC为10
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50μg/L，产水进入RO水池。
[0016]RO水池中的水进入TOC
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UV装置，TOC
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UV装置采用185nm的紫外光，185nm的紫外线可以有效分解水中的TOC；接着进入EDI装置，该装置利用混和离子交换树脂吸附水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下分别透过阴阳离子交换膜而被去除。
[0017]EDI装置的产水通过第一级脱气膜装置，去除水中的溶解氧，产水直接进入纯水箱，纯水箱采用氮封的方式，防止其他气体溶解进水中。
[0018]优选的，超纯水箱还连接纯水换热器、TOC
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UV装置、混床式离子交换装置、二级脱水膜装置和终端超滤装置；终端超滤装置连接用水点，终端超滤装置出水送去用水点直接使用，未使用的水返回纯水箱继续循环。超纯水箱中的水，首先通过纯水换热器，把温度调节到用水点需要的温度；通过TOC
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UV装置，TOC
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UV装置采用185nm的紫外光，再次分解水中的TOC；通过混床式离子交换装置，去除水中痕量的阴阳离子和部分有机物，混床式离子交
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超纯水深度除硼系统，其特征在于，依次包括原水池、原水池换热器、过滤单元、pH调节水池、UV杀菌器、保安过滤器、反渗透单元、TOC
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UV装置、EDI装置、一级脱气膜装置和超纯水箱，还包括设置于pH调节水池和UV杀菌器之间的除硼装置；其中除硼装置上包括二氧化硅层和除硼功能层，除硼功能层位于二氧化硅层上；所述除硼功能层为氨基磷酸钙硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的除硼系统，其特征在于，所述反渗透单元包括依次串联的一级反渗透装置、一级RO产水池、二级反渗透装置和二级RO产水池。3.根据权利要求1所述的除硼系统，其特征在于，所述过滤单元包括依次串联的多介质过滤器、脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎宇舟，高康，陈炜彧，张浩，陈琳媛，赵浩竹，
申请(专利权)人：江苏中电创新环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：