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電子級超純水系統的關鍵技術是什么

更新時間:2025-04-29        閱讀:505

電子級超純水系統的關鍵技術是什么

電子級超純水(UPW)系統是半導體、光伏、顯示面板等行業的核心配套設備,其水質要求極為苛刻(如電阻率≥18.2 MΩ·cm),中國電子級超純水水質標準如下表。

表 1   電子級水的技術指標GB/T11446. 1— 2013

項 目

技術指標

EW-Ⅰ

EW-Ⅱ

EW-Ⅲ

EW-Ⅳ

電阻率(25℃)/MΩ · cm

≥18 (5%時間不低于 17)

≥15 (5%時間不低于 13)

≥12. 0

≥0. 5

全硅/(μg/L)

≤2

≤10

≤50

≤1000

微粒數/ (個/L)

0. 05μm~0. 1 μm

500

0. 1 μm~0. 2 μm

300

0. 2 μm~0. 3 μm

50

0. 3 μm~0. 5 μm

20

> 0. 5 μm

4

細菌個數/(個/mL)

≤0. 01

≤0. 1

≤10

≤100

銅/(μg/L)

≤0. 2

≤1

≤2

≤500

鋅/(μg/L)

≤0. 2

≤1

≤5

≤500

鎳/(μg/L)

≤0. 1

≤1

≤2

≤500

鈉/(μg/L)

≤0. 5

≤2

≤5

≤1000

鉀/(μg/L)

≤0. 5

≤2

≤5

≤500

鐵/(μg/L)

≤0. 1

鉛/(μg/L)

≤0. 1

氟/(μg/L)

≤1

氯/(μg/L)

≤1

≤1

≤10

≤1000

亞硝酸根/(μg/L)

≤1

溴/(μg/L)

≤1

硝酸根/(μg/L)

≤1

≤1

≤5

≤500

磷酸根/(μg/L)

≤1

≤1

≤5

≤500

硫酸根/(μg/L)

≤1

≤1

≤5

≤500

總有機碳/(μg/L)

≤20

≤100

≤200

≤1000

電子級超純水(UPW)系統技術難點主要集中在以下幾個方面:

一、原水預處理階段的挑戰

1、微量污染物去除:需去除膠體、有機物、微生物、溶解氣體(如CO?)等,傳統過濾技術難以穩定達到ppb級。

2、抗污染膜設計:超濾(UF)和反滲透(RO)膜需長期耐受高污染原水,防止膜孔堵塞和性能衰減。

3、化學藥劑兼容性:預處理中使用的殺菌劑、絮凝劑可能引入二次污染(如Na?、Cl?殘留)。

二、離子去除技術的極限要求

1、二級RO與EDI的協同優化:

反滲透(RO)需實現99.5%以上的脫鹽率,且需應對低TOC進水條件。

電去離子(EDI)需在無化學再生條件下持續產出超純水,但高純水環境下離子遷移效率降低,易出現“極化現象"。

2、痕量離子去除技術:對B、Si等弱電離物質的去除需特殊樹脂或電化學工藝(如除硼核級樹脂、除硅樹脂)。

三、微生物與TOC控制的矛盾

1、超低TOC要求:需聯合紫外氧化(185nm UV)、高級氧化(AOP)和特殊催化劑將有機物分解為CO?和水,但可能產生中間產物干擾。

2、微生物抑制:管道系統需避免生物膜滋生,需采用臭氧或熱消毒(80℃循環),但高溫可能加速材料腐蝕。

四、顆粒與溶解氣體的ppb級別去除

1、納米級顆粒控制:終端過濾需使用≤0.1μm的超濾膜或納米纖維濾芯,但壓差增大易導致顆粒釋放。

2、溶解氧/CO?脫除:真空脫氣膜或膜接觸器需將O?降至ppb級,CO?需通過高pH陰離子交換樹脂轉化。

五、系統設計與超純材料難題

1、超高潔凈材料:管道、閥門需采用電拋光316L不銹鋼或PVDF,表面粗糙度<0.5μm,避免離子析出。

2、零死體積設計:循環系統需保持≥1 m/s流速防止滯留污染,但高流速可能引發顆粒脫落。

3、實時監測與反饋:在線傳感器(電阻率、TOC、顆粒計數器)需在超純水環境中保持精度,避免信號漂移。

六、 運行維護的穩定性

1、長期可靠性:樹脂、膜、EDI、過濾濾芯壽命受進水波動影響大,需預測性維護(如EDI電壓監控)。


卓水越電子級超純水


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