超纯水又称up水,既将水中的导电介质几乎完全去除,又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。电阻率大于18mω·cm,或接近18.3mω·cm极限值。
超纯水主要应用于微电子行业、半导体行业、电力行业、光电行业、光伏行业和实验室以及其他超纯水应用领域。
(1)电导率不同,纯化水电导率在1-5μs/cm 之间,超纯水的电导率为0.056μs/cm;
(2)制造的难易程度不同,目前市场上使用的纯水基本上都是经过反渗透、蒸馏等方法制得,而超纯水是纯水的基础上还要经过光氧化技术、精处置和抛光处理等一系列复杂的纯化技术制得的;
(3)对微量元素的要求不同。比如重金属、细菌、微粒数等指标也大不相同,纯水杂质含量是ppm 级,而超纯水为ppb 级1ppb为1ppm的千分之一,简单来讲超纯水中已经没有什么杂质,接近于理论上的水;
(4)使用的领域也不相同,纯水一般称呼纯净水,基本不保留水中的矿物质,ph值在6-7之间,为弱酸性,一般用于透析等医疗用水,或者实验室、电子化工等特殊用水;
(5)对输送管道材质的要求也不相同,超纯水对输送管道材质的要求要比纯水严格得多。
(1)《国家标准:电子级水(gb/t 11446.1-2013)》,
将电子级用水划分为4级ew1-4,对用水的电导、全硅、微颗粒数、细菌个数、金属元素、理化指标及toc都有明确要求。例如ew1电阻率≥18mω·cm(25℃)的情况下,全硅≤2μg/l等等。
(2) 美国电子和半导体工业用超纯水的标准指南(astm-d5127)
美国电子和半导体工业用超纯水的标准指南(astm-d5127),将电子和半导体工业用超纯水划分为7级,相较于国标电子级用水,美标对水质的划分更加细更加严格。 标准指南中增加了对半导体有影响的金属元素、及溶解氧的检测。
四、常用的水处理工艺
如图一所示,针对不同的水质要求,可采用不同的处理技术,凝聚沉淀、砂过滤、活性炭吸附、以及筒式过滤这四种工艺技术可以去除水中的悬浮物和微粒;反渗透技术可以有效去除有机物、离子、微粒微生物、热源;离子交换技术可以除去水中的离子;紫外线杀菌可以去除微生物和有机物;膜滤和超滤可以除却原水中的微生物和热源;多效蒸馏可以去除水中的有机物和热源。通过一系列的技术可以使得原水变成超纯水,用于工业车间生产用水。
图二 工艺用水处理技术
超纯水主流工艺为三种,分别为:
(1)多介质过滤器→活性炭过滤器→单级ro→再生混床→抛光混床
(2)多介质过滤器→软化器→活性炭过滤器→单级ro→edi→抛光混床
(3)叠片式过滤器→超滤→双级ro→edi→抛光混床→终端超滤
相对来说另外两种工艺来讲,第一种工艺是比较老旧的超纯水制作手法,而最后一种渗透/电去离子(ro/edi)集成膜技术是近年来发展迅速、相对成熟并得到大规模工业应用的新一代超纯水制造技术,在国际上已逐渐成为纯水技术的主流。ro/edi的集成膜技术在电子企业用水、实验室纯水系统、电厂用水等方面具有独特的优势。
五、应用案例
(1)工艺类型和水质要求
采用预处理 双级ro edi工艺,产水水质符合电子级水标准。
(2)技术指标
图四 技术指标
(3)btd设备特点
一键式启动、操作、维护简单方便,设有就地控制柜,方便就地操作及维护;系统主机一体化设计,模块化安装,减少占地面积。
(1)工艺类型和水质要求
(2)技术指标
图六 技术指标
(3)设备特点
系统可同时产水及独立产水一用一备,分为两套独立设备,耗材更换时不需停水,可24小时运行。
(1)工艺类型和水质要求
采用btd预处理 双级ro edi 抛光混床工艺,产水水质符合电子级水标准。
(2)技术指标
图八 技术指标