CN114751539A - 一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，包括1级反渗透系统中电动比例阀和泵均由PLC系统控制；PLC系统监控UF超滤系统中超滤的出水SDI值和产水压差，当SDI升高到一定值，进行反冲洗，当产水压差达到一定值进行化学清洗；监控进入MB再生混床的原水的Ph值，调节进水Ph值；监控TOC的进出口电阻值，动态调节抛光树脂罐体数量；监控系统的水温温差变化小于5℃；本发明提供的超纯水工艺可以提高超纯水系统的产水稳定性、减少工艺废水的排放，提高系统的产水率，此外智能超纯水工艺使超纯水系统更加完善，满足半导体行业对超纯水系统更稳定，更可靠，水质更严苛的要求。
Description
技术领域
本发明涉及超纯水制备技术领域，具体是一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备 工艺。
背景技术
随着电子工业的发展，在芯片的生产加工过程中，对于水质的要求也越来越高。为了 保证生产出超大规模的集成电路，除高纯原材料、高纯气体、高纯化学药品外，高纯水也是其中最关键的因素之一。现有提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺设备流程图如图1所示，包括原水箱、自清洗叠片滤器、UF超滤系统、过滤水箱、热交换、2B3T去离 子、去离子水箱、UV杀菌、1级RO、RO水箱、TOC-UV、MDG脱气膜、MB再生混床、 后端过滤器、超纯水箱、冷水板换、MDG-2脱气膜，TOC去除器、脱硼抛光混床、2级抛 光混床、终端UF和RO浓水回收系统；按照功能性系统分类，整个超纯水制备系统如图2 所示，包括加药系统、自清洗过滤器、热交换系统、UF超滤系统、2B3T系统、UV系统、 RO系统、脱气膜系统、CEDI系统、TOC-UV系统、唾沫抛光混床、抛光混床和终端UF 系统。在整个提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺中，超纯水制造区最为复杂；超 纯水制造区可分为预处理、一次纯水处理、超纯水处理三个区域。预处理区域主要包括： 沙滤、活性炭塔；一次纯水部分主要包括：阴阳离子交换塔、脱气塔(DG)、保安过滤器、 紫外线杀菌器及多级反渗透；超纯水处理部分主要包括：MDG脱气膜、TOC-UV杀菌器、 MB混床及后端过滤器。但是由于考虑到在向工艺线设备输送高纯水过程中，输水管道会 对水质再次造成污染，因而在FAB内一般都设立抛光循环系统。抛光循环系统主要以MB 为核心，再加上超滤设备，以除去在向工艺生产线输送纯水的过程中，管网溶入水中的杂 质。
目前在超纯水行业中系统设计的控制方案不能很好的传递到项目上，造成系统运行不 可靠。目前系统的设计大都以原水温度为25度，原水进水条件不变化进行。这就造成当 系统在其它温度运行或者原水盐度硬度变化时各个工艺环节不能很好的匹配造成水质有 波动或者某一个工艺负荷特别大。例如水温变化会使膜性能和树脂的性能发生改变。温度 升高膜产水水质变差，但能耗降低。树脂在一定范围内对离子的吸附有效，当温度降低或 者升高对其性能都不利。再有就是目前工艺中对一些公共气体如氮气和仪器仪表工艺水排 放太多。如检测Ph和ORP，电阻率，TOC等仪表会产生一些工艺排放水。其超纯水成本比较高且直接排放到地漏造成浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，以解决上述 背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的 制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
步骤一、1级反渗透系统的背压阀门采用可以根据温度和产水水质进行动态调整的电 动比例阀；电动比例阀和泵均由PLC系统控制；
步骤二、PLC系统监控UF超滤系统中超滤的出水SDI值和产水压差，当SDI升高到一定值，进行反冲洗，当产水压差达到一定值进行化学清洗；
步骤三、监控进入MB再生混床的原水的Ph值，调节进水Ph值；
步骤四、监控TOC的进出口电阻值，动态调节抛光树脂罐体数量；
步骤五、监控系统监控水温变化并且保持水温温差变化小于5℃。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤一中当水温为25℃时，背压阀背压为8Bar。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤一中当水温降低时，PLC系统提高泵的频 率。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤二中反冲洗是指从出水测进水，从产水测 出水，同时通入压缩空气进行清洗；所述步骤二中采用次氯酸钠杀菌剂或者氢氧化钠碱试 剂进行化学清洗。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤二中SDI大于15时需要进行反冲洗。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤五中保证进水温度变化小于3度。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤三中在MB再生混床的进口安装Ph计，调节进水Ph值为8.5～9。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤三中通过添加纯碱调节Ph。
作为本发明的一种优选技术方案，上述步骤五中系统进水和供水分别设有换热器，根 据换热后出水的温度动态调节进入换热器的热源或者冷源的流量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过动态监控系统的水温，能够确保系统内部温度稳定；通过稳定监控TOC的进出口电阻值，能够动态反应水中的含盐量；本发明通过监控再生混床的原水的Ph值，能够动态监测水的Ph。本发明通过在UF超滤系统中设置反清洗系统，能够对UF超滤系 统进行及时清洗，确保水质达到要求；此外本发明的监控方法不会产生监测废水。
综上，本发明专利涉及到一种智能超纯水工艺，该超纯水工艺可以提高超纯水系统的 产水稳定性、减少工艺废水的排放，提高系统的产水率。本发明提供的智能超纯水工艺使 超纯水系统更加完善，满足半导体行业对超纯水系统更稳定，更可靠，水质更严苛的要求。
附图说明
附图1是现有提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺设备流程图；
附图2是现有超纯水制备系统结构示意图；
附图3是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申 请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动成果前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范 围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组 合，下面将参考附图1-3，并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
步骤一、所述1级反渗透系统的背压阀门采用可以根据温度和产水水质进行动态调整 的电动比例阀；电动比例阀和泵均由PLC系统控制；所述步骤一中当水温为25℃时，背压阀背压为8Bar，当水温降低时，PLC系统提高泵的频率；PLC系统根据水温及时调整背 压和泵的频率，当原水温度发生变化时，能够通过调整背压阀的被压和泵的频率适应温度 波动。
步骤二、PLC系统监控UF超滤系统中超滤的出水SDI值和产水压差，当SDI升高到15，进行反冲洗，当产水压差达到一定值进行化学清洗；反冲洗是指从出水测进水，从产 水测出水，同时通入压缩空气进行清洗；所述步骤二中采用次氯酸钠杀菌剂或者氢氧化钠 碱试剂进行化学清洗；通过设置反清洗和化学清洗，能够对原水进行杀菌和消毒，提高水 质。
步骤三、监控进入MB再生混床的原水的Ph值，通过添加纯碱调节进水Ph值；在 MB再生混床的进口安装Ph计，调节进水Ph值为8.5～9；通过在MB再生混床的进口安 装Ph计，不仅能够实时监控经过再生混床内部的水的Ph值，而且检测时还不需要从工艺 中取水，所以不会造成水资源浪费。此外，实时监控水的Ph值，能够及时发现水质变化， 并根据水质变化做出适当调整，确保工艺更加灵敏，水质一旦发生变化，就能够及时调整 回来，大大降低了水质不合格的情况发生率，提高系统的产水率。
步骤四、监控TOC的进出口电阻值，动态调节抛光树脂罐体数量；与Ph值检测效果一样，通过监控TOC的进出口电阻值，实时监控进出口电阻值，能够及时发现水质变化， 并根据水质变化做出动态调整抛光树脂罐体的数量，确保工艺更加灵敏，水质一旦发生变化，就能够及时调整回来，大大降低了水质不合格的情况发生率，提高系统的产水率。此外，检测时还不需要从工艺中取水，所以不会造成水资源浪费。
步骤五、监控系统监控水温变化并且保持水温温差变化小于5℃；系统进水和供水分 别设有换热器，根据换热后出水的温度动态调节进入换热器的热源或者冷源的流量。通过 限制水温温差变化小于5℃，能够确保整个工艺中各个工艺环节运行稳定、流畅，不会在某一个工艺出现较大的工艺负荷。
本实施例通过动态监控系统的水温，能够确保系统内部温度稳定；通过稳定监控TOC 的进出口电阻值，能够动态反应水中的含盐量；本实施例通过监控再生混床的原水的Ph 值，能够动态监测水的Ph。本实施例通过在UF超滤系统中设置反清洗系统，能够对UF 超滤系统进行及时清洗，确保水质达到要求；此外本实施例的监控方法不会产生监测废水。
综上，本实施例涉及到一种智能超纯水工艺，该超纯水工艺可以提高超纯水系统的产 水稳定性、减少工艺废水的排放，提高系统的产水率。本实施例提供的智能超纯水工艺使 超纯水系统更加完善，满足半导体行业对超纯水系统更稳定，更可靠，水质更严苛的要求。
实施例2
实施例2是在实施例1的基础上的改进，具体改进内容为：监控系统的水温温差变化 小于3℃，其它内容与实施例1相同，此处不再描述。
本实施例在实施例1取得的技术效果的基础上，还通过进一步限定监控系统的水温温 差变化小于3℃，进一步优化水质和工艺流程和提高工艺运行稳定性。
以上的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明 构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下步骤：
步骤一、1级反渗透系统的背压阀门采用可以根据温度和产水水质进行动态调整的电动比例阀；电动比例阀和泵均由PLC系统控制；
步骤二、PLC系统监控UF超滤系统中超滤的出水SDI值和产水压差，当SDI升高到一定值，进行反冲洗，当产水压差达到一定值进行化学清洗；
步骤三、监控进入MB再生混床的原水的Ph值，调节进水Ph值；
步骤四、监控TOC的进出口电阻值，动态调节抛光树脂罐体数量；
步骤五、监控系统监控水温变化并且保持水温温差变化小于5℃。
2.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤一中当水温为25℃时，背压阀背压为8Bar。
3.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤一中当水温降低时，PLC系统提高泵的频率。
4.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤二中反冲洗是指从出水测进水，从产水测出水，同时通入压缩空气进行清洗；所述步骤二中采用次氯酸钠杀菌剂或者氢氧化钠碱试剂进行化学清洗。
5.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤二中SDI大于15时需要进行反冲洗。
6.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤五中保证进水温度变化小于3度。
7.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中在MB再生混床的进口安装Ph计，调节进水Ph值为8.5～9。
8.根据权利要求1或者6所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中通过添加纯碱调节Ph。
9.根据权利要求1所述的一种提高工艺稳定性和水质的超纯水的制备工艺，其特征在于，所述步骤五中系统进水和供水分别设有换热器，根据换热后出水的温度动态调节进入换热器的热源或者冷源的流量。
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2021
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