CN115572025B - 深除盐水的处理系统与工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深除盐水的处理系统与工艺，处理系统包括二次除盐装置、混合光解吸收器以及膜接触器，所述混合光解吸收器中，至少一个第一壳体为透明隔热的中空封闭结构；至少一个辐射光源设于中空封闭结构内以形成真空辐射腔；待提纯水自下支撑孔板进入第一反应腔且自第二壳体上部的流出孔流出以构成水流通道，水流通道至少部分地重叠于光解区以光催化氧化待提纯水形成第一处理水；来自密封腔的第一处理水依次在络合反应区去除硼硅以及在正电吸附区去除羧酸类小分子有机物形成深除盐水。本处理系统可有效降解超低分子有机物并深度去除弱离子化杂质，为半导体工厂洁净区超纯水循环系统提供高纯度的补给水。
Description
技术领域
本发明涉及先进芯片制造用清洗水的制备技术领域，尤其涉及二次处理段深除盐水的处理系统与工艺。
背景技术
在集成电路先进芯片制造过程中，超纯水是湿法以及光刻工艺不可或缺的动力条件。通常生产厂房和动力厂房将超纯水制备系统分为两个部分，由动力厂房制得的高纯度深除盐水通过厂区内连接的管道系统输送到生产厂房洁净区的超纯水储槽，再由精抛光系统处理制得超纯水送往工艺使用点。
在动力厂房的纯水制备系统中，原水经过预处理和浅除盐系统，形成一次纯水进入深除盐处理段。根据深除盐水出流水质设计要求，深除盐处理段一般采用真空紫外线降解器和混合离子交换塔或连续电除盐装置将一次纯水进行提纯处理，这种工艺组合从指标上很难将硼脱除至20ng/l以下，而只得将进一步处理交由精抛光系统完成，这在POD（超纯水终端分配点，亦作为水质检测点）有更高硼指标要求的制备系统中（如硼≤10ng/l），无疑将给精抛光系统明显带来超标的负荷和风险。另一方面，为获得更大的TOC降解效率，在深除盐处理段加大真空紫外线降解剂量，亦会产生更多的自由基复合氧化剂，造成下游设备可能出现材料氧化的迹象，因而使提升TOC降解效率陷入材料安全、能源消耗和运行成本等多方面考虑的技术矛盾中。
本申请采用一台高集成度的一体化装备，将光解、络合、正电吸附等多功能融合为一体，在深除盐段作为关键处理单元，可有效解决二次纯水提纯的技术困难，从而获得高纯度的深除盐水。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种深除盐水的处理系统与工艺，适用于纳米级IC制造、尤其适用于高端芯片生产的先进制程（特征尺寸0.028μm及以下）工艺清洗用超纯水深除盐制备系统，将解决目前的技术困难，实现超低分子有机物和弱离子化杂质的有效降解与深度去除，以供给生产厂房超纯水制备精处理系统高纯度的深除盐水。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种深除盐水的处理系统，所述处理系统包括混合光解吸收器，所述混合光解吸收器包括：
至少一个第一壳体，其为透明隔热的中空封闭结构；
至少一个辐射光源，辐射光源设于所述中空封闭结构内以形成真空辐射腔；
第二壳体，其围绕所述至少一个第一壳体；
连接盖，其设于所述第二壳体顶部；
下支撑孔板，其设于所述第二壳体底部，所述下支撑孔板、第二壳体内壁、第一壳体外壁和连接盖构成第一反应腔，所述第一反应腔在所述真空辐射腔照射下形成光解区，待提纯水自所述下支撑孔板进入第一反应腔且自所述第二壳体上部的流出孔流出以构成水流通道，所述水流通道至少部分地重叠于所述光解区以光催化氧化待提纯水形成第一处理水；
第三壳体，其具有位于下支撑孔板下方的底壁以及自所述底壁向上延伸的侧壁，所述侧壁围合形成开口，所述侧壁围绕所述第二壳体；
顶盖，其可拆卸地盖设于所述开口；
第一孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和顶盖构成密封腔，所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔；
第二孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第二孔板、侧壁、第二壳体外壁和底壁构成集水腔；
第二反应腔，其经由所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和第二孔板构成，所述第二反应腔上部填充硼吸收剂以构成络合反应区，所述第二反应腔下部填充正电荷吸附剂以构成正电吸附区。
所述混合光解吸收器入流水至少经过二次除盐，出流水流向生产洁净区超纯水储槽。
所述处理系统还包括二次除盐装置以及膜接触器；所述二次除盐装置包括连续电除盐装置或混合离子交换塔或复合离子交换塔，所述膜接触器为膜脱气装置。
所述膜接触器是利用膜脱气技术，以氮气和真空组合吹扫方式将水中溶解气体予以高效脱除。
所述处理系统包括的二次除盐装置、混合光解吸收器和膜接触器三者的排列次序优选水流依次经过二次除盐装置、混合光解吸收器和膜接触器，此时工艺效果最佳。
一种深除盐水的处理工艺，包括以下处理步骤，
待提纯水经由入流口进入第一反应腔，在第一反应腔自下而上形成连续流的光解区中降解水中溶解性有机物形成第一处理水；
所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔，第一处理水依次在络合反应区去除硼硅以及在正电吸附区去除羧酸类小分子有机物形成深除盐水；
深除盐水收集于所述集水腔且经由出流口导出。
所述待提纯水来源于一次纯水，一次纯水先经过二次除盐装置处理后再由入流口进入第一反应腔，所述深除盐水由出流口导出后再进入膜接触器进行处理。
在上述技术方案中，本发明提供的一种深除盐水的处理系统与工艺，具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明中混合光解吸收器是集多功能于一身的连续流反应系统，包含至少三个处理过程，即有机物催化降解、弱电离杂质功能化络合和羧酸类脂烃基一元酸吸收，是有机耦合了光催化氧化、螯合吸附剂除硼和氨基功能基团吸附的多功能高效提纯装置。该装置在位于二次除盐装置及膜脱气装置之间的依次组合工艺中，不仅可以高效降解低分子有机物、深度脱除硼、硅等弱离子化杂质，而且结构紧凑且更有益于污染防护的一体化处理装置为先进制程IC工厂动力厂房的工艺布局也显著做出了设计优化与创新。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的所述混合光解吸收器的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
一种深除盐水的处理系统，所述处理系统包括混合光解吸收器，所述混合光解吸收器的结构如图1所示。
所述混合光解吸收器入流水至少经过二次除盐，出流水流向生产洁净区超纯水储槽。
所述处理系统还包括二次除盐装置以及膜接触器；所述二次除盐装置包括连续电除盐装置或混合离子交换塔或复合离子交换塔，所述膜接触器为膜脱气装置。所述膜接触器是利用膜脱气技术，以氮气和真空组合吹扫方式将水中溶解气体予以高效脱除。所述复合离子交换塔包括带阳离子交换树脂的阳塔和带阴离子交换树脂的阴塔。
在采用全新的混合光解吸收器进行深除盐处理段的新工艺设计中，二次除盐装置（DI）、混合光解吸收器（U-PSA）和膜接触器（MDG）可进行三组工艺排列，即DI+U-PSA+MDG、DI+MDG+U-PSA和MDG+DI+U-PSA，三种工艺方案均可产生深除盐水，但水质有所差异，而通过机理分析和实验检测发现，二次除盐装置、混合光解吸收器以及膜接触器的依次处理工艺效果最佳。
原水经过预处理和至少一次除盐处理得到一次纯水，较佳的经过离子交换脱盐和膜脱盐两级除盐操作，或经过两级膜脱盐操作，形成一次纯水，再进行深除盐处理。在一次纯水进入混合光解吸收器之前，至少要经过一级二次除盐装置处理，将电阻率提升至17MΩ.cm以上。二次除盐装置包括连续电除盐装置，或可再生的混合离子交换塔或复合离子交换塔。经过二次除盐装置处理之后，混合光解吸收器可最大效率地发挥作用，将产水中的TOC和硼、硅、二氧化碳等弱离子化杂质极有效地进一步去除，再采用膜接触器将光解有机物产生的溶解气体进行彻底脱除，进而得到所有盐类电解质、低分子有机物、弱离子化杂质、溶解氧以及细菌皆全面深度降低至准超纯水水质的高纯度深除盐水。
根据链反应原理，无机阴离子对TOC降解过程存在竞争和抑制影响，有的甚而成为消耗、淬灭•OH的主要离子成分，因而将混合光解吸收器后置于二次除盐装置，有利于提高光解区171对TOC的催化氧化效率。
混合光解吸收器进水中的溶解氧浓度是影响光解区171降解TOC效率的重要原因之一。在一个实验例中，当紫外光辐射剂量150 mW-sec/cm2时，溶解氧从4μg/L增加到100μg/L，TOC降解效率可从16%提升到52%，而当紫外光辐射剂量430 mW-sec/cm2时，溶解氧从4μg/L增加到100μg/L，TOC降解效率可从45%提升到75%，因此可见，TOC降解效率随着DO浓度的增加而提高，基于此，优选将膜接触器设计在混合光解吸收器的流程后端，既可获得更大的TOC脱除率，也可脱除光解区自由基复合产生的少量氧气。
如图1所示，所述混合光解吸收器包括：
至少一个第一壳体11，其为透明隔热的中空封闭结构；
至少一个辐射光源12，辐射光源12设于所述中空封闭结构内以形成真空辐射腔13；
第二壳体14，其围绕所述至少一个第一壳体11；
连接盖15，其设于所述第二壳体14顶部；
下支撑孔板16，其设于所述第二壳体14底部，所述下支撑孔板16、第二壳体14内壁、第一壳体11外壁和连接盖15构成第一反应腔17，所述第一反应腔17在所述真空辐射腔13照射下形成光解区171，待提纯水自所述下支撑孔板16进入第一反应腔17且自所述第二壳体上部的流出孔199流出以构成水流通道，所述水流通道至少部分地重叠于所述光解区171以光催化氧化待提纯水形成第一处理水；
第三壳体18，其具有位于下支撑孔板16下方的底壁181以及自所述底壁181向上延伸的侧壁182，所述侧壁182围合形成开口，所述侧壁182围绕所述第二壳体14；
顶盖183，其可拆卸地盖设于所述开口；
第一孔板184，其一端固定于所述侧壁182，另一端固定于第二壳体14外壁，所述第一孔板184、侧壁182、第二壳体14外壁和顶盖183构成密封腔186，所述第一处理水从所述第一反应腔17进入所述密封腔186；
第二孔板185，其一端固定于所述侧壁182，另一端固定于第二壳体14外壁，所述第二孔板185、侧壁182、第二壳体14外壁和底壁181构成集水腔187；
第二反应腔188，其经由所述第一孔板184、侧壁182、第二壳体14外壁和第二孔板185构成，所述第二反应腔188上部填充硼吸收剂以构成络合反应区191，所述第二反应腔188下部填充正电荷吸附剂以构成正电吸附区192，来自密封腔186的第一处理水依次在络合反应区191去除硼硅以及在正电吸附区192去除羧酸类小分子有机物形成深除盐水。
所述混合光解吸收器中，还包括，
入流口19，其穿设所述底壁181且连通所述第一反应腔17；
出流口193，其穿设所述侧壁182且连通所述集水腔187以导出先进芯片制造用清洗水。
进一步地，第一壳体11上部位于连接盖15中。
进一步地，连接盖中间的孔侧壁相应开有容纳O型圈的凹槽，第一壳体11上部通过O型圈密封及定位于所述侧壁，优选地，O型圈可以是双O型圈。
优选地，第一壳体11顶部还设有给辐射光源通电的线缆。
所述混合光解吸收器的优选实施例中，所述第一壳体11、第二壳体14和第三壳体18为共中心轴线的中心对称结构。
所述深除盐水的处理工艺，包括以下处理步骤，
待提纯水经由入流口19进入第一反应腔17，在第一反应腔17自下而上形成连续流的光解区171中，真空辐射腔13辐射的紫外线被水分子吸收产生羟基自由基和超氧自由基，诱发链式反应生成多种强氧化性活性物质，与待提纯水中残留溶解性污染物发生加成反应或羟基化反应，进而再发生抽氢反应或氧化还原反应，以降解水中溶解性有机物形成第一处理水；
所述第一处理水从所述第一反应腔17进入所述密封腔186，第一处理水依次在络合反应区191去除硼硅以及在正电吸附区192去除羧酸类小分子有机物形成深除盐水；其中，硼脱除至最低可达1 ng/l以下，深除盐水的TOC降解至最低可达2μg/l以下；
深除盐水收集于所述集水腔187且经由出流口193导出。
所述待提纯水来源于一次纯水，所述一次纯水先经过二次除盐装置处理后再由入流口19进入第一反应腔，所述深除盐水由出流口193导出后再进入膜接触器进行处理。
在一个实施方式中，提纯系统是具有高集成度的圆柱形套筒式反应器，该反应器由真空辐射腔13、第一反应腔17、第二反应腔188、密封腔186和集水腔187组成，从功能上划分，分为辐射区、光解区171、络合反应区191、正电吸附区192、过渡区189和收集区195。辐射光源12安装在如第一圆柱状壳体的第一壳体11内，较佳的形成真空保护的辐射腔，并充入纯度99.9%的氮气或氩气等惰性气体，使得第一圆柱状壳体内氮气或氩气气压达到50~100kPa，由于氮气或氩气不吸收253.7nm和184.9nm紫外线，因而避免空气杂质造成光强衰减，进而提高辐射效率。第一圆柱状壳体的作用在于防止被处理水带走光源的热量，使真空辐射腔13内温度不至于过低而影响发光效率，其保温作用也起到了稳定紫外光输出的效果，使得水温在5~32°C之间变化对放电光源的输出强度几乎没有影响。
辐射光源12可采用多种UV光激发装置，在提纯系统中至少应为高输出臭氧石英汞灯或臭氧汞齐灯，进一步较佳的，可优选臭氧汞齐灯。本发明较佳实施方式中，第一圆柱状壳体由对UV光具有优异光学透射率的高纯度石英（SiO2）制成，较佳的由高纯度人工合成熔融石英材料制成，需满足透射率大于90%的要求。
第二圆柱状壳体至少采用三层结构，低透光石英层、屏蔽反射层和无金属隔离层，较佳的，在低透光石英层外表面再利用真空蒸镀法镀制上一层金属薄膜（第二表面镜），进一步较佳的，采用VUV加硬金属薄膜形成第一表面镜，避免菲涅尔反射带来多界面的反射损失，可更有效地提高反射率。
在一个实施方式中，如第二圆柱状壳体的第二壳体14与一个或多个第一圆柱状壳体之间形成水流通道，上下部有连接盖15和下支撑孔板16，称之为第一反应腔17。混床系统MB产水首先进入第一反应腔17，在第一反应腔17自下而上形成连续流的光解区171中，VUV被水分子强烈吸收产生羟基自由基和超氧自由基，由此诱发复杂链式反应，由于羟基自由基是一种亲电性粒子，会首先与过流水中残留溶解性污染物发生加成反应或羟基化反应，进而再发生抽氢反应或氧化还原反应，使得DOM的分子结构得到大幅降解。
经光解后的深除盐水流入顶部的密封腔186，形成与吸附区衔接的过渡区189，这一区域从结构上明显缩减了现有技术中的光氧化器与吸附塔（或深除盐塔）之间的设备间距，有效降低了传递距离造成的过程材质析出的微污染积聚和动力损失。
在一个实施方式中，如第三圆柱状壳体的第三壳体18与第二圆柱状壳体之间，根据吸收材料的不同，形成络合反应区191和正电吸附区192，这两个区域所在的空间被称之为第二反应腔188。
水经由密封腔186进入第二反应腔188，自上而下首先经过上部吸收材料，水中的弱离子化杂质硼与吸收材料发生强烈的络合反应。上部吸收材料是一种硼吸收剂，具体为单分散多孔型吸收剂，包括葡甲胺基的颗粒珠或吸附树脂。硼吸收剂可以由脂肪族多元醇或芳香族多羟基酚负载到聚合物骨架上接枝反应而成；较佳的，克服多孔疏水性聚合物骨架不易浸润、影响传质的局限性，以及骨架中交联剂二乙烯基苯含多种同分异构体而显著影响聚合结构性能的缺陷，采用具有较强亲水性和接枝后平均孔径增大的聚甲基丙烯酸失水甘油酯（GMA，化学式C7H10O3）与二甲基丙烯酸乙二醇酯（EDM，化学式C10H14O4）形成的大孔共聚物作为骨架基质，将NMDG接枝在溶入二甲基亚砜溶液的共聚物大孔颗粒骨架上，制成的高效硼吸收剂GMA-EDM-NMDG；进一步较佳的，采用二甲基甲酰胺去离子水混合液增强树脂溶胀以提高孔径和功能基密度，并以交联后可为吸附提供更多活性位点、结构与机械性能更优良的多孔氯甲基聚苯乙烯交联微球作为聚合物骨架载体（CMPS），同样以含有更加舒展的多羟基脂肪型长碳链多元醇作为功能单体，使用一步吸附法，搅拌、淋洗、烘干，制得含有邻位和间位二羟基功能基团的新型单分散多孔硼吸收剂PS+NMDG。
在一个实验例中，用改进的接种聚合法合成高效硼吸收剂颗粒珠GMA-EDM-NMDG。将聚乙烯醇和十二烷基硫酸钠溶解在蒸馏水中作为外相来制备，将包括作为单体的GMA和EDM、作为引发剂的AIBN和作为溶剂的N-碳苄氧基赖氨酸、邻苯二甲酸二丁酯的有机相加入到外相中。将该混合物超声处理，向该乳液中加入PS种子胶乳，在室温下搅拌介质相，随后在反应器中进行聚合。洗涤颗粒，用四氢呋喃萃取颗粒，然后用乙醇充分洗涤。
将NMDG接枝到二甲基亚砜中的上述聚合物多孔颗粒上。然后，分别用二甲基亚砜和乙醇洗涤获得颗粒珠。
接枝后，GMA-EDM-NMDG颗粒珠有效粒径范围增大至0.45~0.75mm，比重0.67g/l，功能基密度ρ（NMDG）由N含量计算得到ρ（NMDG）=1/195*1000/2=2.56 mmol/g，接枝率Yg=46.5%。
在一个实验例中，用一步吸附法制取单分散多孔硼吸收剂颗粒珠PS+NMDG。将多孔氯球和完全溶解于二甲基甲酰胺去离子水混合溶剂的葡甲胺一起投入到反应瓶中，再加入三乙胺作催化剂和缚酸剂，经冷凝回流和搅拌反应后，依次用乙醇和去离子水淋洗，再经真空干燥即得到新型PS-NMDG颗粒珠。
接枝后，PS+NMDG颗粒珠平均粒径0.78mm，功能基密度ρ（NMDG）=2.68mmol/g，接枝率乙为48.6%。
在一个比较例中，根据PS+NMDG颗粒珠对硼酸的平衡吸附量测定和Langmuir吸附等温线模型，实测最大吸附量=17.41 mg-B/g-R，计算理论最大吸附量=17.37 mg-B/g-R，与GMA-EDM-NMDG颗粒珠及市售进口螯合树脂AmberSep IRA743的最大吸附量和功能基团有效利用率进行对照，数据见下表1：
表1
GMA-EDM-NMDG颗粒珠不仅外表面胺基和多羟基长链功能基团对硼酸进行络合，多孔结构的亲水性聚合物骨架更利于传质，有益于改善吸附性能，因而表现出平衡吸附量和最大吸附量均高于市售专用除硼树脂。
PS+NMDG颗粒珠的最大吸附量和功能基利用率明显是这三款吸附剂中最高的，其原因除了舒展且易于弯曲的脂肪型长碳链多元醇结构捕获硼酸分子能力更强、螯合效率更高之外，更为重要的原因在于，本次制备过程用水和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液作溶剂，对颗粒珠溶胀作用很大，尤其对孔道结构影响更大，尽管相比多孔氯球，孔容、孔道比表面积以及孔隙率均有一定程度降低，但平均孔径和孔径比都有较大幅度地提高，由于功能基密度的提升使得硼酸分子更易于进入孔道与功能基发生络合，进而提高颗粒珠表面活性位点的利用率和传质效率，最终表现出更为优异的吸附性能。
在第二反应腔188的络合反应区191，PS+NMDG与水中硼发生化学吸附，分子结构中多个顺位活性羟基与硼酸或硼酸根阴离子进而发生络合反应，形成结构稳定的环状酯化物。
络合反应为可逆反应，吸收材料饱和后，可用体外洗脱的方式，用盐酸或硫酸对饱和吸收剂进行脱附，被络合的硼酸解吸出来，从而得到高浓度硼酸洗脱液。
在第三圆柱状壳体与第二圆柱状壳体之间所形成的第二反应腔188中，水自上而下经过络合反应区191，由于弱离子化而不能在RO及MB中去除的H3BO3在这一反应区得以深度降除，其初始泄漏浓度甚至达到小于0.5 ng/l的极高水准。而后，除硼水直接进入位于络合反应区191下部的正电吸附区192。正电吸附区192与络合反应区191填充不同的吸收材料而紧密衔接。在正电吸附区192填充的吸收材料是一种具有或混有带季铵基功能基团而具正电荷的强吸附剂，此种吸收剂的一种制法是在氯甲基化聚苯乙烯交联微球骨架上与二甲基苯、三甲胺等主要原料经过悬浮聚合反应、氯甲基化反应和胺化反应制成，较优的，选用三甲基苄铵基的凝胶型二乙烯基苯交联化吸附剂或混有这种吸附剂的混合树脂，对于水中阴离子电解质尤其小分子有机物具有更强烈的吸附功能，进一步较优的，选择这一类型吸附剂的高纯级型号，以保证和满足ΔTOC≤1μg/l的特殊要求。
在第一反应腔17的光解区171中，通过VUV/UV光照使得水分子均质裂解和光化学离子化，产生羟基自由基及多种次生强氧化性活性物质，共同去除难降解有机物。含有羧酸类脂烃基一元或多元有机酸或酸式盐的处理水离开光解区171，从密封腔186进入第二反应腔188的络合反应区191和正电吸附区192，在正电吸附区192，与带季铵基表面官能基团而显正电荷的吸附剂充分接触，发生吸附交换等协同反应，使得出流口193的TOC浓度最终降至1~2μg/l。
正电吸附区192另一项重要功能是吸附络合反应区191硼吸附剂所溶出的高分子聚合物，这部分酸化聚合物溶进处理水将带来TOC浓度的升高，这对于深除盐段的微污染控制是极为不利的。正电荷吸附剂可以有效吸附水中带负电荷、亲水性、有极性的DOM，将增加的ΔTOC控制在1μg/l，甚至更低。
正电吸附区192的下部通过支撑隔板（即第二孔板）与收集区195相隔，收集区195位于隔板下方的集水腔187内。在隔板上方，安置一个或多个塔形布水器194，将正电吸附区192处理水收集到集水腔187中，同时隔离吸附剂颗粒珠。较优的，采用嵌入式圆柱形布水器194，在聚丙烯骨架支撑内侧固定一层聚己二酰己二胺滤网，孔径60目~80目，不仅解决了传统布水帽老化碎裂进而泄露交换剂的问题，也起到了通常后置的树脂捕捉器的作用而节省了一台管道装置。隔板下方集水腔187与出水法兰和排水管道相连，与进水管密封隔绝。
第三圆柱状壳体或其内表面采用乙烯或丙烯聚合的热塑性树脂材料，或纤维增强复合塑料，较佳的采用无规共聚聚丙烯改性而成高分子聚合物材料，从溶出金属离子、痕量TOC和颗粒物等污染物限定的角度，优选β型均聚聚丙烯或高度非反应性热塑性含氟聚合物材质。
不仅如此，在提纯系统的内部，与水接触的包括入流管、腔体、隔板、通道、集水器等所有过流表面和过水装置均设计为高分子聚合物材料或石英材料，摒弃了传统反应器和交换塔的合金钢材质，以达到整台设备的去金属化或金属极少化的设计目的。
实施例一：将光解吸收器（U-PSA）应用于深除盐水制备系统。原水先后经过预处理、离子交换除盐和膜脱盐，得到一次纯水：电阻率Res.=1.5MΩ.cm，TOC=20μg/l，B=4μg/l；深除盐水处理工艺：DI+U-PSA+MDG，52BV/h（下同），二次除盐装置DI为混合离子交换塔，混合离子交换塔MB中填装HP R4800&HP R1100混合树脂，混合光解吸收器U-PSA-Ⅱ型，硼吸附剂为PS+NMDG 350L，膜脱气装置MDG采用两支10''×28'' X-40串联。
在MDG出流口采样，检测得到：TOC=1.5μg/l，B=0.6ng/l，DO=4.6μg/l。
实施例二：将光解吸收器（U-PSA）应用于深除盐水制备系统，替换硼吸收剂为GMA-EDM-NMDG，与实施例一对比产水水质效果。原水先后经过预处理、离子交换除盐和膜脱盐，得到一次纯水：电阻率Res.=1.5MΩ.cm，TOC=20μg/l，B=4μg/l；深除盐水处理工艺：DI+U-PSA+MDG，二次除盐装置DI为混合离子交换塔，混合光解吸收器U-PSA-Ⅱ型，硼吸附剂为GMA-EDM-NMDG 350L，膜脱气装置MDG采用两支10''×28'' X-40串联。
在MDG出流口采样，检测得到：TOC=1.5μg/l，B=3.7ng/l，DO=4.6μg/l。
对比例：将现有深除盐处理工艺与实施例一进行比较，对比产水水质效果。原水先后经过预处理、离子交换除盐和膜脱盐，得到一次纯水：电阻率Res.=1.5MΩ.cm，TOC=20μg/l，B=4μg/l；深除盐水制备为现有处理工艺：UVox+MB+MDG，其中真空紫外线降解器UVox型号OPV-12DTL，膜接触器MDG等其他条件与实施例一相同。
在MDG出流口采样，检测得到：TOC=7.1μg/l，B=38ng/l，DO=4.7μg/l。
从上述实施例和对比例可以看出，硼吸收剂PS+NMDG尽管反应速率没有GMA-EDM-NMDG更快，但动态吸附量明显更大，一方面源自于PS+NMDG上功能基密度ρ（NMDG）更大，另一方面PS+NMDG的功能基利用率也要高于GMA-EDM-NMDG颗粒珠（表1）；在与现有工艺对比过程中，U-PSA的高效降解总有机碳和深度脱除硼的能力显示出明显优于现有技术的优势。
实施例三：将光解吸收器（U-PSA）应用于深除盐水制备系统。原水先后经过两级膜脱盐，级间调整pH，得到一次纯水：电阻率Res.=0.6MΩ.cm，TOC=39μg/l，B=12.6μg/l；深除盐水处理工艺：DI+U-PSA+MDG，二次除盐装置DI为连续电除盐装置，其他条件与实施例一相同。
在MDG出流口采样，检测得到：TOC=3.0μg/l，B=0.79ng/l，DO=4.6μg/l。
实施例四：将光解吸收器（U-PSA）应用于深除盐水制备系统，改变制备工艺组合，对比U-PSA不同的水质影响效果。原水先后经过两级膜脱盐，级间调整pH，得到一次纯水：电阻率Re.=0.6MΩ.cm，TOC=39μg/l，B=12.6μg/l；深除盐水处理工艺：DI+MDG+U-PSA，二次除盐装置DI为连续电除盐装置，其他条件与实施例二相同。
在MDG出流口采样，检测得到TOC=5.9μg/l，B=0.77ng/l，DO=8.1μg/l。
实施例五：将光解吸收器（U-PSA）应用于深除盐水制备系统，改变制备工艺组合，对比U-PSA不同的水质影响效果。原水先后经过两级膜脱盐，级间调整pH，得到一次纯水：电阻率Re.=0.6MΩ.cm，TOC=39μg/l，B=12.6μg/l；深除盐水处理工艺：MDG+DI+U-PSA，二次除盐装置DI为连续电除盐装置，其他条件与实施例二相同。
在MDG出流口采样，检测得到TOC=6.5μg/l，B=0.76ng/l，DO=9.2μg/l。
从实施例三至五可以看出：U-PSA所应用的处理工艺不同，深除盐水的水质会有变化，除了硼指标以外，总有机碳和溶解氧实施例四、五与实施例三略有差距，因而DI+U-PSA+MDG成为应用U-PSA在深除盐水制备系统中最佳的工艺组合。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (9)
1.一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括混合光解吸收器，二次除盐装置以及膜接触器；所述处理系统的排列次序为水流依次经过所述二次除盐装置、混合光解吸收器和膜接触器；所述混合光解吸收器包括：
至少一个第一壳体，其为透明隔热的中空封闭结构；
至少一个辐射光源，辐射光源设于所述中空封闭结构内以形成真空辐射腔；
第二壳体，其围绕所述至少一个第一壳体；
连接盖，其设于所述第二壳体顶部；
下支撑孔板，其设于所述第二壳体底部，所述下支撑孔板、第二壳体内壁、第一壳体外壁和连接盖构成第一反应腔，所述第一反应腔在所述真空辐射腔照射下形成光解区，待提纯水自所述下支撑孔板进入第一反应腔并沿第一壳体自下而上流动，且自所述第二壳体上部的流出孔流出以构成水流通道，所述水流通道至少部分地重叠于所述光解区以光催化氧化待提纯水形成第一处理水；
第三壳体，其具有位于下支撑孔板下方的底壁以及自所述底壁向上延伸的侧壁，所述侧壁围合形成开口，所述侧壁围绕所述第二壳体；
顶盖，其可拆卸地盖设于所述开口；
第一孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和顶盖构成密封腔，所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔；
第二孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第二孔板、侧壁、第二壳体外壁和底壁构成集水腔；
第二反应腔，其经由所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和第二孔板构成，所述第二反应腔上部填充硼吸收剂以构成络合反应区，所述第二反应腔下部填充正电荷吸附剂以构成正电吸附区，所述正电荷吸附剂为带季铵基功能基团的正电荷吸附树脂或混有带季铵基功能基团的正电荷吸附树脂的混合树脂；
所述混合光解吸收器第一壳体由羟基含量≤5μg/g的高纯度透明石英制成，透射率大于90%，所述第二壳体包括自内朝外依次层叠的低透光石英层、屏蔽反射层和无金属隔离层，所述第三壳体或其内表面采用乙烯或丙烯聚合的热塑性树脂材料，或纤维增强复合塑料。
2.根据权利要求1所述的一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述混合光解吸收器入流水至少经过二次除盐，出流水流向生产洁净区超纯水储槽。
3.根据权利要求1所述的一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述二次除盐装置包括连续电除盐装置或混合离子交换塔或复合离子交换塔，所述膜接触器为膜脱气装置。
4.根据权利要求1所述的一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述混合光解吸收器还包括，
入流口，其穿设所述底壁且连通所述第一反应腔；
出流口，其穿设所述侧壁且连通所述集水腔以导出深除盐水。
5.根据权利要求1所述的一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述混合光解吸收器第二孔板设有至少一个塔形布水器，将正电吸附区的深除盐水收集到集水腔中且隔离正电荷吸附剂。
6.根据权利要求1所述的一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述真空辐射腔充入纯度99.9%的氮气或氩气，所述辐射光源包括UV光激发装置，所述UV光激发装置包括高输出臭氧石英汞灯或臭氧汞齐灯。
7.根据权利要求1所述的一种深除盐水的处理系统，其特征在于，所述硼吸收剂为单分散多孔型吸收剂，包括葡甲胺基的颗粒珠或吸附树脂。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种深除盐水的处理工艺，其特征在于，包括以下处理步骤，
待提纯水经由入流口进入第一反应腔，在第一反应腔自下而上形成连续流的光解区中降解水中溶解性有机物形成第一处理水；
所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔，第一处理水依次在络合反应区去除硼硅以及在正电吸附区去除羧酸类小分子有机物形成深除盐水；
深除盐水收集于所述集水腔且经由出流口导出。
9.根据权利要求8所述的一种深除盐水的处理工艺，其特征在于，
所述待提纯水来源于一次纯水，一次纯水先经过二次除盐装置处理后再由入流口进入第一反应腔，所述深除盐水由出流口导出后再进入膜接触器进行处理。
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