RU2820646C1 - Мембранный дистиллятор и способ его работы - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройствам и способам получения чистой воды. Мембранный дистиллятор (1) с воздушным каналом содержит горячую поверхность (12), охлаждающую секцию (20) и гидрофобную мембрану (30). Горячая поверхность и гидрофобная мембрана образуют герметичный испарительный канал (40). Поверхность (22) охлаждающей секции и гидрофобная мембрана ограничивают герметичный конденсационный канал (50). Трубка (42) для подачи воды соединена с испарительным каналом. Трубка (46) для выпуска воды соединена с испарительным каналом. Трубка (56) для выпуска очищенной воды соединена с конденсационным каналом. Поверхности охлаждающей секции придают температуру ниже температуры воды в испарительном канале. Устройство (60) подачи инертного газа содержит нагреватель (62). Газопроводная система (64) расположена во впускном отверстии (55) конденсационного канала для обеспечения промывки по меньшей мере конденсационного канала инертным газом. Технический результат - обеспечение очищенной воды для промывки в производственной линии полупроводников. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в целом к устройствам и способам получения чистой воды и, в частности, к мембранным дистилляторам и способам работы мембранных дистилляторов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При производстве полупроводников пластины обрабатываются в несколько этапов вдоль производственной линии. В некоторых местах вдоль производственной линии имеются этапы промывки пластин сверхчистой водой.

Есть запросы на создание все более мелких структур на полупроводниковых пластинах для более быстрых, менее дорогих и энергосберегающих электронных решений. Однако при использовании все меньших размеров элементов электроники полупроводниковых пластин также требуется более эффективная промывка, так как даже очень небольшие загрязнения могут вызвать неисправность цепей, например, путем короткого замыкания. Стандартным методом удовлетворения таких запросов было использование все больших и больших объемов сверхчистой воды для промывки. Большие объемы воды стали проблемой в полупроводниковой промышленности, в частности, необходимость производства больших объемов сверхчистой воды, а также необходимость обращения с большими объемами использованной промывочной воды. Вода, которая использовалась для промывки, может содержать опасные вещества и с ней следует обращаться надлежащим образом.

Как правило, для производства таких больших объемов промывочной воды используются различные виды фильтров и деионизирующего оборудования. В типичном сценарии большая центральная установка по производству сверхчистой воды располагается рядом с производственными зонами чистых помещений, а произведенная вода транспортируется по трубам к местам, где происходит промывка.

При переходе на производство полупроводников с элементами все меньших размеров возникает проблема обеспечения надлежащей промывки и обработки больших объемов воды.

В опубликованной заявке на патент США №2017/023239 А1 раскрыт процесс регенерации мембранной стенки в дистилляционном устройстве. Дистилляционное устройство имеет несколько ступеней испарения и конденсации. Каждая ступень испарения и конденсации имеет проточный канал, по которому проходит жидкость. Проточный канал ограничен паропроницаемой и непроницаемой для жидкости мембранной стенкой, при этом пар, выходящий из жидкости, проходит через мембранную стенку. Жидкость удаляют из проточного канала. После удаления жидкости мембранная стенка с обеих сторон окружают газовой атмосферой, но еще и смачивают жидкостью. Эту жидкость удаляют, регулируя газовую атмосферу, окружающую мембранную стенку, таким образом, чтобы парциальное давление жидкости в газовой атмосфере было ниже, чем давление паров жидкости, смачивающей мембранную стенку. Однако чистота получаемой таким образом воды обычно недостаточна, например, для полупроводниковой промышленности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способы и устройства, которые могут обеспечить очищенную воду для целей промывки в производственной линии полупроводников, что позволяет использовать меньшее количество воды.

Указанная выше цель достигается с помощью способов и устройств, заявленных в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В целом, в первом аспекте мембранный дистиллятор с воздушным каналом содержит горячую поверхность, охлаждающую секцию и гидрофобную мембрану. Гидрофобная мембрана имеет поры диаметром менее 1 мкм, предпочтительно менее 500 нм и наиболее предпочтительно менее 100 нм. Горячая поверхность механически прилегает к гидрофобной мембране, разделенной герметичным испарительным каналом. Поверхность охлаждающей секции механически прилегает к гидрофобной мембране, разделенной герметичным испарительным каналом. Трубка для подачи воды соединена с впускным отверстием для воды испарительного канала. Трубка для выпуска воды соединена с отверстием для выпуска воды испарительного канала. Трубка для выпуска очищенной воды соединена с отверстием для выпуска воды испарительного канала. Охлаждающее оборудование выполнено с возможностью охлаждения поверхности охлаждающей секции до температуры ниже температуры воды в испарительном канале. Мембранный дистиллятор с воздушным каналом дополнительно содержит устройство подачи инертного газа. Устройство подачи газа содержит нагреватель, выполненный с возможностью нагревания инертного газа. Газопроводная система соединена с устройством подачи газа и расположена на впускном отверстии для газа испарительного канала для обеспечения возможности промывки по меньшей мере испарительного канала инертным газом.

Во втором аспекте мембранный дистиллятор с воздушным каналом, выполненный в соответствии с первым аспектом, используется на заводе по производству полупроводников.

В третьем аспекте способ работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом включает подачу воды в испарительный канал в течение периода производства очищенной воды. В период производства очищенной воды испарительный канал охлаждают до температуры ниже температуры воды. Испарительный канал отделен от конденсационного канала гидрофобной мембраной с порами диаметром менее 1 мкм, предпочтительно менее 500 нм и наиболее предпочтительно менее 100 нм. При этом водяной пар проходит из испарительного канала через гидрофобную мембрану в конденсационный канал. В период производства очищенной воды воду, сконденсировавшуюся в конденсационном канале, выпускают. Способ дополнительно включает нагревание инертного газа. По окончании периода производства очищенной воды нагретый инертный газ пропускают по меньшей мере через конденсационный канал. Тем самым происходит удаление любой оставшейся воды. Нагрев и подачу прекращают перед следующим периодом производства очищенной воды.

Одним из преимуществ предложенного изобретения является то, что очищенная вода может производиться непосредственно на месте, где она будет использоваться, и производиться по требованию точно в срок. Другие преимущества будут оценены при чтении подробного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение вместе с его дополнительными целями и преимуществами можно лучше всего понять, обратившись к последующему описанию вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1А-В схематически иллюстрирует основные идеи мембранной дистилляции с воздушным каналом;

Фиг. 2 схематически иллюстрирует вариант выполнения мембранного дистиллятора с воздушным каналом;

Фиг. 3 схематично показано введение горячего инертного газа в конденсационный канал;

Фиг. 4 схематически иллюстрирует вариант выполнения охлаждающего оборудования;

Фиг. 5 схематично иллюстрирует другой вариант охлаждающего оборудования;

Фиг. 6 схематически иллюстрирует вариант выполнения нагревательного узла;

Фиг. 7 иллюстрирует блок-схему этапов варианта выполнения способа работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом;

Фиг. 8 схематично иллюстрирует вариант выполнения мембранного дистиллятора с воздушным каналом, имеющего множество испарительных каналов и конденсационных каналов;

Фиг. 9 схематически иллюстрирует другой вариант выполнения мембранного дистиллятора с воздушным каналом, имеющего множество испарительных каналов и конденсационных каналов;

Фиг. 10A схематически иллюстрирует вариант выполнения мембранного дистиллятора с воздушным каналом на основе стопки полимерных рамок и пластин;

Фиг. 10В-G схематично иллюстрируют отдельные полимерные рамки и пластины варианта выполнения, показанного на Фиг. 10A;

Фиг. 11 схематически иллюстрирует датчики давления в испарительном канале и в конденсационном канале;

Фиг. 12 изображает диаграмму, схематически иллюстрирующую изменения давления во времени для объемов, находящихся в контакте, соответственно, с полностью функционирующими, заблокированными и поврежденными гидрофобными мембранами;

Фиг. 13 схематически иллюстрирует рециркуляцию воды в мембранном дистилляторе с воздушным каналом; и

Фиг. 14 схематически иллюстрирует повторное использование воды на заводе по производству полупроводников.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На всех чертежах одни и те же номера позиций используются для аналогичных или соответствующих элементов.

Для лучшего понимания предлагаемого изобретения может быть полезно начать с краткого обзора новой концепции использования воды для целей очистки.

Как упоминалось выше, общей тенденцией в производстве полупроводников предшествующего уровня техники является создание более крупных устройств подачи очищенной воды. Поскольку их неудобно иметь в чистом помещении, для транспортировки воды к местам мытья приходится использовать относительно длинные трубы.

В настоящее время понятно, что фактическое хранение и транспортировка очищенной воды приводит к загрязнению. Очищенная вода, хранившаяся какое-то время в резервуаре, относительно быстро становится менее чистой только из-за загрязнения, происходящего из самого резервуара. Точно так же, чистота воды быстро ухудшается при транспортировке очищенной воды по трубам, независимо от характера или материала труб. Некоторый тщательно отобранный материал, несомненно, снижает степень загрязнения, но некоторая степень загрязнения будет всегда присутствовать.

Таким образом, альтернативный подход заключается в обеспечении свежей очищенной воды в непосредственной близости от места, где она будет использоваться, и, кроме того, в количестве и в то время, которые согласованы с этапами промывки производственных линий. Это приводит к тому, что очищенная вода гораздо более высокой чистоты подается для процедур промывки, что, как доказано, значительно снижает необходимое количество воды для промывки. Таким образом, обеспечивая исключительную чистоту, объемы, используемые для промывки, могут быть значительно сокращены.

Однако тогда этот подход зависит от наличия определенного количества свежеприготовленной очищенной воды в определенном месте в определенный момент времени. Поскольку промывка происходит в зоне чистого помещения производственной линии, было бы выгодно, если бы сама установка для производства очищенной воды также могла быть установлена в зоне чистого помещения. Это накладывает некоторые ограничения на полезные технологии.

Мембранные дистилляторы, как таковые, давно известны для использования в очистке воды. До сих пор они не использовались в большей степени для производства очищенной воды для полупроводниковой промышленности из-за того, что типичные устройства являются громоздкими и относительно медленными по сравнению с другими альтернативами. Однако в соответствии с указанным выше альтернативным подходом количество очищенной воды для каждой стадии промывки может поддерживаться небольшим, если подача очищенной воды согласована по месту и по времени. Мембранные дистилляторы предшествующего уровня техники обычно использовались в непрерывном режиме. Однако в настоящем изобретении необходимо, чтобы сверхчистая вода подавалась периодически с относительно длительными периодами бездействия между ними. Однако современные мембранные дистилляторы обычно довольно медленно запускаются и могут нуждаться в некоторой внутренней промывке, прежде чем их можно будет использовать в активном производстве. Таким образом, было бы полезно выполнить некоторые усовершенствования. Такие усовершенствования обеспечиваются идеями представленной здесь технологии.

Чтобы понять детали мембранного дистиллятора с воздушным каналом, сначала со ссылкой на Фиг. 1А и Фиг. 1В представлены основные идеи работы. Мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом в целом содержит два канала: один испарительный канал 40 и один конденсационный канал 50. Каналы разделены гидрофобной мембраной 30. Гидрофобная мембрана 30 имеет поры 4, обычно диаметром менее 1 мкм. Меньшие поры обычно дают лучший результат с точки зрения чистоты, но в то же время снижают скорость производства. Таким образом, с точки зрения качества чистоты предпочтительно, чтобы поры имели диаметр менее 500 нм и наиболее предпочтительно менее 100 нм.

Нагретая вода подается в испарительный канал 40. Размер пор 4 достаточно мал, чтобы исключить прямое поступление воды в конденсационный канал 50. Как видно из Фиг. 1В, теплая вода 2 из-за поверхностного натяжения над порой 4 не будет попадать в пору 4. Однако на поверхности теплой воды происходит испарение водяного пара 3, и этому испаряемому водяному пару 3 не препятствует какое-либо поверхностное натяжение, и поэтому он может проходить через пору 4. Когда водяной пар 3 попадает в конденсационный канал 50, он будет атаковать холодную поверхность, т.е. поверхность 22 охлаждающей секции 20. В результате вода повторно конденсируется в конденсат 5 на поверхности 22. Когда количество конденсата 5 становится достаточно большим, образуются капли очищенной воды, которые падают вниз через конденсационный канал 50 и выходят из мембранного дистиллятора. Этот процесс соответствует большинству мембранных дистилляторов с воздушным каналом предшествующего уровня техники.

Когда период производства воды известного из уровня техники дистиллятора с воздушным каналом заканчивается, подача горячей воды прекращается, при этом дальнейшая транспортировка испарившегося водяного пара 3 через поры не происходит. Производство очищенной воды прекращается. Однако некоторое количество конденсированной воды все еще может прилипать к поверхности 22. Если этой конденсированной воде позволить оставаться в контакте с поверхностью 22, загрязняющие вещества будут растворяться с поверхности 22 в воду 5. Когда мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом запускается снова, в начале будет подаваться загрязненная вода. Это может быть решено либо промывкой, либо простым сбросом первых произведенных объемов воды. Однако такие процедуры замедляют время запуска и приводят к увеличению объемов сточных вод.

В соответствии с представленной здесь технологией, предлагаются средства, позволяющие избежать таких недостатков. На Фиг. 2 схематично показан вариант выполнения мембранного дистиллятора 1 с воздушным каналом. Мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом содержит нагревательный узел 10, охлаждающую секцию 20 и гидрофобную мембрану 30. По аналогии с вышеизложенным, гидрофобная мембрана 30 содержит поры 4 диаметром менее 1 мкм, предпочтительно менее 500 нм и наиболее предпочтительно менее 100 нм. Горячая поверхность 12 нагревательного узла 10 механически прилегает к гидрофобной мембране 30, отделенной герметичным испарительным каналом 40. Поверхность 22 охлаждающей секции 20 механически прилегает к гидрофобной мембране 30, отделенной герметичным конденсационным каналом 50.

Трубка 42 подачи воды соединена с впускным отверстием 44 испарительного канала 40. Трубка 46 слива воды соединена с выпускным отверстием 48 испарительного канала 40. Трубка 56 слива очищенной воды соединена с выпускным отверстием 58 для воды конденсационного канала 50. Поверхность 22 охлаждающей секции 20 выполнена так, как будет дополнительно описано ниже, для охлаждения до температуры ниже, чем температура воды в испарительном канале 40.

Во время работы при некоторых условиях в конденсационном канале 50 может возникнуть избыточное давление. Такое избыточное давление будет противодействовать проникновению испаряемой воды через поры 4. Поэтому в предпочтительном варианте выполнения конденсационный канал 50 содержит газоотводной клапан 59. Газоотводной клапан разрешается открывать только в период производства очищенной воды.

Мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом дополнительно содержит устройство 60 подачи газа для подачи инертного газа 70. Инертным газом обычно является сухой азот или любой благородный газ. Устройство 60 подачи газа содержит нагреватель 62, выполненный с возможностью нагревания инертного газа 70. Между устройством 60 подачи газа и по меньшей мере конденсационным каналом 50 посредством впускного отверстия 55 для инертного газа присоединена газопроводная система 64. Газопроводная система 64, таким образом, выполнена с возможностью обеспечения промывки конденсационного канала 50 инертным газом 70. Подача теплого инертного газа 70 приводит к тому, что любая оставшаяся реконденсированная вода в конденсационном канале 50 снова испарится и последует наружу за инертным газом 70 из мембранного дистиллятора 1 с воздушным каналом через выпускное отверстие 57 для газа конденсационного канала 50 в устройство 68 отвода инертного газа, тем самым предотвращая растворение загрязняющих веществ с поверхности 22. При возобновлении производства очищенной воды конденсационный канал 50 готов обеспечить наивысшее качество очищенной воды прямо с пуска.

На Фиг. 3 схематично показано состояние в мембранном дистилляторе 1 с воздушным каналом сразу после окончания производства очищенной воды. Горячий инертный газ 6 пропускается через конденсационный канал 50, удаляя всю оставшуюся воду, по существу путем повторного испарения. Некоторое количество горячего инертного газа 6 также проникает через гидрофобную мембрану 30 и выходит через испарительный канал 40. Как будет показано ниже, на скорость проникновения газа могут влиять повреждения и/или загрязнения мембраны, и поэтому его можно использовать для мониторинга этих характеристик.

В конкретном варианте выполнения промывка сухим инертным газом также может быть выполнена в испарительном канале 40. Затем газопроводную систему 64 соединяют с впускным отверстием 45 для газа испарительного канала 40, а устройство 68 отвода инертного газа также соединяют с выпускным отверстием 47 для газа испарительного канала 40. Такая конструкция может быть полезна для поддержания эффективности работы пор. Если загрязняющие вещества застряли на концах пор со стороны испарительного канала, они прекращают дальнейший перенос испаряемой воды через поры и, таким образом, снижают эффективность мембранного дистиллятора 1 с воздушным каналом. Загрязнения могут даже остаться после удаления горячей воды. Когда оборудование снова запускается, загрязняющие вещества снова препятствуют функционированию пор. При подаче горячего газа через испарительный канал некоторые из таких загрязняющих веществ могут испариться и, таким образом, открыть поры для следующего периода использования.

Со ссылкой снова на Фиг. 2, поведение циклической работы оборудования предпочтительно определяется контроллером 80. Контроллер 80 выполнен с возможностью управления устройством 60 подачи газа для подачи инертного газа 70 через газопроводную систему 64 по завершении периода производства очищенной воды. Контроллер 80 также управляет устройством 60 подачи газа, чтобы остановить подачу инертного газа 70 перед началом периода производства очищенной воды.

Для эффективной сушки конденсационного канала 50 необходимо контролировать два основных свойства. Повышенная температура инертного газа увеличивает скорость удаления оставшейся воды. Точно так же, увеличение расхода газа будет иметь тот же самый эффект. Таким образом, чтобы найти подходящие условия для каждого применения, можно управлять любым из этих подходов, или обоими. Другими словами, контроллер 80 выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним из: расходом инертного газа 70 и температурой инертного газа 70, подаваемого устройством 60 подачи газа.

Основной целью промывки конденсационного канала горячим газом после использования является сокращение времени запуска, когда должен начаться новый производственный период. Поскольку общий подход к своевременному обеспечению очищенной водой на месте применения вовремя и в соответствующем количестве зависит от возможности быстрого запуска, такая промывка является преимущественной.

Существуют и другие способы сокращения времени запуска. Когда должен начаться новый период производства очищенной воды, горячая вода снова должна быть введена в испарительный канал. Предпочтительно, чтобы подвод горячей воды осуществлялся снизу, т.е. через трубку 42 подачи воды. Испарительный канал начинает заполняться снизу и незамедлительно начинают работать по назначению нижние части гидрофобной мембраны 30. Заполнение испарительного канала 40 снизу гарантирует, что весь испарительный канал 40 будет заполнен без значительных захваченных остаточных объемов газа. Кроме того, такое полное заполнение может быть выполнено без воздействия на испарительный канал 40 какого-либо избыточного давления. Единственное давление, прикладываемое к гидрофобной мембране 30, исходит от самого давления воды в испарительном канале 40. Таким образом, механические силы, приложенные к гидрофобной мембране 30, сводятся к минимуму, что сводит к минимуму изгибание мембраны и минимизирует риск механически индуцированного повреждения мембраны.

Другими словами, впускное отверстие 44 для воды испарительного канала 40 предпочтительно расположено на нижнем конце испарительного канала 40, а выпускное отверстие 48 для воды испарительного канала 40 расположено на верхнем конце испарительного канала 40.

Также можно использовать другие средства для дальнейшего ускорения процедуры запуска. Как показано на Фиг. 4, охлаждающее оборудование 24 обычно выполнено с возможностью охлаждения поверхности 22 охлаждающей секции 20 до температуры ниже температуры воды в испарительном канале. В типичном устройстве источник 90 подачи охлаждающей среды соединен с трубкой 25 для охлаждающей среды через охлаждающее оборудование 24 и выходит через трубку 28 для выпуска охлаждающей среды. Таким образом, охлаждающее оборудование 24 и, тем самым, поверхность 22, охлаждается пропускаемой охлаждающей средой. Охлаждающей средой может быть вода, при этом могут быть предусмотрены меры по рециркуляции охлаждающей среды. Однако такие детали не имеют особого значения для остальной части представленной здесь технологии и поэтому далее не обсуждаются. Специалисту в данной области техники известно несколько возможностей выполнения такого охлаждающего устройства.

Охлаждающие устройства также предпочтительно могут быть рассчитаны на обеспечение быстрого запуска. На Фиг. 5 показан один из вариантов охлаждающего оборудования 24 предпочтительной конструкции. В этом варианте выполнения охлаждающая секция 20 содержит полимерную пленку 23, обращенную к конденсационному каналу 50. Таким образом, поверхность 22 представляет собой поверхность полимерной пленки, которая находится в контакте с конденсационным каналом 50. Охлаждающий узел 29 механически расположен на полимерной пленке 23, разделенной герметичным охлаждающим каналом 26. Трубка 25 для подачи охлаждающей среды соединена с впускным отверстием 21 охлаждающего канала 26. Трубка 28 для выпуска охлаждающей среды соединена с выпускным отверстием 27 охлаждающего канала 26.

Выбор использования полимера в качестве материала, разделяющего охлаждающий канал 26 и конденсационный канал 50, основан на том, что полимеры являются гибкими и могут легко выдерживать незначительные изменения формы без разрушения. Кроме того, полимерные поверхности обычно могут быть адаптированы в отношении таких свойств, как адгезия и гладкость. Поскольку поверхность 22 представляет собой место, где происходит повторная конденсация водяного пара, свойства полимерной пленки 23 предпочтительно можно соответствующим образом адаптировать. Для обеспечения высокой эффективности охлаждения предпочтительно иметь тонкую полимерную пленку 23. Поскольку полимеры обычно обладают низкой способностью к теплопроводности, в настоящее время считается, что предпочтительна толщина менее 60 мкм. Более предпочтительно, используется толщина менее 40 мкм, а наиболее предпочтительно - менее 30 мкм.

Гладкость поверхности полимерной пленки 23 также может влиять на способность удерживать капли воды на поверхности 22. Более гладкая поверхность, как правило, увеличивает склонность капель к стеканию вниз по конденсационному каналу, тогда как более шероховатая поверхность, вместо этого, сохраняет капли большего размера неподвижными на поверхности 22. Следовательно, шероховатость поверхности 22, обращенной к конденсационному каналу 50, предпочтительно составляет менее 30 мкм, более предпочтительно менее 10 мкм и наиболее предпочтительно менее 5 мкм. Шероховатость поверхности определяется как среднеквадратичное значение (RMS) пиков и впадин, измеренных в профилях поверхности.

Охлаждающая среда подается источником 90 подачи охлаждающей среды, выполненным в соответствии с хорошо известными технологиями предшествующего уровня техники. Предпочтительно, трубка выпуска охлаждающей среды повторно соединяется с источником 90 подачи охлаждающей среды для рециркуляции охлаждающей среды.

Подача охлаждающей среды предпочтительно синхронизирована с рабочими циклами остальной части устройства. Когда заканчивается период производства очищенной воды и необходимо удалить оставшуюся реконденсированную воду в конденсационном канале, предпочтительно, чтобы поверхность 22 больше не охлаждалась. Этого легко добиться, перекрыв поток охлаждающей среды через охлаждающий канал 26 и откачав воздух из охлаждающего канала 26. В этом случае откаченный охлаждающий канал 26 также работает как тепловая изоляция между поверхностью 22 и охлаждающим узлом 29. Температуру объемного охлаждающего узла 29 затем можно поддерживать постоянной в нерабочие периоды без значительного воздействия на поверхность 22, температура которой затем может быть доведена до более высокого значения, способствуя испарению оставшейся воды. После начала нового периода производства очищенной воды охлаждающая среда может быть снова введена в охлаждающий канал 26, при этом только тонкая полимерная пленка 23 должна быть охлаждена. Это сокращает время запуска устройства.

В предпочтительном варианте выполнения эта синхронизированная работа управляется тем же контроллером, который используется для управления горячим инертным газом. В таком варианте выполнения источник 90 подачи охлаждающей среды соединен с трубкой 25 для подачи охлаждающей среды. Контроллер 80 также выполнен с возможностью прекращения любой подачи охлаждающей среды по окончании периода производства очищенной воды и начала подачи охлаждающей среды при начале следующего периода производства очищенной воды.

На время запуска также влияет конструкция испарительного канала. В контакте с испарительным каналом выполнен нагревательный узел, чтобы способствовать поддержанию высокой температуры воды, поступающей в испарительный канал. На Фиг. 6 схематично показан вариант выполнения нагревательного узла 10. В этом варианте выполнения нагревательный узел 10 теплоизолирован изоляционным слоем 16 на сторонах нагревательного узла 10, не обращенных к какому-либо испарительному каналу. В этом варианте выполнения нагревательный узел 10 содержит нагревательные элементы 14. Контактная часть 18 с испарительным каналом 40 способствует поддержанию высокой температуры воды, тем самым поддерживая испарение через гидрофобную мембрану. По окончании периода производства очищенной воды испарительный канал 40 опорожняется от горячей воды и вместо этого может подвергаться воздействию горячего инертного газа. Имея изоляционный слой 16 и, более предпочтительно, также нагревательные элементы 14, нагревательный узел 10 может поддерживать свою высокую температуру в периоды простоя. Для поддержания такой температуры требуется очень мало энергии. Когда необходимо начать новый период производства очищенной воды, нагревательный узел 10 уже имеет рабочую температуру, что облегчает быстрый запуск.

Фиг. 7 представляет собой блок-схему этапов варианта выполнения способа работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом. Способ можно разделить на период S10 производства очищенной воды и период S20 ожидания. Как показано пунктирной стрелкой S30, эти периоды обычно повторяются. В течение периода S10 производства очищенной воды вода подается на этапе S2 в испарительный канал. В течение периода S10 производства очищенной воды конденсационный канал охлаждают на этапе S4 до температуры ниже температуры воды. Испарительный канал отделен от конденсационного канала гидрофобной мембраной с порами диаметром менее 1 мкм, предпочтительно менее 500 нм и наиболее предпочтительно менее 100 нм. Таким образом, водяной пар проходит из испарительного канала через гидрофобную мембрану в конденсационный канал. На этапе S6 во время периода S10 производства очищенной воды выпускается вода, сконденсированная в конденсационный канал.

На этапе S12 нагревают инертный газ. На этапе S14, после окончания периода S20 производства очищенной воды, нагретый инертный газ направляют на этапе S14 по меньшей мере через конденсационный канал. Таким образом, это приводит к удалению из него любой оставшейся воды. Нагревание и подачу останавливают перед следующим периодом S20 производства очищенной воды.

В одном варианте выполнения этап S14 направления нагретого инертного газа включает направление нагретого инертного газа через испарительный канал и конденсационный канал. В предпочтительном варианте выполнения нагретый инертный газ имеет температуру, достаточную для того, чтобы вызвать сухую перегонку загрязнений в испарительном канале.

В предпочтительном варианте выполнения этап S4 охлаждения конденсационного канала включает направление охлаждающей среды через охлаждающий канал, расположенный между охлаждающим узлом и полимерной пленкой, при этом поверхность указанной полимерной пленки, противоположная охлаждающему каналу, обращена к конденсационному каналу. В еще одном варианте выполнения поток охлаждающей среды через охлаждающий канал прекращают по завершении указанного периода производства очищенной воды и запускают при начале следующего периода производства очищенной воды.

В еще одном варианте выполнения способ включает дополнительный этап S13 опорожнения охлаждающего канала по завершении периода производства очищенной воды.

В одном варианте выполнения способ включает дополнительный этап S15 поддержания температуры нагревательного узла, находящегося в контакте с испарительным каналом, между периодами производства очищенной воды.

Комбинацию испарительного канала, конденсационного канала и гидрофобной мембраны можно рассматривать как дистилляционную ячейку, расположенную между холодной и теплой поверхностью. Производственная мощность такой ячейки зависит, например, от площади гидрофобной мембраны. Однако, поскольку гидрофобная мембрана очень тонкая, гидрофобные мембраны большой площади с большей вероятностью изгибаются и/или повреждаются. Вместо этого для увеличения производственной мощности можно увеличить общую площадь мембраны благодаря использованию множества ячеек.

Кроме того, теплые и холодные зоны ячеек также могут совместно использоваться ячейками, так что, например, одна и та же охлаждающая секция может использоваться двумя соседними ячейками. Следовательно, в некоторых вариантах выполнения может быть преимуществом располагать ячейки в чередующемся рабочем направлении. Это означает, что водяной пар, проходящий через гидрофобную мембрану, движется в противоположных направлениях через соседние гидрофобные мембраны.

Другими словами, в предпочтительном варианте выполнения мембранный дистиллятор с воздушным каналом содержит множество выполненных испарительных каналов и множество выполненных конденсационных каналов и разделенных соответствующими гидрофобными мембранами. На Фиг. 8 схематично показан один вариант выполнения такой установки. В этом варианте выполнения множество нагревательных узлов 10 и множество охлаждающих секций 20 расположены чередующимся образом. Другими словами, между каждой парой охлаждающих секций 20 расположен один нагревательный узел 10, а между каждой парой нагревательных узлов 10 установлена одна охлаждающая секция 20. Между каждой соседней охлаждающей секцией 20 и нагревательным узлом 10 расположена гидрофобная мембрана 30. Это формирует испарительные каналы 40 и конденсационные каналы 50. Таким образом, на каждой стороне каждой охлаждающей секции 20 имеются конденсационные каналы, а на каждой стороне каждого нагревательного узла 10 имеются испарительные каналы 40, за исключением последней охлаждающей секции и последнего нагревательного узла. Такая установка обеспечивает эффективное использование тепла и холода.

На Фиг. 9 показан другой вариант выполнения, в котором также используется установка, в которой мембранный дистиллятор с воздушным каналом содержит множество испарительных каналов и множество конденсационных каналов, разделенных соответствующими гидрофобными мембранами. Этот вариант выполнения основан на том, что вода, подаваемая в испарительный канал, предварительно нагрета и достаточно горячая, чтобы вызвать требуемое испарение через поры гидрофобных мембран 30. Затем нагревательный узел 10 удаляют, за исключением концов, и горячая поверхность 12 вместо этого замещается гидрофобной мембраной 30 соседней ячейки. Другими словами, испарительные каналы 40 образованы двумя гидрофобными мембранами 30, обращенными к двум различным охлаждающим узлам 20. Гидрофобная мембрана 30 на одной стороне испарительной камеры 40 в этом случае действует как горячая поверхность для гидрофобной мембраны 30 на противоположной стороне испарительной камеры 40. В качестве альтернативы, может быть использован внешний нагревательный узел 10А, который используется для нагрева воды перед ее подачей в испарительные каналы 40.

Механическая конструкция мембранного дистиллятора с воздушным каналом может быть выполнена по-разному. Одним из предпочтительных в настоящее время подходов является создание различных каналов, фольги и мембран с использованием тонких полимерных рамок и/или пластин. Такой вариант выполнения схематически показан на Фиг. 10A-G.

На Фиг. 10А узел показан сбоку. Различные полимерные рамки и/или пластины 71-76 укладываются друг на друга и герметизируются. Каждая из различных полимерных рамок и/или пластин 71-76 имеет свое назначение, которое будет объяснено ниже. Впускные и выпускные отверстия для горячей воды 42, 46, для охлаждающей среды 25, 28, для очищенной воды 56, для горячего инертного газа 64, 68, и газоотводной клапан 59 выполнены проходящими через стопку полимерных рамок и/или пластин 71-76. Концевая полимерная пластина 70 закрывает все другие впускные или выпускные отверстия, которые не выходят через этот конец. Полимерные рамки и/или пластины 71-76 стягиваются друг с другом винтовыми приспособлениями 78, проходящими через полимерные рамки и/или пластины 71-76.

На Фиг. 10В полимерная пластина 71 показана в ортогональной проекции. Впускные и выпускные отверстия здесь показаны как отверстия в полимерной пластине 71. Кроме того, также имеются отверстия 77 для установки винтовых устройств. В полимерной пластине 71 имеется нагревательный элемент 14. Поверхность полимерной пластины 71 представляет собой горячую поверхность 12 нагревательного узла 10.

На Фиг. 10С полимерная рамка 72 показана в ортогональной проекции. Впускные и выпускные отверстия здесь показаны как отверстия в полимерной рамке 72. Отверстие в середине рамки представляет собой испарительный канал 40. Имеются также соединения между испарительным каналом 40 и впускным отверстием 42 и выпускным отверстием 46. Таким образом, горячая вода, поступающая через впускное отверстие 42, может поступать в испарительный канал 40 и заполнять его. Когда уровень воды достигает верха, она может вытекать через выпускное отверстие 46.

На Фиг. 10D полимерная рамка 73 показана в ортогональной проекции. Впускные и выпускные отверстия здесь показаны как отверстия в полимерной рамке 73. Эта полимерная рамка 73 удерживает гидрофобную мембрану 30. Гидрофобная мембрана 30 предпочтительно приварена к полимерной рамке 73.

На Фиг. 10Е полимерная рамка 74 показана в ортогональной проекции. Впускные и выпускные отверстия здесь показаны как отверстия в полимерной рамке 74. Отверстие в середине рамки представляет собой конденсационный канал 50. Между конденсационным каналом 50 и трубкой 56 для выпуска очищенной воды имеется соединение. Эта трубка в настоящем варианте выполнения также используется в качестве устройства 68 отвода инертного газа. Между конденсационным каналом 50 и газопроводной системой 64 также имеется соединение. Эта трубка в настоящем варианте выполнения также используется для соединения с газоотводным клапаном 59.

На Фиг. 10F полимерная пластина 75 показана в ортогональной проекции. Впускные и выпускные отверстия здесь показаны как отверстия в полимерной пластине 75. Кроме того, имеются также отверстия 77 для установки винтовых устройств. Поверхность полимерной пластины 75 образует тонкую полимерную пленку 23, ограничивающую охлаждающий канал. Как обсуждалось выше, поверхность, обращенная к конденсационному каналу, должна быть как можно более гладкой, а поверхность, обращенная к охлаждающему каналу, может быть более шероховатой.

На Фиг. 10G полимерная рама 76 показана в ортогональной проекции. Впускные и выпускные отверстия здесь показаны как отверстия в полимерной рамке 76. Отверстие в середине рамки представляет собой охлаждающий канал 26. Между охлаждающим каналом 26 и трубкой 25 для подачи охлаждающей среды и трубкой 28 для выпуска охлаждающей среды имеются соединения.

Путем укладки полимерных рамок и/или пластин 71-76 в правильном порядке друг на друга и герметизации полимерных рамок и/или пластин 71 -76 друг относительно друга можно сформировать испарительный канал 40, конденсационный канал 50 и охлаждающий канал 26. При использовании в полимерных рамах и/или пластинах 71-76 полимера, который обеспечивает некоторую упругость поверхности, полимерные рамки и/или пластины 71-76 можно герметизировать друг относительно друга без использования каких-либо дополнительных уплотнений. В качестве альтернативы, между полимерными рамами и/или пластинами 71-76 можно использовать уплотнения.

В испытательном оборудовании был использован поливинилиденфторид (ПВДФ) с отличными результатами в качестве полимера рамки / пластины. Рамки плотно прилегали друг к другу, в то же время рамкам удавалось удерживать мембрану и полимерную пленку практически неискаженными.

В предпочтительном варианте выполнения через отверстия 77 вставляются распорные трубки для установки винтовых устройств. Длина таких трубок должна точно соответствовать сумме толщин полимерных рамок и/или пластин 71-76. Крепление стопки полимерных рамок и/или пластин 71-76 через такие распорные трубки обеспечивает плотное прилегание полимерных рамок и/или пластин 71-76 друг к другу без какого-либо избыточного усилия, вызывающего риск деформации и/или протечек.

Другими словами, в одном варианте выполнения в стопках полимерных рамок и/или пластин выполняются испарительный канал, гидрофобная мембрана, горячая поверхность, охлаждающая секция и конденсационный канал.

Состояние гидрофобной мембраны важно для эффективности операции очистки. Поры могут быть забиты загрязнениями в горячей воде, что снижает скорость очистки. Также могут иметься трещины или большие отверстия, спровоцированные частицами в воде или механическим износом. Такие повреждения могут поставить под угрозу весь процесс очистки.

В одном варианте выполнения для индикации таких неисправностей могут использоваться устройства с инертным газом. На Фиг. 11 схематично частично показан вариант выполнения мембранного дистиллятора с воздушным каналом, в котором в испарительном канале 40 и в конденсационном канале 50 установлены, соответственно, датчик 41 давления на испарительной стороне и датчик 51 давления на конденсационной стороне. В качестве альтернативы, датчик 41 давления на испарительной стороне и/или датчик 51 давления на конденсационной стороне могут быть расположены в объеме, имеющем такое же давление, как и давление, соответственно, в испарительном канале 40 и в конденсационном канале 50. Другими словами, датчик 41 давления на испарительной стороне и/или датчик 51 давления на конденсационной стороне могут быть расположены в объеме, в котором проходит газ.

Таким образом, можно контролировать разницу давлений через гидрофобную мембрану 30. При пропускании, по окончании периода очистки воды, горячего инертного газа по меньшей мере через конденсационный канал, газ подается в конденсационный канал под определенным давлением. Некоторое количество газа будет проходить через гидрофобную мембрану 30 в испарительную камеру, повышая тем самым давление в испарительной камере. Такой обратный поток газа для полностью функциональной гидрофобной мембраны 30 легко рассчитать или измерить. Если подача газа в конденсационный канал прекращается, обратный поток газа также снижает давление внутри конденсационного канала. Путем отслеживания отдельных давлений или разности давлений через гидрофобную мембрану 30, можно найти определенное изменение во времени. Кривая 200 на Фиг. 12 схематически иллюстрирует возможное изменение во времени разности давлений через полностью работоспособную гидрофобную мембрану 30.

Если поры гидрофобной мембраны 30 заблокированы, то поток газа через гидрофобную мембрану 30 также будет уменьшаться, и, следовательно, изменение во времени разности давлений будет изменяться. Такая ситуация может дать кривую, выглядящую, например, как как кривая 204 на графике на Фиг. 12.

Если в гидрофобной мембране 30 имеются трещины или большие отверстия, поток газа через гидрофобную мембрану 30, вместо этого, будет увеличиваться. В этом случае также изменится изменение во времени разности давлений. Такая ситуация может дать кривую, выглядящую, например, как кривая 202 на графике на Фиг. 12.

Таким образом, можно использовать изменение во времени разности давлений через гидрофобную мембрану 30, чтобы различать полностью функциональную гидрофобную мембрану 30, гидрофобную мембрану 30, имеющую большую степень закупорки пор, и поврежденную гидрофобную мембрану 30.

Аналогичную оценку также можно выполнить только с одним датчиком давления. Если датчик давления находится в контакте с конденсационным каналом, то снижение давления во времени может быть отображено таким же образом, и может быть проанализирована любая неисправность гидрофобной мембраны. Если один датчик давления находится в контакте с испарительной камерой, изменение во времени вместо этого будет показывать увеличение давления. Однако и такое изменение во времени можно использовать для оценки состояния гидрофобной мембраны.

Таким образом, один вариант выполнения способа работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом включает дополнительный этап измерения давления в испарительном канале и/или давления в конденсационном канале во время подачи нагретого инертного газа.

Следовательно, в одном варианте выполнения датчик 41 давления на испарительной стороне и/или датчик 51 давления на конденсационной стороне соединены с контроллером, предпочтительно с тем же контроллером, который используется для управления горячим инертным газом. Контроллер выполнен с возможностью отслеживания во времени давления в объемах, контактирующих с гидрофобной мембраной.

Таким образом, один вариант выполнения способа работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом включает дополнительные этапы получения давления в объеме, находящемся в контакте с гидрофобной мембраной, и/или разности давлений через указанную гидрофобную мембрану, отслеживания давления и/или разности давлений во времени, и анализа состояния гидрофобной мембраны на основании временной оценки давления и/или разности давлений через гидрофобную мембрану.

Как упоминалось выше, некоторые загрязнения, которые могут блокировать поры, могут быть испарены путем заполнения испарительного канала горячим инертным газом. Таким образом, такое заполнение может быть выполнено в зависимости от состояния гидрофобной мембраны, в частности, если анализ изменения давления во времени указывает на наличие заблокированных пор. Таким образом, один вариант выполнения способа работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом включает дополнительный этап управления этапами нагревания инертного газа и подачи нагретого инертного газа в зависимости от состояния гидрофобной мембраны.

Одним из основных преимуществ мембранной дистилляции с воздушным каналом является то, что очищенная вода очень высокого качества может быть получена в одностадийном процессе также из сильно загрязненной питательной воды. Предел уровня загрязнения обычно устанавливается вероятностью того, что загрязнения блокируют поры и, тем самым, снижают эффективность очистки. Во избежание закупорки пор, по меньшей мере до некоторой степени, внутри испарительного канала предпочтительно иметь некоторый поток горячей воды. Однако во многих случаях горячая вода, выходящая из испарительного канала, как правило, все еще достаточно чистая, чтобы ее можно было снова использовать в качестве питательной воды. Таким образом, можно повторно использовать воду в трубке для выпуска воды, чтобы снова ввести ее в испарительный канал. Одним из преимуществ этого является то, что вода в трубке для выпуска воды уже нагрета, и любая потеря температуры во время прохождения потока через испарительный канал обычно легко регенерируется с небольшими затратами энергии.

Это схематически показано на Фиг. 13. Мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом (МДВК) имеет трубку 42 для подачи воды, трубку 56 для выпуска очищенной воды и трубку 46 для выпуска воды. Вода из трубки 46 для выпуска воды поступает в выпускное устройство 32. В выпускном устройстве 32 часть воды из трубки 46 для выпуска воды удаляется как сточная вода 39 через выпускное отверстие 34 для сточных вод. Оставшаяся часть, обычно основная часть, циркулирует обратно в трубку 42 для подачи воды. Для компенсации выпущенной воды и полученной очищенной воды через трубку 36 для добавления воды добавляется новая вода 38. Сточная вода 39 может иметь относительно высокие степени загрязнения, и для обеспечения безопасной обработки этой сточной воды могут использоваться различные виды процессов с опасными веществами. Однако такие процессы выходят за рамки настоящих идей.

Другими словами, в одном варианте выполнения трубка 46 для выпуска воды соединена с трубкой 42 для подачи воды для рециркуляции по меньшей мере части воды, выпускаемой из испарительного канала 40. В другом варианте выполнения трубка 46 для выпуска воды содержит выпускное устройство 34, выполненное с возможностью удаления части 39 воды, выходящей из испарительного канала 40. Затем трубка 42 для подачи воды содержит трубку 36 для добавления воды, предназначенную для добавления новой воды 38 в мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом.

В одном варианте выполнения способа работы AMCD способ включает дополнительный этап рециркуляции по меньшей мере части воды, выходящей из испарительного канала, для повторной подачи в испарительный канал. В дополнительном варианте выполнения способ включает дополнительные этапы удаления части воды, выходящей из испарительного канала, которая должна быть удалена, и добавления новой воды в испарительный канал.

Настоящие технические идеи основаны на предположении, что настоящий мембранный дистиллятор с воздушным каналом можно использовать на предприятии по производству полупроводников. Его преимущество заключается в возможности подачи очищенной воды в места промывки полупроводникового производства в количестве и в определенное время, адаптированных к требованиям промывки.

Вода, которая использовалась для промывки полупроводниковых изделий, действительно содержит различные виды загрязняющих веществ и частиц. Однако общий уровень загрязняющих веществ, как правило, все еще относительно низок. Таким образом, вполне возможно повторно использовать воду, использованную на этапе промывки, в качестве питательной воды для процесса очистки. Загрязнения от промывки действительно попадут в МДВК, но будут обогащены водой, выходящей из трубки для выпуска воды и, в конечном счете, будут удалены выпускным устройством.

Фиг. 14 схематично иллюстрирует вариант выполнения, в котором мембранный дистиллятор 1 с воздушным каналом используется на предприятии 100 по производству полупроводников. Очищенная вода 83 подается через выпускную трубку 56 для очищенной воды МДВК 1 и поступает в процедуру промывки на этапе 102 производства. Транспортировочное расстояние между мембранным дистиллятором 1 с воздушным каналом и производственным этапом 102 предпочтительно является коротким, при этом очищенная вода производится по запросу в определенное время и в определенном количестве. Использованная промывочная вода 82 выходит из производственного этапа 102 и повторно направляется обратно в МДВК 1 по трубе 81 для промывочной воды. Эта вода в этом варианте выполнения повторно поступает в процессе очистки в качестве новой воды 36 в выпускное устройство 32, а затем посредством трубки 42 для подачи воды - обратно в МДВК 1. Таким образом, большая часть воды рециркулирует внутри на предприятия 100 по производству полупроводников, что представляет собой значительно меньший объем по сравнению с сегодняшними объемами сточных вод.

Другими словами, в одном варианте выполнения новая вода представляет собой воду, которая использовалась для процессов промывки в производстве полупроводников.

В одном варианте выполнения способа работы МДВК новая вода представляет собой воду, которая использовалась для процессов промывки в производстве полупроводников.

Описанные выше варианты выполнения следует понимать как несколько иллюстративных примеров настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что в варианты выполнения могут быть внесены различные модификации, комбинации и изменения, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. В частности, различные частичные решения в различных вариантах выполнения могут комбинироваться в других конфигурациях, если это технически возможно. Объем настоящего изобретения, однако, определяется прилагаемой формулой изобретения.

Claims (61)

1. Мембранный дистиллятор с воздушным каналом, содержащий:

горячую поверхность,

охлаждающую секцию,

гидрофобную мембрану с порами диаметром менее 1 мкм,

причем указанная поверхность механически соединена с указанной гидрофобной мембраной, отделенной от нее герметичным испарительным каналом,

причем поверхность указанной охлаждающей секции механически соединена с указанной гидрофобной мембраной, отделенной от нее герметичным конденсационным каналом,

трубку для подачи воды, соединенную с впускным отверстием для воды указанного испарительного канала,

трубку для выпуска воды, соединенную с выпускным отверстием для воды указанного испарительного канала,

выпускную трубку для очищенной воды, соединенную с выпускным отверстием для воды указанного конденсационного канала, и

охлаждающее оборудование, выполненное с возможностью охлаждения указанной поверхности указанной охлаждающей секции до температуры ниже температуры воды в указанном испарительном канале,

отличающийся тем, что он содержит

устройство подачи газа, предназначенное для подачи инертного газа,

причем указанное устройство подачи газа содержит нагреватель, выполненный с возможностью нагревания указанного инертного газа,

газопроводную систему, соединенную с указанным устройством подачи газа и расположенную на впускном отверстии для газа указанного конденсационного канала для обеспечения промывки по меньшей мере указанного конденсационного канала указанным инертным газом, и

контроллер, который выполнен с возможностью управления, по окончании периода производства очищенной воды, указанной системой подачи газа для подачи указанного инертного газа по указанной газопроводной системе и управления указанным устройством подачи газа для прекращения подачи указанного инертного газа перед началом периода производства очищенной воды.

2. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит нагревательный узел, содержащий указанную горячую поверхность.

3. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что указанная газопроводная система дополнительно соединена с впускным отверстием для газа указанного испарительного канала.

4. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что указанный контроллер выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним из следующего: расходом инертного газа и температурой инертного газа, подаваемого посредством указанного устройства подачи газа.

5. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что впускное отверстие для воды указанного испарительного канала расположено на нижнем конце указанного испарительного канала, а указанное выпускное отверстие для воды указанного испарительного канала расположено на верхнем конце указанного испарительного канала.

6. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что указанная охлаждающая секция содержит:

полимерную пленку, обращенную к указанному конденсационному каналу,

охлаждающий узел, механически установленный на указанной полимерной пленке и отделенный герметичным охлаждающим каналом,

трубку для подачи охлаждающей среды, соединенную с впускным отверстием указанного охлаждающего канала,

трубку для выпуска охлаждающей среды, соединенную с выпускным отверстием указанного охлаждающего канала.

7. Мембранный дистиллятор по п. 6, отличающийся тем, что шероховатость поверхности указанной полимерной пленки, обращенной к указанному конденсационному каналу, менее 30 мкм.

8. Мембранный дистиллятор по п. 6, отличающийся тем, что толщина указанной полимерной пленки менее 60 мкм.

9. Мембранный дистиллятор по любому из пп. 4-8, отличающийся тем, что он содержит источник подачи охлаждающей среды, соединенный с трубкой для подачи охлаждающей среды, при этом указанный контроллер также выполнен с возможностью остановки любой подачи охлаждающей среды по окончании периода производства очищенной воды и с возможностью начала подачи охлаждающей среды по запуску следующего указанного периода производства очищенной воды.

10. Мембранный дистиллятор по п. 2, отличающийся тем, что нагревательный узел теплоизолирован.

11. Мембранный дистиллятор по п. 2, отличающийся тем, что указанный нагревательный узел содержит нагревательные элементы.

12. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что указанный конденсационный канал содержит газоотводной клапан, выполненный с возможностью открытия только в период производства очищенной воды.

13. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что он имеет множество испарительных каналов и множество конденсационных каналов и разделенных соответствующими гидрофобными мембранами.

14. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что указанный испарительный канал, указанная гидрофобная мембрана, указанная горячая поверхность, указанная охлаждающая секция и указанный конденсационный канал выполнены в стопках полимерных рамок и/или пластин.

15. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере один датчик давления на испарительной стороне и датчик давления на конденсационной стороне.

16. Мембранный дистиллятор по п. 15, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один датчик из датчика давления на испарительной стороне и датчика давления на конденсационной стороне соединен с указанным контроллером, при этом указанный контроллер выполнен с возможностью отслеживания во времени давление в объемах, находящихся в контакте с указанной гидрофобной мембраной.

17. Мембранный дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что указанная трубка для выпуска воды соединена с указанной трубкой для подачи воды для рециркуляции по меньшей мере части воды, выпущенной из испарительного канала.

18. Мембранный дистиллятор по п. 17, отличающийся тем, что указанная трубка для выпуска воды содержит выпускное устройство, выполненное с возможностью удаления части воды, выпущенной из испарительного канала, и

указанная трубка для подачи воды содержит трубку для добавления воды, выполненную с возможностью добавления новой воды в мембранный дистиллятор с воздушным каналом.

19. Мембранный дистиллятор по п. 18, отличающийся тем, что он содержит трубку для промывочной воды, выполненную с возможностью соединения с производственным этапом предприятия по производству полупроводников, при этом указанная трубка для промывочной воды соединена с указанным выпускным устройством, тем самым обеспечивая возможность того, что указанная новая вода содержит воду, которая использовалась для процессов промывки в производстве полупроводников.

20. Применение мембранного дистиллятора с воздушным каналом по п. 1 на предприятии по производству полупроводников.

21. Способ работы мембранного дистиллятора с воздушным каналом, включающий следующие этапы:

- подачу воды в испарительный канал во время периода производства очищенной воды,

- охлаждение конденсационного канала во время указанного периода производства очищенной воды до температуры ниже температуры указанной воды,

причем указанный испарительный канал отделен от указанного конденсационного канала гидрофобной мембраной с порами диаметром менее 1 мкм,

при этом водяной пар проходит из указанного испарительного канала через указанную гидрофобную мембрану в указанный конденсационный канал, и

- выпуск воды, конденсируемой в указанном конденсационном канале, во время указанного периода производства очищенной воды,

отличающийся тем, что включает следующие этапы:

- нагрев инертного газа, и

- пропускание указанного нагретого инертного газа по меньшей мере через указанный конденсационный канал по окончании указанного периода производства очищенной воды, тем самым приводя к удалению любой оставшейся воды,

указанный нагрев и пропускание останавливают перед следующим периодом производства очищенной воды.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что на указанном этапе пропускания указанного нагретого инертного газа пропускают указанный нагретый инертный газ через указанный испарительный канал и указанный конденсационный канал.

23. Способ по п. 21, отличающийся тем, что указанный нагретый инертный газ имеет температуру, достаточную для выполнения сухой перегонки загрязнений в указанном испарительном канале.

24. Способ по п. 21, отличающийся тем, что на указанном этапе охлаждения указанного конденсационного канала пропускают охлаждающую среду через охлаждающий канал, расположенный между охлаждающим узлом и полимерной пленкой, при этом поверхность указанной полимерной пленки, противоположная указанному охлаждающему каналу, обращена к указанному конденсационному каналу.

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что указанное пропускание указанной охлаждающей среды через указанный охлаждающий канал прекращают по окончании указанного периода производства очищенной воды и начинают при начале следующего указанного периода производства очищенной воды.

26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что включает дополнительный этап опорожнения охлаждающего канала по завершении указанного периода производства очищенной воды.

27. Способ по п. 21, отличающийся тем, что включает дополнительный этап поддержания температуры нагревательного узла, находящегося в контакте с указанным испарительным каналом, между периодами производства очищенной воды.

28. Способ по п. 21, отличающийся тем, что включает дополнительный этап измерения по меньшей мере одного из давления в указанном испарительном канале и давления в указанном конденсационном канале во время подачи нагретого инертного газа.

29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что включает дополнительные этапы получения по меньшей мере одного из давления в объеме, контактирующем с указанной гидрофобной мембраной, и разности давлений через указанную гидрофобную мембрану, отслеживания указанного по меньшей мере одного из давления в объеме, контактирующем с указанной гидрофобной мембраной, и разности давлений через указанную гидрофобную мембрану во времени, и анализа состояния указанной гидрофобной мембраны на основе временной оценки указанного по меньшей мере одного из давления в объеме, находящемся в контакте с указанной гидрофобной мембраной, и разности давлений через указанную гидрофобную мембрану.

30. Способ по п. 29, отличающийся тем, что включает дополнительный этап управления указанными этапами нагрева указанного инертного газа и пропускания указанного нагретого инертного газа, в зависимости от состояния указанной гидрофобной мембраны.

31. Способ по любому из пп. 21-30, отличающийся тем, что включает дополнительный этап рециркуляции по меньшей мере части воды, выходящей из указанного испарительного канала, для повторной подачи в указанный испарительный канал.

32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что включает дополнительные этапы удаления части воды, выходящей из испарительного канала, подлежащей выпуску, и добавления новой воды в указанный испарительный канал.

33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что указанная новая вода содержит воду, использовавшуюся для процессов промывки в производстве полупроводников.