Trattamento delle acque reflue dei semiconduttori
Come trattare le acque reflue dei semiconduttori: segregazione, trattamento chimico e riutilizzo dell'acqua
Le acque reflue dei semiconduttori non sono un unico tipo di acque reflue industriali. Un impianto di semiconduttori può scaricare acqua contenente fluoro, flussi acidi e alcalini, acque reflue ammoniacali, acque reflue organiche, acque reflue da slurry CMP e acque reflue contenenti rame, nichel o altri metalli.
Questi flussi hanno proprietà chimiche diverse e non dovrebbero essere gestiti con un unico processo di trattamento universale.
Identificare la fonte, separare le acque reflue, selezionare il processo di trattamento appropriato e ottimizzare il programma chimico attraverso test di laboratorio.
01
Iniziare con il processo di produzione
Prima di progettare o ottimizzare un sistema di trattamento delle acque reflue, gli operatori dovrebbero identificare la fonte di produzione, la composizione chimica e l'impatto a valle di ogni flusso di acque reflue.
Fonte e chimica
- Quale processo di produzione genera le acque reflue
- Quali sostanze chimiche vengono utilizzate in quel processo
- Se il flusso contiene agenti complessanti
Stabilità del processo
- Se le acque reflue fluttuano tra i lotti di produzione
- Quali contaminanti influenzano i sistemi a valle
Recupero e riutilizzo
- Se è possibile recuperare materiali preziosi
- Se l'acqua trattata può essere riutilizzata
Questa analisi basata sulla produzione è più efficace dell'aggiustamento dei prodotti chimici solo dopo che le acque reflue miste raggiungono l'unità di trattamento finale.
02
Classificazione raccomandata delle acque reflue dei semiconduttori
Un sistema di classificazione pratico separa le acque reflue in base ai loro contaminanti dominanti e al meccanismo di trattamento richiesto.
| Flusso di acque reflue |
Contaminanti tipici |
Approccio di trattamento comune |
| Acque reflue fluorurate |
Ioni fluoruro, acidi e precipitati fini |
Precipitazione di sali di calcio, coagulazione e flocculazione |
| Acque reflue acide e alcaline |
Acidi minerali, alcali e sali disciolti |
Equalizzazione e neutralizzazione |
| Acque reflue ammoniacali |
Azoto ammoniacale e composti alcalini |
Stripping, rimozione biologica dell'azoto o trattamento combinato |
| Acque reflue organiche |
Photoresist, sviluppatori, solventi e tensioattivi |
Pretrattamento fisico-chimico e trattamento biologico |
| Acque reflue CMP |
Silice, allumina, ceria, particelle metalliche e prodotti chimici per la lucidatura |
Coagulazione, flocculazione, chiarificazione e filtrazione |
| Acque reflue contenenti metalli pesanti |
Rame, nichel e altri metalli |
Precipitazione chimica, cattura di metalli o scambio ionico |
| Acqua di risciacquo a basso contenuto di contaminanti |
Bassi solidi sospesi e contaminanti disciolti |
Trattamento a membrana e riutilizzo dell'acqua |
Acque reflue fluorurate
ContaminantiIoni fluoruro, acidi e precipitati fini
TrattamentoPrecipitazione di sali di calcio, coagulazione e flocculazione
Acque reflue acide e alcaline
ContaminantiAcidi minerali, alcali e sali disciolti
TrattamentoEqualizzazione e neutralizzazione
Acque reflue ammoniacali
ContaminantiAzoto ammoniacale e composti alcalini
TrattamentoStripping, rimozione biologica dell'azoto o trattamento combinato
Acque reflue organiche
ContaminantiPhotoresist, sviluppatori, solventi e tensioattivi
TrattamentoPretrattamento fisico-chimico e trattamento biologico
Acque reflue CMP
ContaminantiSilice, allumina, ceria, particelle metalliche e prodotti chimici per la lucidatura
TrattamentoCoagulazione, flocculazione, chiarificazione e filtrazione
Acque reflue contenenti metalli pesanti
ContaminantiRame, nichel e altri metalli
TrattamentoPrecipitazione chimica, cattura di metalli o scambio ionico
Acqua di risciacquo a basso contenuto di contaminanti
ContaminantiBassi solidi sospesi e contaminanti disciolti
TrattamentoTrattamento a membrana e riutilizzo dell'acqua
03
Trattamento delle acque reflue fluorurate
Le acque reflue contenenti fluoro sono uno dei flussi più comuni nella fabbricazione di wafer.
Possono essere aggiunti idrossido di calcio, cloruro di calcio o altri reagenti a base di calcio per convertire il fluoro disciolto in precipitati di fluoruro di calcio.
Tuttavia, le particelle di fluoruro di calcio appena formate possono essere piccole e difficili da far sedimentare. Pertanto, coagulanti e flocculanti vengono spesso utilizzati per rafforzare la separazione solido-liquido.
Principio operativo chiave
Il pH ottimale e il dosaggio chimico dovrebbero essere confermati tramite test perché la composizione delle acque reflue può variare tra le linee di produzione.
01Equalizzazione delle acque reflue
02Regolazione del pH
03Aggiunta di reagente di calcio
04Reazione e precipitazione
05Aggiunta di coagulante
06Flocculazione con poliacrilammide
07Chiarificazione o flottazione ad aria disciolta
08Addensamento e disidratazione del fango
04
Trattamento delle acque reflue CMP
Le acque reflue CMP contengono particelle abrasive estremamente fini come silice, allumina o ossido di cerio. Queste particelle possono rimanere sospese perché le loro superfici portano cariche elettriche simili.
Fase 1
Neutralizzazione della carica
Un coagulante cationico può ridurre la repulsione delle particelle e destabilizzare la sospensione.
- Polydadmac
- Poliammina
- Cloruro di polialluminio
- Altri coagulanti inorganici o organici
Fase 2
Formazione di fiocchi
Dopo la destabilizzazione, la poliacrilammide può collegare le particelle fini e formare fiocchi più grandi che sedimentano o galleggiano più facilmente.
Si utilizza normalmente una forte agitazione per disperdere il coagulante, mentre un'agitazione più lenta consente ai fiocchi di crescere senza rompersi.
05
Trattamento delle acque reflue contenenti metalli pesanti
Le acque reflue contenenti metalli pesanti possono contenere rame, nichel, zinco o altri metalli da processi di placcatura, incisione, confezionamento e substrati IC.
Il trattamento convenzionale di solito comporta la regolazione del pH in modo che i metalli disciolti formino idrossidi insolubili. Successivamente vengono utilizzati coagulazione e flocculazione per rimuovere le particelle precipitate.
Perché la precipitazione convenzionale può fallire
EDTA, ammoniaca, citrato o altri agenti complessanti possono mantenere i metalli disciolti e ridurre l'efficienza di precipitazione.
Opzioni di trattamento aggiuntive
- Rottura o indebolimento dei complessi metallici
- Agenti specializzati per la cattura di metalli pesanti
- Precipitazione a base di solfuri
- Scambio ionico o adsorbimento selettivo
- Concentrazione a membrana
- Tecnologie di recupero dei metalli
Gli agenti per la cattura di metalli pesanti Bluwat possono essere valutati per le acque reflue in cui la precipitazione idrossidica convenzionale non raggiunge costantemente la concentrazione metallica richiesta.
06
Trattamento delle acque reflue acide, alcaline e ammoniacali
Acque reflue acide e alcaline
Le acque reflue acide e alcaline vengono generalmente trattate tramite equalizzazione e neutralizzazione.
La neutralizzazione deve essere eseguita gradualmente con un'adeguata agitazione. Superare il pH target può aumentare il consumo di prodotti chimici e ridisciogliere alcuni contaminanti.
Perché il controllo del pH è importante
- Precipitazione dei metalli
- Rimozione del fluoro
- Efficienza di coagulazione
- Prestazioni del polimero
- Stabilità del trattamento biologico
Acque reflue ammoniacali
Concentrazioni basse o moderate possono essere trattate biologicamente tramite nitrificazione e denitrificazione. Flussi ad alta concentrazione possono richiedere stripping di ammoniaca o pretrattamento separato.
Sono importanti pH, alcalinità, temperatura e ossigeno disciolto stabili. Dovrebbero essere monitorati anche organici tossici e alta salinità.
07
Trattamento delle acque reflue organiche
Le acque reflue organiche dei semiconduttori possono contenere:
- Residui di photoresist
- Sviluppatori
- Solventi
- Tensioattivi
- Prodotti chimici per la pulizia
- Alcool isopropilico
- Altri composti organici disciolti
Selezione del trattamento
Le acque reflue biodegradabili possono essere trattate tramite processi biologici dopo equalizzazione e regolazione del pH.
I flussi contenenti alte concentrazioni di solventi, composti tossici o organici scarsamente biodegradabili possono richiedere pretrattamento fisico-chimico, ossidazione avanzata o recupero separato.
I coagulanti possono aiutare a rimuovere la materia organica colloidale e parzialmente insolubile, ma non ci si dovrebbe aspettare che rimuovano tutti i contaminanti organici disciolti.
08
Disidratazione del fango
Il trattamento delle acque reflue dei semiconduttori può produrre fanghi contenenti fluoruro di calcio, idrossidi metallici, particelle CMP, precipitati di coagulanti inorganici e solidi biologici.
Attrezzature tipiche per la disidratazione
- Filtropresse
- Filtropresse a nastro
- Centrifughe
- Presse a vite
Obiettivo della selezione del polimero
La poliacrilammide cationica o anionica può essere selezionata in base alla composizione del fango e alle attrezzature di disidratazione.
Il prodotto corretto dovrebbe fornire fiocchi robusti, filtrato limpido, drenaggio più rapido e minore umidità del fango.
Il dosaggio di polimero più basso non è sempre la scelta più economica. Dovrebbe essere considerato il costo totale di gestione e smaltimento del fango.
09
Opportunità di riutilizzo dell'acqua
Non tutte le acque reflue dei semiconduttori dovrebbero essere indirizzate allo stesso sistema di scarico finale. L'acqua di risciacquo relativamente pulita e l'acqua di processo trattata possono essere recuperate attraverso una linea di trattamento a stadi.
Pretrattamento
Chiarificazione, filtrazione multimediale o filtrazione a cartuccia.
Separazione a membrana
Ultrafiltrazione e osmosi inversa.
Finitura avanzata
Finitura avanzata, disinfezione o ossidazione dove necessario.
Riutilizzo potenziale
Torri di raffreddamento, scrubber, pulizia degli impianti, sistemi di utilità o acqua di alimentazione per ulteriore purificazione.
10
Selezione dei prodotti chimici per il trattamento delle acque
La selezione dei prodotti chimici dovrebbe considerare l'obiettivo completo del trattamento piuttosto che il prezzo al chilogrammo.
Dosaggio richiesto
Dimensione e robustezza dei fiocchi
Velocità di sedimentazione
Chiarezza del surnatante
Volume del fango
Umidità del fango
Effetto sulla conducibilità
Compatibilità con le membrane
Concentrazione residua di metalli
Stabilità lotto per lotto
Bluwat Chemicals può fornire diversi gradi di PAC, Polydadmac, poliammina, poliacrilammide e agenti per la cattura di metalli pesanti per la valutazione di laboratorio.
11
Procedura di jar test raccomandata
Un jar test di laboratorio può aiutare a identificare la combinazione chimica più efficace per ogni flusso di acque reflue segregato.
Raccogliere acque reflue rappresentative dalla linea di produzione effettiva.
Misurare pH, torbidità, solidi sospesi e contaminanti principali.
Regolare il pH in base alle condizioni target di precipitazione o coagulazione.
Aggiungere il coagulante selezionato sotto agitazione rapida.
Aggiungere PAM diluito e ridurre la velocità di agitazione.
Osservare la formazione di fiocchi, la velocità di sedimentazione e la chiarezza del surnatante.
Testare l'acqua trattata per fluoro, metalli, COD o altri parametri target.
Confrontare il costo totale del trattamento e le caratteristiche del fango.
La procedura dovrebbe essere adattata in base al tipo di acque reflue. La precipitazione di metalli o fluoro deve avvenire prima di valutare l'effetto di flocculazione finale.
12
Soluzioni chimiche Bluwat per acque reflue dei semiconduttori
Cloruro di polialluminio
Utilizzato per coagulazione, rimozione di solidi sospesi, chiarificazione e trattamento di alcuni flussi di acque reflue fluorurate o CMP.
Polydadmac
Un coagulante organico cationico ad alta carica utilizzato per la neutralizzazione della carica, la destabilizzazione di particelle fini e la chiarificazione.
Poliammina
Adatto per la coagulazione e la rimozione di alcuni contaminanti colloidali o organici.
Poliacrilammide
Disponibile in gradi anionici, cationici e non ionici per flocculazione, chiarificazione, addensamento e disidratazione del fango.
Agente per la cattura di metalli pesanti
Progettato per supportare la rimozione di rame, nichel e altri metalli pesanti, in particolare dove la precipitazione convenzionale da sola è insufficiente.
Antischiuma
Utilizzato per controllare la schiuma nei serbatoi di equalizzazione, nelle unità di trattamento biologico e in altri processi di trattamento delle acque reflue.
Conclusione
Un trattamento efficace delle acque reflue dei semiconduttori dipende dalla connessione tra produzione e gestione dell'acqua.
Fluoro, particelle CMP, inquinanti organici, ammoniaca e metalli pesanti si comportano in modo diverso e richiedono strategie di trattamento diverse.La raccolta segregata può ridurre il consumo di prodotti chimici, migliorare la stabilità del trattamento, supportare il recupero delle risorse e creare maggiori opportunità di riutilizzo dell'acqua.
Bluwat Chemicals supporta progetti di trattamento delle acque reflue dei semiconduttori attraverso la selezione di prodotti chimici, test di campioni e ottimizzazione del dosaggio per acque reflue industriali difficili.
Il tuo messaggio deve contenere da 20 a 3000 caratteri!
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski
