فرآیند تصفیه فاضلاب نیمه هادی

با تغییرات مداوم در تکنولوژی اطلاعات الکترونیکی،صنعت فن آوری نیمه هادی به طور فزاینده ای به "قلب" توسعه تبدیل شده است و به طور فزاینده ای در تولید اقتصادی ملی و زندگی استفاده می شودبا این حال، صنعت نیمه هادی یک صنعت با مصرف آب بالا است.و هرچه مصرف آب و تخلیه فاضلاب بیشتر باشد.

به عنوان مثال یک شرکت نیمه هادی در پکن و یک شرکت نیمه هادی در تایوان به ترتیب 1346x104m23 و 7000x104m2 آب مصرف می کنند، در حالی که منابع آب در چین 2300m2 است.^,که معادل کل مصرف آب خانگی یک شهر با جمعیت 250،000 و 1.3 میلیون نفر است.

اگر فاضلاب تولید شده در تولید نیمه هادی بازیافت شود، نه تنها تقاضای منابع آب و هزینه های تولید را کاهش می دهد،اما همچنین انتشار آلاینده ها و بار محیط زیست را کاهش می دهدمحیط زیست شانچینگ در مورد فرآیند تصفیه فاضلاب نیمه هادی حاوی فلورین، نیتروژن، فسفر، مواد آلی، یون های فلز سنگین و اسید و قلیو همچنین مزایای فرآیندهای مختلف در حذف آلاینده ها از فاضلاب نیمه هادی .

ویژگی ها و طبقه بندی فاضلاب نیمه هادی

1.1 ویژگی های آب فاضلاب

• ترکیب بسیار مبهم و پیچیده، متشکل از آلاینده هایی مانند ترکیبات فلوراید شده، مواد آلی، ترکیبات نیتروژن و یون های فلز سنگین،و حاوی سطح بالایی از نیاز شیمیایی به اکسیژن (COD) و مقادیر زیادی از (سیلیکات) و (الومینیات) است..

(2) رنگ قوی، COD بالا، محتوای بالای ترکیبات آلی فرار، و غنی از یون های فلز سنگین، مواد آلی سمی،و مواد خوردنی مانند اسید هیدروفلوئوریک باعث کاهش عملکرد تجزیه بیولوژیکی آب فاضلاب می شود، و مناسب برای درمان با استفاده از روش سنتی لجن فعال نیست.

(3) یون های فلوراید (F^-) و مواد اسید فولویک می توانند با یون های فلز سنگین واکنش نشان دهند تا مجتمع های پایدار ایجاد کنند و یون های فلز سنگین به راحتی با مواد آلی، سیلیکات و سایر مواد تعامل دارند.بنابراین آلاینده های موجود در فاضلاب پیچیده و متنوع هستند.

بنابراین، انتخاب فرآیند و تغییر مسیر تصفیه بر اساس نوع کیفیت فاضلاب بسیار مهم است.

1.2فاضلابطبقه بندی و درمان

1.2.1تصفیه فاضلاب حاوی فلوراید

فاضلاب حاوی فلوراید نیمه هادی عمدتاً از فرایندهای پخش و CMP در فرآیند تولید تراشه ها حاصل می شود.کاربردهای صنعتی فعلی روش های تصفیه فاضلاب حاوی فلوراید عمدتا شامل بارندگی شیمیایی است، جذب، جدایی غشا و غیره

نمودار 1 فرآیند تصفیه فلوئور حاوی فلوئور و مزایا و معایب آن

a.بارندگی شیمیایی برای تصفیه فاضلاب حاوی فلوراید با غلظت بالا مناسب است. در مقایسه با سایر بارندگی ها، نمک کلسیم نسبتا ارزان و^-واکنش CaF2 غیرقابل حل را تولید می کند. بنابراین، روش بارش نمک کلسیم به طور گسترده در فاضلاب حاوی فلوراید در صنعت نیمه هادی استفاده می شود.

ب.دو روش جذب وجود دارد: جذب مستقیم و جذب الکتریکی. جذب الکتریکی، که به عنوان فناوری دیونیزاسیون ظرفیت نیز شناخته می شود،یک روش است که از الکترود های شارژ شده برای جذب یون ها و ذرات شارژ شده در فاضلاب استفاده می کند.، به طوری که آلاینده ها غنی شده و بر روی سطح الکترود متمرکز می شوند تا هدف تصفیه آب را به دست آورند.مانند کربن فعال و گل، مشکلاتی مانند ظرفیت جذب کم، انتخابی ضعیف، آلودگی ثانویه به محیط زیست و کیفیت ضعیف فاضلاب دارند.

c. روش های جدایی غشا عمدتا شامل الکترودیالیز و آسموز معکوس است.الکترودیالیز این است که از الکترودها برای اعمال جریان در هر دو طرف غشای نفوذ پذیر انتخابی برای تولید تفاوت پتانسیل استفاده شود، که نفوذ انتخابی آنیون ها و کتیون ها را از طریق غشا ترویج می دهد. آسموز معکوس استفاده از تفاوت فشار در هر دو طرف غشا برای فیلتر کردن مولکول های آب و F^روشاز جدایی.

1.2.2تصفیه فاضلاب حاوی نیتروژن

فاضلاب حاوی نیتروژن عمدتاً از آب آمونیاک و فلوراید آمونیاک استفاده می شود و عمدتاً به شکل نیتروژن آمونیاک وجود دارد.روش های اصلی تصفیه آب های فاضلاب از نیتروژن آمونیاک شامل پاکسازی هوا است.، جذب، خنثی کردن، کلور کردن نقطه قطع، روش بیولوژیکی و غیره

تصویر 2 روش تصفیه فاضلاب از نیتروژن آمونیا و مزایا و معایب آن

a.دو نوع روش پاکسازی وجود دارد: پاکسازی هوا و پاکسازی بخار. در مقایسه با پاکسازی هوا، پاکسازی بخار دارای میزان حذف نیتروژن آمونیاک بالاتر است که می تواند بیش از 90٪ باشد.و برای فاضلاب با غلظت بالاتر مناسب است.

b. روش جذب به طور کلی فقط برای فاضلاب کم غلظت از نیتروژن آمونیاک قابل استفاده است. در فاضلاب با غلظت بالای نیتروژن آمونیاک،اغلب با سایر فرآیندهای دیگر هماهنگ می شود تا پردازش عمیق از نیترات را انجام دهد..

ج. فرآیند دنیترفیکیشن کلوراسیون نقطه قطع می تواند برای یک فرآیند دنیترفیکیشن واحد یا برای پردازش عمیق یک فرآیند دنیترفیکیشن استفاده شود.

1.2.3تصفیه فاضلاب حاوی فسفر

عمدتاً از مایع حکاکی آلومینیوم در فرآیند تولید حاصل می شود. در شکل PO43 وجود دارد.^-روش های تصفیه آب های فوسفوری حاوی فسفر شامل بارش شیمیایی، روش بیولوژیکی، روش جذب، روش کریستالیزه و روش تبادل یون است.

تصویر 3 فرآیند تصفیه فوسفور حاوی فاضلاب و مزایا و معایب آن

(۱) مواد جذب کننده سنتی دارای مشکلاتی مانند هزینه های جایگزینی بالا و ظرفیت جذب کم هستند.بسیاری از دانشمندان با اصلاح شیمیایی زباله های صنعتی ارزان قیمت، جذب کننده های با کارایی بالا را تهیه کرده اند..

(2) در مقایسه با بارش شیمیایی، بارش حاصل از بارش کریستالیزه دارای ارزش استفاده ثانویه بالاتر است و می تواند به عنوان کود گیاهی مورد استفاده قرار گیرد.همچنین می تواند عملکرد خوبی برای حذف فسفر را نشان دهد..

1.2.4تصفیه فاضلاب ارگانیک

و فرآیند CMP در تولید ، و عمدتا حاوی حلال هایی مانند الکل ایزوپروپیل ، پروپیلن گلیکول مونومتیل اتر استات ، استون ، ژیلن و غیره است ، با COD بالا و قابلیت تجزیه زیستی پایین.در حال حاضر، روش های اصلی تصفیه فاضلاب ارگانیک شامل روش های بیولوژیکی و روش های اکسیداسیون پیشرفته است.

(1) برای تصفیه فاضلاب اغلب از بیوراکتورها و روش های ترکیبی شیمیایی و بیولوژیکی استفاده می شود.

2) فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (AOP) به دلیل سرعت اکسیداسیون سریع و کارایی بالای مینرال سازی، بهترین روش برای درمان فاضلاب ارگانیک محسوب می شود.

نمودار 4 فرآیند تصفیه فاضلاب ارگانیک و مزایا و معایب آن

1.2.5تصفیه فاضلاب فلزات سنگین

فاضلاب فلزات سنگین در نیمه هادی ها عمدتاً از فرایندهای پوشش الکتروشیمی (ECP) و CMP ، عمدتاً مس و کبالت ،که عمدتاً در قالب ترکیبات تشکیل شده توسط عوامل کلاه کننده وجود دارندروش های اصلی تصفیه آب های فاضلاب فلزات سنگین شامل جذب، بارش شیمیایی، تبادل یون، اکسیداسیون-کاهش و غیره است.

نمودار 5 فرآیند تصفیه فاضلاب فلزات سنگین و مزایا و معایب آن

(۱) باروری کلرات یک روش برای حذف فلزات سنگین با استفاده از مواد کلرات فلزات سنگین (مانند گروه های آمینو و دیتیوکربوکسیل) برای تشکیل نمک های غیرقابل حل با فلزات سنگین است.

(۲) روش اکسیداسیون پیشرفته از رادیکال های آزاد اکسیداتیو قوی برای از بین بردن پیوندهای شیمیایی قوی بین یون های فلز سنگین و گروه های عملکردی خاصی در لیگان استفاده می کند تا یون های فلز سنگین را آزاد کند.

(۳) روش های جذب شامل حذف مشترک فلزات سنگین و اسیدهای آلی و استخراج فلزات سنگین است.تکنولوژی حذف آکسید آلی یک فرآیند از بین بردن آلاینده ها از آب فاضلاب با جذب کل مجموعه به یک جذب کننده است..

1.2.6تصفیه فاضلاب اسیدی و قلیایی

فرآیند تولید نیمه هادی مقدار زیادی از مواد اسیدی یا قلیایی را خارج می کند که باعث می شود مقدار pH آب فاضلاب خیلی پایین یا خیلی بالا باشدکه باعث آسیب به محیط زیست می شود.در حال حاضر، تصفیه این نوع فاضلاب معمولاً از فناوری خنثی سازی سه مرحله ای برای تنظیم ارزش pH استفاده می کند.

صنعت نیمه هادی یک صنعت با مصرف آب بالا است و بازیافت آب فاضلاب یکی از راه های موثر برای حل بحران آب در صنعت نیمه هادی است.به دلیل هزینه ها و مسائل فنیآب فاضلاب با کیفیت آب نسبتاً خوب می تواند بازیافت شود، در حالی که آب فاضلاب با کیفیت آب نسبتاً پیچیده می تواند بازیافت شود.