Processo di trattamento delle acque reflue mediante semiconduttori

Con i continui cambiamenti nella tecnologia dell'informazione elettronica,l'industria della tecnologia dei semiconduttori è diventata sempre più il "cuore" dello sviluppo ed è sempre più ampiamente utilizzata nella produzione economica nazionale e nella vitaTuttavia, l'industria dei semiconduttori è un'industria che consuma molta acqua.e maggiore è il consumo d'acqua e lo scarico di acque reflue.

Ad esempio, una società di semiconduttori di Pechino e una società di semiconduttori di Taiwan consumano rispettivamente 1346x104m23 e 7000x104m2 di acqua, mentre le risorse idriche pro capite in Cina sono 2300m2^,Questo è l'equivalente del consumo totale di acqua domestica di una città di 250.000 e 1,3 milioni di abitanti rispettivamente.

Se le acque reflue prodotte nella produzione di semiconduttori vengono riciclate, non solo si ridurranno la domanda di risorse idriche e i costi di produzione,- ridurre le emissioni di sostanze inquinanti e il carico ambientaleShanqing Environment ha condiviso il processo di trattamento delle acque reflue dei semiconduttori contenenti fluoro, azoto, fosforo, materia organica, ioni di metalli pesanti e acidi e alcali.), nonché i vantaggi dei diversi processi di rimozione degli inquinanti dalle acque reflue dei semiconduttori .

Caratteristiche e classificazione delle acque reflue semiconduttrici

1.1 Caratteristiche delle acque reflue

• composizione molto torbida e complessa, costituita da inquinanti quali composti fluorurati, materia organica, composti di azoto e ioni di metalli pesanti,e contiene elevati livelli di fabbisogno di ossigeno chimico (COD) e grandi quantità di (silicati) e (aluminati) .

(2) Il colore forte, l'elevata COD, l'elevato contenuto di composti organici volatili, e ricco di ioni metalli pesanti, sostanze organiche tossiche,L'acido fluoridrico e le sostanze corrosive, come l'acido fluoridrico, riducono la degradazione biologica delle acque reflue., e non è adatto per il trattamento con il metodo tradizionale dei fanghi attivi.

(3) Ioni fluorurici (F^-) e le sostanze di acido fulvico possono reagire con gli ioni di metalli pesanti per formare complessi stabili, e gli ioni di metalli pesanti sono facili da interagire con la materia organica, i silicati e altre sostanze,Quindi gli inquinanti nelle acque reflue sono complessi e diversi.

Pertanto, è fondamentale selezionare il processo e deviare il trattamento in base al tipo di qualità delle acque reflue.

1.2Acque reflueClassificazione e trattamento

1.2.1Trattamento delle acque reflue contenenti fluoruro

Le acque reflue contenenti fluoruro di semiconduttore provengono principalmente dai processi di diffusione e CMP nel processo di fabbricazione dei chip.Le attuali applicazioni industriali dei metodi di rimozione delle acque reflue contenenti fluoruro comprendono principalmente la precipitazione chimica, assorbimento, separazione della membrana, ecc.

Figura 1 Processo di trattamento delle acque reflue contenenti fluoruro e suoi vantaggi e svantaggi

a.La precipitazione chimica è adatta per il trattamento delle acque reflue contenenti fluoro ad alta concentrazione.^-La reazione genera CaF2 insolubile. Pertanto, il metodo di precipitazione del sale di calcio è più ampiamente utilizzato nelle acque reflue contenenti fluoruro nell'industria dei semiconduttori.

b.Esistono due metodi di adsorbimento: adsorbimento diretto ed elettrossorbimento.è un metodo che utilizza elettrodi carichi per assorbire ioni e particelle cariche nelle acque reflue, in modo che gli inquinanti siano arricchiti e concentrati sulla superficie dell'elettrodo per raggiungere lo scopo di depurazione dell'acqua.come il carbone attivo e l'argilla, hanno problemi quali bassa capacità di assorbimento, scarsa selettività, inquinamento secondario dell'ambiente e scarsa qualità degli effluenti.

c. I metodi di separazione della membrana comprendono principalmente l'elettrodialisi e l'osmosi inversa.L'elettrodialisi consiste nell'usare gli elettrodi per applicare una corrente su entrambi i lati della membrana permeabile selettiva per generare una differenza di potenzialeL'osmosi inversa consiste nell'utilizzare la differenza di pressione su entrambi i lati della membrana per filtrare le molecole d'acqua e F^{- Metodo}della separazione.

1.2.2Trattamento delle acque reflue contenenti azoto

Le acque reflue contenenti azoto provengono principalmente dall'acqua di ammoniaca e dal fluoruro di ammonio utilizzati nel processo di incisione, e esistono principalmente sotto forma di azoto di ammoniaca.i principali metodi di trattamento delle acque reflue di azoto di ammoniaca comprendono lo stripping dell'aria , adsorbimento, neutralizzazione, clorazione al punto di interruzione, metodo biologico, ecc.

Figura 2 Processo di trattamento delle acque reflue con azoto di ammoniaca e suoi vantaggi e svantaggi

a.Esistono due tipi di metodi di depurazione: la depurazione ad aria e la depurazione a vapore.E'adatto per le acque reflue con concentrazioni più elevate..

b.Il metodo di adsorbimento è generalmente applicabile solo alle acque reflue di azoto di ammoniaca a bassa concentrazione.Il trattamento di denitrificazione profonda è spesso coordinato con altri processi..

c. Il processo di denitrificazione con clorazione a punto di rottura può essere utilizzato per un singolo processo di denitrificazione o per il trattamento profondo di un processo di denitrificazione.

1.2.3Trattamento delle acque reflue contenenti fosforo

proviene principalmente dal liquido di incisione dell'alluminio nel processo di produzione.^-I metodi di trattamento delle acque reflue contenenti fosforo comprendono la precipitazione chimica, il metodo biologico, il metodo di adsorbimento, il metodo di cristallizzazione e il metodo di scambio ionico.

Figura 3 Processo di trattamento delle acque reflue contenenti fosforo e suoi vantaggi e svantaggi

1) Gli adsorbenti tradizionali presentano problemi quali l'elevato costo di sostituzione e la scarsa capacità di adsorbimento.Molti studiosi hanno preparato adsorbenti ad alte prestazioni modificando chimicamente rifiuti industriali a basso costo..

(2) Rispetto alla precipitazione chimica, il precipitato prodotto dalla precipitazione di cristallizzazione ha un valore di utilizzazione secondario superiore e può essere utilizzato come fertilizzante vegetale.può anche mostrare buone prestazioni di rimozione del fosforo.

1.2.4Trattamento delle acque reflue organiche

E il processo CMP in produzione, e contiene principalmente solventi come l'alcol isopropilico, l'acetato di monometiletere di propilene glicolo, l'acetone, lo xilene, ecc., con alta COD e bassa biodegradabilità.Attualmente, i principali metodi di trattamento delle acque reflue organiche comprendono i metodi biologici e i metodi avanzati di ossidazione.

(1)per il trattamento delle acque reflue sono spesso utilizzati bioreattori e metodi chimici e biologici combinati.

2) Il processo di trattamento avanzato per ossidazione (AOP) è considerato il metodo migliore per il trattamento delle acque reflue organiche a causa del suo rapido tasso di ossidazione e dell'elevata efficienza di mineralizzazione.

Figura 4 Processo organico di trattamento delle acque reflue e suoi vantaggi e svantaggi

1.2.5Trattamento delle acque reflue di metalli pesanti

Le acque reflue di metalli pesanti nei semiconduttori provengono principalmente da processi di verniciatura elettrochimica (ECP) e CMP, principalmente rame e cobalto,che si presentano principalmente sotto forma di complessi formati da agenti chelantiI principali metodi di trattamento delle acque reflue complesse di metalli pesanti sono l'adsorbimento, la precipitazione chimica, lo scambio ionico, l'ossidazione-riduzione, ecc.

Figura 5 Processo di trattamento delle acque reflue di metalli pesanti e suoi vantaggi e svantaggi

1) La precipitazione chelatica è un metodo di rimozione dei metalli pesanti mediante l'uso di agenti chelanti per metalli pesanti (come amino e dithiocarbossili) per formare sali insolubili con metalli pesanti.

(2) Il metodo di ossidazione avanzato utilizza radicali liberi ossidativi forti per distruggere i forti legami chimici tra ioni di metalli pesanti e alcuni gruppi funzionali nel ligando per rilasciare ioni di metalli pesanti.

3) I metodi di adsorbimento comprendono la co-eliminazione di metalli pesanti e acidi organici e l'estrazione di metalli pesanti.La tecnologia di co-eliminazione degli acidi organici è un processo di rimozione degli inquinanti dalle acque reflue adsorbendo l'intero complesso su un adsorbente..

1.2.6Trattamento delle acque reflue acide e alcaline

Il processo di produzione dei semiconduttori rilascerà una grande quantità di sostanze acide o alcaline, che renderanno il pH delle acque reflue troppo basso o troppo alto.che è facile danneggiare l'ambiente Attualmente, il trattamento di questo tipo di acque reflue di solito adotta una tecnologia di neutralizzazione in tre fasi per regolare il valore del pH.

L'industria dei semiconduttori è un'industria che consuma molta acqua, e il riciclo delle acque reflue è un modo efficace per risolvere la crisi idrica nell'industria dei semiconduttori.a causa di problemi tecnici e di costi , le acque reflue di qualità relativamente buona possono essere riciclate, mentre le acque reflue di qualità relativamente complessa possono essere riciclate.