2024-12-17
Với những thay đổi liên tục trong công nghệ thông tin điện tử,ngành công nghiệp công nghệ bán dẫn ngày càng trở thành "trái tim" của sự phát triển và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất kinh tế quốc gia và cuộc sốngTuy nhiên, ngành công nghiệp bán dẫn là một ngành công nghiệp tiêu thụ nước cao.và tiêu thụ nước và thải nước thải càng lớn.
Ví dụ, một công ty bán dẫn ở Bắc Kinh và một công ty bán dẫn ở Đài Loan tiêu thụ tương ứng 1346x104m23 và 7000x104m2 nước, trong khi nguồn nước bình quân đầu người ở Trung Quốc là 2300m2,tương đương với tổng lượng nước sử dụng trong nhà của một thành phố có dân số tương ứng 250.000 và 1,3 triệu người.
Nếu nước thải được tạo ra trong sản xuất bán dẫn được tái chế, nó sẽ không chỉ giảm nhu cầu về nguồn nước và chi phí sản xuất,nhưng cũng giảm lượng khí thải ô nhiễm và tải trọng cho môi trườngShanqing môi trường chia sẻ quá trình xử lý nước thải bán dẫn chứa fluor, nitơ, phốt pho, chất hữu cơ, ion kim loại nặng và axit và kiềm,cũng như những lợi thế của các quy trình khác nhau trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm từ nước thải bán dẫn .
Đặc điểm và phân loại nước thải bán dẫn
1.1 Đặc điểm nước thải
(2) Màu sắc mạnh mẽ, COD cao, hàm lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi cao, và giàu ion kim loại nặng, chất hữu cơ độc hại,và các chất ăn mòn như axit hydrofluoric làm cho hiệu suất phân hủy sinh học của nước thải thấp, và nó không phù hợp để xử lý bằng phương pháp bùn hoạt hóa truyền thống.
(3) Fluoride ion (F-) và các chất axit fulvic có thể phản ứng với các ion kim loại nặng để tạo thành các phức hợp ổn định, và các ion kim loại nặng dễ dàng tương tác với chất hữu cơ, silicat và các chất khác,vì vậy các chất gây ô nhiễm trong nước thải là phức tạp và đa dạng.
Do đó, điều quan trọng là chọn quy trình và chuyển hướng xử lý theo loại chất lượng nước thải.
1.2Nước thảiphân loại và điều trị
1.2.1Xử lý nước thải có chứa fluoride
Nước thải chứa fluoride bán dẫn chủ yếu đến từ quá trình khuếch tán và CMP trong quá trình sản xuất chip.Các ứng dụng công nghiệp hiện tại của các phương pháp loại bỏ nước thải có chứa fluoride chủ yếu bao gồm mưa hóa học, hấp thụ, tách màng, vv
Hình 1 Quá trình xử lý nước thải chứa fluoride và lợi thế và nhược điểm của nó
a.Sự kết tủa hóa học phù hợp để xử lý nước thải có hàm lượng fluoride cao. So với các chất kết tủa khác, muối canxi tương đối rẻ và có thể được sử dụng trong các loại nước thải khác.-Phản ứng này tạo ra CaF2 không hòa tan. Do đó, phương pháp kết tủa muối canxi được sử dụng rộng rãi nhất trong nước thải có chứa fluor trong ngành công nghiệp bán dẫn.
b. Có hai phương pháp hấp thụ: hấp thụ trực tiếp và hấp thụ điện.là một phương pháp sử dụng điện cực tích điện để hấp thụ ion và hạt tích điện trong nước thải, để các chất gây ô nhiễm được làm giàu và tập trung trên bề mặt điện cực để đạt được mục đích lọc nước.như than hoạt và đất sét, có những vấn đề như khả năng hấp thụ thấp, sự chọn lọc kém, ô nhiễm môi trường thứ cấp và chất lượng nước thải kém.
c. Các phương pháp tách màng chủ yếu bao gồm điện phân và thẩm thấu ngược.Điện phân là sử dụng các điện cực để áp dụng một dòng điện ở cả hai bên của màng thông qua chọn lọc để tạo ra một sự khác biệt tiềm năng, thúc đẩy sự thâm nhập chọn lọc của anion và cation qua màng.- Phương phápcủa sự tách biệt.
1.2.2Điều trị nước thải chứa nitơ
Nước thải có chứa nitơ chủ yếu đến từ nước amoniac và ammonium fluoride được sử dụng trong quá trình khắc, và chủ yếu tồn tại dưới dạng nitơ amoniac.Các phương pháp xử lý chính cho nước thải nitơ amoniac bao gồm tẩy không khí., hấp thụ, trung hòa, clor hóa điểm ngắt, phương pháp sinh học, vv
Hình 2 Phương pháp xử lý nước thải nitơ amoniac và lợi thế và nhược điểm của nó
a.Có hai loại phương pháp loại bỏ: loại bỏ không khí và loại bỏ hơi nước.So với loại bỏ không khí, loại bỏ hơi nước có tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac cao hơn, có thể đạt hơn 90%,và phù hợp với nước thải với nồng độ cao hơn .
b. Phương pháp hấp thụ thường chỉ áp dụng cho nước thải nitơ amoniac nồng độ thấp.nó thường được phối hợp với các quy trình khác để thực hiện xử lý khử nitri hóa sâu .
c. Quá trình khlor hóa denitrification điểm ngắt có thể được sử dụng cho một quá trình denitrification duy nhất hoặc để xử lý sâu của một quá trình denitrification.
1.2.3Xử lý nước thải có chứa phốt pho
chủ yếu đến từ chất lỏng khắc nhôm trong quá trình sản xuất. Nó tồn tại dưới dạng PO43-Các phương pháp xử lý nước thải có chứa phốt pho bao gồm mưa hóa học, phương pháp sinh học, phương pháp hấp thụ, phương pháp tinh thể hóa và phương pháp trao đổi ion.
Hình 3 Phương pháp xử lý nước thải chứa phốt pho và những lợi thế và nhược điểm của nó
1) Các chất hấp thụ truyền thống có những vấn đề như chi phí thay thế cao và khả năng hấp thụ thấp.nhiều học giả đã chuẩn bị chất hấp thụ hiệu suất cao bằng cách sửa đổi hóa học chất thải công nghiệp chi phí thấp..
(2) So với trầm tích hóa học, trầm tích được tạo ra bởi trầm tích tinh thể có giá trị sử dụng thứ cấp cao hơn và có thể được sử dụng làm phân bón thực vật.Nó cũng có thể cho thấy hiệu suất loại bỏ phosphor tốt.
1.2.4Điều trị nước thải hữu cơ
Và quy trình CMP trong sản xuất, và chủ yếu chứa dung môi như isopropyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether acetate, acetone, xylene, vv, với COD cao và khả năng phân hủy sinh học thấp.Hiện tại, các phương pháp xử lý nước thải hữu cơ chính bao gồm các phương pháp sinh học và các phương pháp oxy hóa tiên tiến.
(1)các lò phản ứng sinh học và các phương pháp kết hợp hóa học và sinh học thường được sử dụng để xử lý nước thải.
2) Quá trình xử lý oxy hóa tiên tiến (AOP) được coi là phương pháp tốt nhất để xử lý nước thải hữu cơ do tốc độ oxy hóa nhanh và hiệu quả khoáng hóa cao.
Hình 4 Quá trình xử lý nước thải hữu cơ và lợi thế và nhược điểm của nó
1.2.5Điều trị nước thải kim loại nặng
Nước thải kim loại nặng trong bán dẫn chủ yếu đến từ các quy trình mạ điện hóa học (ECP) và CMP, chủ yếu là đồng và coban,chủ yếu tồn tại dưới dạng phức tạp được hình thành bởi các chất chelatingCác phương pháp xử lý chính cho nước thải kim loại nặng phức tạp bao gồm hấp thụ, mưa hóa học, trao đổi ion, oxy hóa-giảm, vv.
Hình 5 Quá trình xử lý nước thải kim loại nặng và lợi thế và nhược điểm của nó
(1) Sự kết tủa chelat là một phương pháp loại bỏ kim loại nặng bằng cách sử dụng các chất chelat kim loại nặng (như nhóm amino và dithiocarboxyl) để tạo ra muối không hòa tan với kim loại nặng.
(2) Phương pháp oxy hóa tiên tiến sử dụng các gốc tự do oxy hóa mạnh để phá hủy các liên kết hóa học mạnh giữa các ion kim loại nặng và một số nhóm chức năng nhất định trong ligand để giải phóng các ion kim loại nặng.
(3) Các phương pháp hấp thụ bao gồm đồng loại bỏ kim loại nặng và axit hữu cơ và chiết xuất kim loại nặng.Công nghệ loại bỏ axit hữu cơ là một quá trình loại bỏ chất gây ô nhiễm từ nước thải bằng cách hấp thụ toàn bộ phức hợp trên chất hấp thụ .
1.2.6Điều trị nước thải axit và kiềm
Quá trình sản xuất chất bán dẫn sẽ thải ra một lượng lớn các chất axit hoặc kiềm, làm cho giá trị pH của nước thải quá thấp hoặc quá cao,dễ gây hại cho môi trường.Hiện nay, xử lý loại nước thải này thường sử dụng công nghệ trung hòa ba giai đoạn để điều chỉnh giá trị pH. Giá trị là 6,0-7,5 phát thải sau.
Ngành công nghiệp bán dẫn là một ngành công nghiệp tiêu thụ nước cao, và tái chế nước thải là một cách hiệu quả để giải quyết cuộc khủng hoảng nước trong ngành công nghiệp bán dẫn.do chi phí và các vấn đề kỹ thuật , nước thải với chất lượng nước tương đối tốt có thể được tái chế, trong khi nước thải với chất lượng nước tương đối phức tạp có thể được tái chế.
