La sola defluorizzazione chimica è sufficiente per il trattamento delle acque reflue del fluoruro di semiconduttori?

I processi di produzione dei semiconduttori, compresa la pulizia e l'incisione dei wafer, spesso coinvolgono l'acido fluoridrico (HF) e altro fluoro-contenenti sostanze chimiche. Di conseguenza, queste operazioni generano acque reflue contenenti concentrazioni significative di fluoro. In qualche alto-concentrazione dei flussi di acque reflue, i livelli di fluoro possono raggiungere diverse centinaia o addirittura oltre 1.000 mg/L. Anche dopo il trattamento, potrebbe esserenecessaria un'ulteriore rimozione per soddisfare i requisiti di scarico o riutilizzo dell'acqua.

Tuttavia, il fluoronon è l’unico inquinante da considerarenel trattamento delle acque reflue dei semiconduttori.

A seconda del processo di produzione, fluoro-contenenti acque reflue possono contenere anche sostanze acide come acidonitrico e acido solforico,nonché solidi sospesi, composti organici e concentrazioni elevate di sali disciolti.

Se un sistema di trattamento si concentra esclusivamente sulla riduzione delle concentrazioni di fluoro senza affrontare l’accumulo di sali, la gestione dei concentrati e i requisiti di riutilizzo dell’acqua, potrebbero comunque verificarsi instabilità operativa e difficoltà con lo smaltimento finale delle acque reflue. Per i progetti di semiconduttori che coinvolgono caratteristiche complesse delle acque reflue o obiettivi di recupero elevato dell’acqua, spesso ènecessario un approccio più completo. Invece di fare affidamento solo sulla defluorizzazione chimica, un processo di trattamento integrato può combinare precipitazione chimica, rimozione avanzata del fluoro, separazione tramite membrana e cristallizzazione per evaporazione.

Perché la sola defluorizzazione chimicanon è sempre sufficiente?

La precipitazione chimica è un pozzo-metodo consolidato per il trattamento del fluoro-contenenti acque reflue provenienti dalla produzione di semiconduttori. Aggiungendo calcio-prodotti chimici a base chimica, come la calce, gli ioni fluoruro reagiscono con gli ioni calcio per formare fluoruro di calcio (CaF₂) precipita. Coagulazione, sedimentazione e solido-la separazione liquida viene quindi utilizzata per rimuovere i precipitati risultanti dalle acque reflue. Questo metodo offre evidenti vantagginel trattamento dell'effetto sballato-concentrazione di fluoronelle acque reflue. Può ridurre significativamente il carico di fluoro a un costo operativo relativamente economico.

Tuttavia, quando le concentrazioni di fluoro diminuiscono, l’aumento continuo del dosaggio della calcenon producenecessariamente un miglioramento proporzionalenell’efficienza di rimozione. Fattori come il pH, la concentrazione di calcio, i sali disciolti e altre sostanze coesistenti possono tutti influenzare il processo di precipitazione.

Pertanto, la precipitazione chimica è generalmente più adatta alla gestione degli alti-rimozione del fluoro in concentrazione anziché completare l’intero processo di trattamento avanzato in un’unica fase di reazione. Questo è uno dei motivi per cui multi-la fase di defluorizzazione è comunemente presa in considerazionenella progettazione dei sistemi di trattamento delle acque reflue industriali.

Due-Fase di defluorizzazione chimica: riduzione del carico iniziale di fluoro

Per le acque reflue di semiconduttori con elevate concentrazioni di fluoruro, un due-può essere preso in considerazione il processo di trattamento chimico a fasi.

Fase 1: precipitazione calcarea

Alto-Le acque reflue con concentrazione di fluoro entrano in un serbatoio di reazione, dove viene aggiunto un impasto liquido di calce per regolare il pH e favorire la formazione di precipitati di fluoruro di calcio.

Per alcune caratteristiche delle acque reflue, un intervallo di pH intorno a 7–8 può fornire condizioni di reazione favorevoli. Tuttavia, l'intervallo operativo ottimale deve essere determinato mediante analisi effettive dell'acqua e prove di trattamento.

Una volta completata la reazione, le acque reflue entrano in un sistema di sedimentazione per separare il fluoruro di calcio e altri solidi sospesi.

L'obiettivo principale di questa prima fase è rimuovere una parte sostanziale del carico di fluoro preparando le acque reflue per il successivo trattamento.

Ad esempio, quando si trattano acque reflue con concentrazioni di fluoruro di circa 500–2.000 mg/L, un trattamento chimico primario adeguatamente progettato può ridurre significativamente i livelli di fluoro. L’effettiva efficienza di rimozione, tuttavia, dipende dalle caratteristiche dell’affluente, dal dosaggio dei prodotti chimici, dalle condizioni di reazione e dalle prestazioni di sedimentazione.

Fase 2: coagulazione e sedimentazione

Anche dopo la sedimentazione primaria, le acque reflue trattate possono ancora contenere fluoruro residuo, particelle fini e sostanze colloidali.

Una seconda fase di coagulazione e sedimentazione può aiutare a migliorare il solido-separazione dei liquidi. Coagulanti come cloruro di polialluminio (PAC) promuovere l'aggregazione delle particelle, mentre la poliacrilammide (PAM) può migliorare la formazione dei fiocchi e le prestazioni di sedimentazione.

Dopo queste due fasi di trattamento chimico, il carico di fluoro viene ulteriormente ridotto ed è possibile controllare meglio anche i solidi sospesi.

Ciò fornisce condizioni di afflusso più stabili per la successiva rimozione avanzata del fluoro.Tuttavia, quando un progetto richiede concentrazioni di fluoro particolarmente bassenell’effluente finale, queste due fasi da sole potrebberonon fornire una sufficiente stabilità del trattamento.

Rimozione avanzata del fluoro: controllo del fluoro residuo

Una volta che la concentrazione di fluoruro è stata ridotta da un livello elevato a un livello relativamente basso, continuare ad aggiungere grandi quantità di sostanze chimiche precipitanti può diventare sempre più antieconomico.

In questa fase potrebbe essere introdotto un ulteriore processo avanzato di rimozione del fluoro.

A seconda delle caratteristiche delle acque reflue e degli obiettivi di trattamento, le opzioni disponibili includono allumina attivata e fluoruro specializzato-resine a scambio ionico selettivo.

L'allumina attivata ha una buona affinità per gli ioni fluoruro e può essere utilizzata per trattamenti avanzati dopo la precipitazione chimica. Per progetti che richiedono concentrazioni di fluoro residuo inferiori, fluoro-si possono prendere in considerazione anche le resine selettive.

Dovrebbe essere compreso un punto importante:

La rimozione avanzata del fluoronon è intesa a sostituire la precipitazione chimica.

Se si utilizzano direttamente materiali adsorbenti o resine a scambio ionico per trattare l'alto-concentrazione delle acque reflue di fluoro, la loro capacità di trattamento può essere consumata rapidamente, aumentando il consumo di materiale, i requisiti delle apparecchiature e i costi operativi.

Una strategia di trattamento più pratica consistenel dividere le responsabilità tra le diverse fasi:

La precipitazione chimica gestisce la maggior parte della rimozione del fluoro, mentre il trattamento avanzato controlla il fluoro rimanente.

Questo approccio consente a ciascuna unità di trattamento di operare entro un intervallo più adatto.

Perché prendere in considerazione la cristallizzazione per evaporazione dopo la rimozione del fluoro?

Per i progetti che richiedono solo lo scarico delle acque reflue, la rimozione avanzata del fluoro può portare il processo di trattamento vicino alla fase finale.

Tuttavia, i produttori di semiconduttori hanno spesso requisiti aggiuntivi, tra cui tassi di riutilizzo delle acque reflue più elevati e una riduzione complessiva del volume delle acque reflue.

Ciò introduce un’altra sfida.

Anche dopo la rimozione del fluoro, le acque reflue trattate possono ancora contenere quantità sostanziali di sali disciolti. Sistemi a membrana come l'osmosi inversa (RO) può migliorare la qualità dell'acqua e recuperare parte dell'acqua trattata per il riutilizzonella produzione o in altre applicazioni della struttura.

Allo stesso tempo, i sali e le altre sostanze chenon riescono a passare facilmente attraverso la membrana si concentranonel flusso di scarto RO.

In altre parole, la separazione a membrana aiuta a risolvere il problema del recupero dell’acqua, ma crea anche un altro problema: come devono essere gestite le acque reflue concentrate?

Se il concentrato viene scaricato direttamente, il progetto potrebbe comunque dover far fronte anotevoli requisiti di smaltimento delle acque reflue, limitando l’efficacia della strategia complessiva di riutilizzo dell’acqua.

Per gli impianti di semiconduttori con obiettivi elevati di recupero dell’acqua o requisiti rigorosi di riduzione delle acque reflue, potrebbe quindi esserenecessario prendere in considerazione la concentrazione di evaporazione e la cristallizzazione.

Come funziona la cristallizzazione per evaporazione MVR con la defluorizzazione?

Ricompressione meccanica del vapore (MVR) la cristallizzazione per evaporazione serve principalmente a concentrare le acque reflue e a ridurre il volume dell'acqua-flussi di salinità. Non è destinato a sostituire la parte anteriore-terminare il processo di rimozione del fluoro.

Un potenziale percorso di trattamento integrato può essere organizzato come segue:

Fluoruro-Contenente acque reflue

↓

Fase 1: precipitazione calcarea

↓

Fase 2: coagulazione e sedimentazione

↓

Rimozione avanzata del fluoro

↓

Separazione della membrana

↓

Acqua recuperata per il riutilizzo

↓

Concentrato RO

↓

Evaporazione e cristallizzazione dell'MVR

La logica dietro questo processo combinato è semplice.

La precipitazione chimica riduce la maggior parte del carico di fluoro. Il trattamento avanzato controlla il fluoro residuo. La separazione a membrana recupera l'acqua riutilizzabile, mentre la cristallizzazione per evaporazione MVR concentra ulteriormente l'acqua rimanente-flusso di salinità. Assegnando diverse responsabilità di trattamento a diverse unità, il sistema evita di posizionare carichi contaminanti eccessivi sulle apparecchiature a valle.

Perché le acque reflue contenenti fluoronon dovrebbero entrare direttamente in un sistema MVR?

In linea di principio, gli evaporatori possono trattare acque reflue con elevate concentrazioni di sostanze disciolte. Tuttavia, per il fluoro-contenenti acque reflue, l'efficacia del pretrattamento a monte ha un impatto diretto sul lungo termine-funzionamento a termine del sistema di evaporazione.

Se le acque reflue contengono ancora una quantità eccessiva di calcio, fluoro, solidi sospesi o altre sostanze che tendono a formare depositi, questi componenti possono diventare sempre più concentrati man mano che l'acqua evapora.

Una volta che i depositi si accumulano sulle superfici di trasferimento del calore, possono verificarsi diversi problemi operativi:

• Efficienza di trasferimento del calore ridotta.

• Aumento delle incrostazioni e delle incrostazioni.

• Pulizia più frequente delle attrezzature.

• Requisiti di manutenzione più elevati.

• Potenziali riduzioni della stabilità operativa del sistema.

Per questo motivo, l’inserimento di un evaporatore MVR troppo prestonel processo di trattamentonon è generalmente consigliabile senza una valutazione dettagliata delle caratteristiche delle acque reflue.

Un approccio più pratico consistenell’utilizzare la precipitazione chimica e un trattamento avanzato per ridurre i contaminanti che potrebbero causare problemi operativi prima che le acque reflue raggiungano il sistema di evaporazione. Questa è una considerazione importante quando si progetta un processo integrato di defluorizzazione ed evaporazione cristallizzazione.

Il trattamento delle acque reflue al fluoruro di semiconduttori richiede un sistema-Approccio di livello

Un sistema affidabile di trattamento delle acque reflue con fluoruro semiconduttorenon dovrebbe essere valutato esclusivamente in base all'efficienza di rimozione di una singola unità di trattamento.

Ciò che conta di più è se le diverse fasi del trattamento sono adeguatamente coordinate.

Ogni fase ha uno scopo specifico:

Defluorizzazione chimica: riduce l'effetto-concentrazione del carico di fluoro attraverso la precipitazione e il solido-separazione dei liquidi.

Rimozione avanzata del fluoro: controlla il fluoro residuo e aiuta a soddisfare i requisiti di effluenti più esigenti.

Separazione a membrana: migliora la qualità dell'acqua recuperata e supporta il riutilizzo dell'acqua.

Cristallizzazione per evaporazione MVR: elabora il concentrato della membrana, riduce il volume rimanente delle acque reflue e consente un'ulteriore concentrazione e cristallizzazione del sale.

Se davanti-la rimozione finale del fluoro è insufficiente, la membrana a valle e i sistemi di evaporazione potrebbero dover affrontare carichi di contaminanti più elevati.

Allo stesso modo, concentrarsi solo sulla qualità del permeato di membrana senza considerare la gestione dei concentratinon risolve completamente la sfida del trattamento delle acque reflue.

Pertanto, la progettazione del processo dovrebbe considerare l’intera catena di trattamento delle acque reflue piuttosto che selezionare in modo indipendente le singole apparecchiature.

Conclusione:

Per impianti di produzione di semiconduttori che generano fluoruro-contenenti acque reflue, WTEYA fornisce una progettazione personalizzata del processo di trattamento in base alle effettive caratteristiche degli affluenti, al volume delle acque reflue, agli standard di scarico e ai requisiti di riutilizzo dell'acqua.

Per progetti che prevedono elevate concentrazioni di fluoruro e composizioni complesse di acque reflue, un processo di trattamento integrato può includere:

Due-Fase di defluorizzazione chimica → Rimozione avanzata del fluoro → Separazione della membrana → Cristallizzazione per evaporazione MVR

In questa configurazione, la precipitazione e la coagulazione della calce riducono la maggior parte del carico di fluoro. Il trattamento avanzato controlla ulteriormente il fluoruro residuo, la separazione tramite membrana recupera l'acqua riutilizzabile e la cristallizzazione per evaporazione MVR elabora l'alto contenuto risultante-flusso di concentrazione per un'ulteriore riduzione del volume e cristallizzazione.

È importantenotare che il dosaggio chimico, il pH di reazione, il tasso di recupero della membrana e i parametri operativi dell'MVR devono essere determinati in base alle effettive caratteristiche delle acque reflue e ai requisiti del progetto. I valori operativi standardizzatinon dovrebbero essere applicati senza un'adeguata analisi dell'acqua e una valutazione del processo.

Per i produttori di semiconduttori, una soluzione efficace per il trattamento delle acque refluenon è semplicemente quella che soddisfa i requisiti di scarico durante un singolo test. Deve inoltre mantenere un funzionamento stabile quando i carichi di produzione e le caratteristiche delle acque reflue variano.

Dall'alto-dalla rimozione del fluoro al trattamento avanzato, al recupero dell'acqua e alla riduzione del concentrato, coordinando adeguatamente ogni fase è essenziale per sviluppare un sistema di trattamento delle acque reflue del fluoro semiconduttore stabile ed economicamente sostenibile.

Perché collaborare con WTEYA?

•  Quasi 20 anni di esperienzanel settore

•  Scelto dai leader globali, inclusi Foxconn, Huawei, Ganfeng Litio, Ronbay Technology

•  100+ casi di successo in tutto il mondo

•  OEM & Personalizzazione dell'ODM disponibile

Diventa un distributore WTEYA!

Stiamo espandendo le partnership globali:

• Politiche preferenziali

• Formazione professionale

• Supporto tecnico completo

Lascia che ti aiutiamo a raggiungere una qualità dell’acqua e una sostenibilità operativa eccezionali!

📲 WhatsApp: +86-1800 2840 855
📧 E-mail: informazioni@wteya.com
🌐 Sito web: www.wteya.com