Prozess zur Behandlung von Abwasser durch Halbleiter

Mit den kontinuierlichen Veränderungen in der elektronischen InformationstechnologieDie Halbleitertechnologieindustrie ist zunehmend zum "Herz" der Entwicklung geworden und wird zunehmend in der nationalen Wirtschaftsproduktion und im Leben eingesetztDie Halbleiterindustrie verbraucht jedoch viel Wasser. Je weiter die Herstellungsprozesse fortgeschritten sind, desto höher sind die Anforderungen an die Oberflächenreinheit.und je größer der Wasserverbrauch und die Abwasserentladung.

Zum Beispiel verbrauchen ein Halbleiterunternehmen in Peking und ein Halbleiterunternehmen in Taiwan 1346x104m23 bzw. 7000x104m2 Wasser, während die Wasserressourcen pro Kopf in China 2300m2 betragen.^,Dies entspricht dem Gesamtwasserverbrauch einer Stadt mit 250.000 bzw. 1,3 Millionen Einwohnern.

Wenn das bei der Halbleiterherstellung erzeugte Abwasser recycelt wird, wird nicht nur der Bedarf an Wasserressourcen und die Produktionskosten gesenkt,die Umweltbelastung zu reduzieren.Shanqing Umwelt teilte den Behandlungsprozess von Halbleiterabwasser mit Fluor, Stickstoff, Phosphor, organischen Stoffen, Schwermetallionen und Säure und Alkali,Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Verwendung von Halbleitern in der Verarbeitung von Abwässern mit hoher Schadstoffbelastung und der Nutzung verschiedener Verfahren bei der Entfernung von Schadstoffen aus Halbleiterabwässern von Vorteil ist..

Eigenschaften und Einstufung von Halbleiterabwasser

1.1 Eigenschaften des Abwassers

• Hoch trübe und komplexe Zusammensetzung, bestehend aus Schadstoffen wie Fluorverbindungen, organischen Stoffen, Stickstoffverbindungen und Schwermetallionen,und enthält einen hohen chemischen Sauerstoffbedarf (COD) und große Mengen an (Silicaten) und (Aluminaten) .

(2) Die starke Farbe, die hohe COD, der hohe Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen und der hohe Anteil an Schwermetallionen, giftigen organischen Stoffen,und ätzende Stoffe wie Fluorwasserstoffsäure die biologische Abbaubarkeit von Abwasser gering machen, und sie ist nicht geeignet für die Behandlung mit herkömmlichen Aktivschlammverfahren.

(3) Fluoridionen (F)^-) und Fulvesäure können mit Schwermetallionen reagieren, um stabile Komplexe zu bilden, und Schwermetallionen reagieren leicht mit organischen Stoffen, Silikaten und anderen Stoffen.So sind die Schadstoffe im Abwasser komplex und vielfältig.

Daher ist es von entscheidender Bedeutung, das Verfahren zu wählen und die Behandlung entsprechend der Abwasserqualität umzuleiten.

1.2AbwasserKlassifizierung und Behandlung

1.2.1Behandlung von fluoridhaltigem Abwasser

Das Fluoridhaltige Abwasser stammt hauptsächlich aus den Diffusions- und CMP-Prozessen im Chipherstellungsprozess.Die derzeitigen industriellen Anwendungen von Fluorid enthaltenden Abwasserabbauverfahren umfassen vor allem chemische Niederschläge., Adsorption, Membrantrennung usw.

Abbildung 1 Fluorid enthaltende Abwasserbehandlung und ihre Vor- und Nachteile

a.Chemische Niederschlagung eignet sich für die Behandlung von hochkonzentriertem Fluorid enthaltendem Abwasser.Verglichen mit anderen Niederschlagstoffen sind Kalziumsalze relativ billig und^-Die Reaktion erzeugt unlösliches CaF2. Daher wird die Kalziumsalz-Versetzungsmethode am häufigsten in fluoridhaltigen Abwässern in der Halbleiterindustrie eingesetzt.

b.Es gibt zwei Adsorptionsmethoden: direkte Adsorption und Elektrosorption.ist ein Verfahren, bei dem geladene Elektroden verwendet werden, um Ionen und geladene Partikel im Abwasser zu adsorbieren, so daß Schadstoffe an der Elektrodenoberfläche angereichert und konzentriert werden, um den Zweck der Wasserreinigung zu erreichen.mit einer Breite von mehr als 20 mm,, haben Probleme wie geringe Adsorptionskapazität, schlechte Selektivität, sekundäre Umweltverschmutzung und schlechte Abwasserqualität.

c. Die Methoden zur Membrantrennung umfassen hauptsächlich Elektrodialyse und Umkehrosmose.Die Elektrodialyse besteht darin, die Elektroden zu verwenden, um einen Strom auf beiden Seiten der selektiven durchlässigen Membran anzuwenden, um einen Potenzialunterschied zu erzeugenUmgekehrte Osmose besteht darin, den Druckunterschied auf beiden Seiten der Membran zu nutzen, um Wassermoleküle und F aus Wasser zu filtern.^{- Methode}von Trennung.

1.2.2Behandlung des stickstoffhaltigen Abwassers

Das Stickstoffhaltige Abwasser stammt hauptsächlich aus Ammoniakwasser und Ammoniumfluorid, die beim Ätzverfahren verwendet werden, und besteht hauptsächlich in Form von Ammoniak Stickstoff.Die wichtigsten Behandlungsmethoden für Ammoniak-Stickstoff-Abwässer umfassen das Luftstreifen., Adsorption, Neutralisierung, Chlorierung am Bruchpunkt, biologische Methode usw.

Abbildung 2 Ammoniakdioxid-Abwasserbehandlung und ihre Vor- und Nachteile

a.Es gibt zwei Arten von Stripping-Methoden: Luftstripping und Dampfstripping. Im Vergleich zu Luftstripping hat Dampfstripping eine höhere Ammoniak Stickstoffentfernung, die mehr als 90% erreichen kann.und eignet sich für Abwasser mit höheren Konzentrationen .

b.Das Adsorptionsverfahren ist im Allgemeinen nur für Abwässer mit niedrigem Gehalt an Ammoniak Stickstoff anwendbar.Es wird häufig mit anderen Prozessen koordiniert, um eine tiefe Denitrifizierungsbehandlung durchzuführen..

c. Das Verfahren zur Denitrifizierung durch Chlorisierung am Bruchpunkt kann für ein einziges Denitrifizierungsprozess oder für die Verarbeitung eines Denitrifizierungsprozesses verwendet werden.

1.2.3Behandlung von Phosphorhaltigem Abwasser

Es kommt hauptsächlich aus der Aluminium-Ätzflüssigkeit im Produktionsprozess.^-Zu den Behandlungsmethoden für phosphorhaltiges Abwasser gehören chemische Niederschlagung, biologische Methode, Adsorptionsmethode, Kristallisierungsmethode und Ionenaustauschmethode.

Bild 3 Phosphorhaltiges Abwasseraufbereitungssystem und seine Vor- und Nachteile

(1) Die traditionellen Adsorptionsmittel haben Probleme wie hohe Ersatzkosten und geringe Adsorptionskapazität.Viele Wissenschaftler haben hochleistungsfähige Adsorptionsstoffe hergestellt, indem sie kostengünstige Industrieabfälle chemisch modifiziert haben..

(2) Im Vergleich zur chemischen Niederschlagung hat die durch Kristallisationserniederschlagung erzeugte Niederschlagsmenge einen höheren Sekundärnutzungswert und kann als Pflanzendünger verwendet werden.Es kann auch eine gute Phosphorentfernung aufweisen..

1.2.4Behandlung organischer Abwässer

Und CMP-Prozess in der Produktion, und enthält hauptsächlich Lösungsmittel wie Isopropylalkohol, Propylenglycol-Monomethyletheracetat, Aceton, Xylen usw., mit hoher COD und geringer biologischer Abbaubarkeit.GegenwärtigDie wichtigsten Verfahren zur Behandlung organischer Abwässer umfassen biologische Verfahren und fortgeschrittene Oxidationsverfahren.

(1)Bioreaktoren und chemische und biologische Kombinationsmethoden werden häufig zur Abwasserbehandlung verwendet.

(2) Das Verfahren der fortgeschrittenen Oxidationsbehandlung (AOP) gilt aufgrund seiner schnellen Oxidationsrate und seiner hohen Mineralisierungseffizienz als die beste Methode zur Behandlung organischer Abwässer.

Abbildung 4 Organische Abwasseraufbereitung und ihre Vor- und Nachteile

1.2.5Behandlung von Schwermetallabwässern

Schwermetall-Abwässer in Halbleitern stammen hauptsächlich aus elektrochemischen Plattierungen (ECP) und CMP-Prozessen, hauptsächlich aus Kupfer und Kobalt,die hauptsächlich in Form von Komplexen bestehen, die aus Chelatstoffen bestehenDie Hauptbehandlungsmethoden für komplexe Schwermetallabfälle sind Adsorption, chemische Niederschlagung, Ionenwechsel, Oxidationsreduktion usw.

Abbildung 5 Verfahren zur Behandlung von Schwermetallabwässern und ihre Vor- und Nachteile

(1) Chelateverfall ist eine Methode zur Entfernung von Schwermetallen mit Hilfe von Schwermetallchelatanten (wie Amino- und Dithiocarboxylgruppen) zur Bildung unlöslicher Salze mit Schwermetallen.

(2) Die fortgeschrittene Oxidationsmethode verwendet starke oxidative freie Radikale, um die starken chemischen Bindungen zwischen Schwermetallionen und bestimmten Funktionsgruppen im Ligand zu zerstören, um Schwermetallionen freizusetzen..

(3) Zu den Adsorptionsmethoden gehören die Koabsorption von Schwermetallen und organischen Säuren sowie die Extraktion von Schwermetallen.Die Technik der organischen Säure-Co-Entfernung ist ein Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen aus Abwasser durch Adsorption des gesamten Komplexes auf ein Adsorptionsmittel..

1.2.6Säure- und Alkaliabwasserbehandlung

Bei der Herstellung von Halbleitern wird eine große Menge an sauren oder alkalischen Substanzen freigesetzt, wodurch der pH-Wert des Abwassers zu niedrig oder zu hoch wird.die leicht schädlich für die Umwelt ist Derzeit wird bei der Behandlung dieser Art von Abwasser in der Regel eine dreistufige Neutralisierungstechnologie zur Anpassung des pH-Wertes angewendet.

Die Halbleiterindustrie ist eine Industrie mit hohem Wasserverbrauch, und das Abwasserrecycling ist ein effektiver Weg, um die Wasserkrise in der Halbleiterindustrie zu lösen.Aufgrund von Kosten und technischen Problemen Das Abwasser mit relativ guter Wasserqualität kann recycelt werden, während Abwasser mit relativ komplexer Wasserqualität recycelt werden kann.