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东丽超低压反渗透膜应用

ltldfang  发表于 2013/6/3 11:45:59      676 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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  半导体材料和器件的制备,需要高质量的高纯水,要求低TOC(<5ppb)、低细菌内毒素(<0.03EU/ml),目前电子行业已广泛采用反渗透技术,下面就如何选用更合理的反渗透膜,简述于下:

  众所周知,东丽反渗透膜原理是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截流作用将溶液中的溶质与溶剂分开,无论低压复合膜或超低压复合膜,都是以水的透过速率大小、脱盐率高低来衡量膜的好坏,而水的透过速率即水通量的大小与驱动压力成正比,如能达到一定的水通量时,所需的驱动压力越低,则不仅降低能耗,同时也降低泵、压力容器及管材等设备投资。

  一、TOC、细菌、细菌内毒素、颗粒对大规模集成电路的影响

  随着电子工业的发展对高纯水提出了越来越高的要求。制作16K位DRAM允许水中TOC(总有机碳)为500ppb、金属离子为1ppb、≥0.2μm的颗粒为100个/毫升;而制作16M位DRAM时,则要求TOC<5ppb、金属离子<0.2ppb、水中≥0.1μm颗粒数为0.6个/升。

  1.1TOC,细菌及细菌内毒素对大规模集成电路的影响。

  东丽反渗透膜[测试条件]进水溶液:SiO2浓度41ppm,温度:18℃

  2.3化学稳定性,以ESPA膜,CPA2或NTR-759膜的耐氯性为例。

  [通水条件]进水压力:1.0MPa;供给液游离氯浓度:100ppm;供给液pH=6

  [测试条件]进水溶液:0.05%食盐水;进水压力:0.75MPa;pH值:6.5;温度:25℃

  由于ESPA膜没有改变复合膜材料的化学成分,因而保持了复合膜的所有优点。其化学稳定性和脱盐率均与低压复合膜相同。

  三、用一级反渗透RO、双级RO、蒸馏法、紫外法、活性碳吸附法、离子交换法、超声法等除去水中的TOC和细菌内毒素的比较

  1.1用RO法,蒸馏法,185紫外法,除去TOC和细菌内毒素。

  表1用RO法,蒸馏法,185紫外法,除去TOC和细菌内毒素的比较

  方法 源水 产品水 TOC(ppb) 细菌内毒素(EU/ml)* TOC(ppb) 细菌内毒素(EU/ml)* 一级RO(CA膜) 4200 >10 120 ≥0.03 一级RO(TFC膜) 4200 0.3 50 0.03~<0.03 市售蒸馏水 5000 >3 2500 0.25 二次蒸馏水 2500 0.25 500 0.1 三次蒸馏水 500 1 100 >0.03 双级RO(TFC膜) 50 ≤0.03 20 <0.03 双级RO+185nmUV 30 <0.03 <5 <0.03

  *EU=EndotoxinUnit(内毒素单位)

  美国1993年ASTM-E1级水中规定内毒素含量<0.03EU/ml,ASTM-E2级水,内毒素要求0.25EU/,在我国高纯水国标中,暂未定此标准,由表1明显看出,用双级RO+185nmUV制取高纯水,TOC降至<5ppb和细菌内毒素<0.03EU/ml完全符合亚微米电路用高纯水要求。

  1.2几种onclick="g('反渗透膜');">反渗透膜对水中细菌内毒素的去除效果比较。

  表2几种膜对细菌内毒素的去除效果比较

  透过膜水样 细菌内毒素含量EU/ml 进水 出水 CA膜 3 >0.03 NTR-759膜 3 <0.03 CPA2膜 3 <0.03 ESPA膜 3 <0.03经低压和超低压复合膜反渗透的水,其细菌内毒素含量,均<0.03EU/ml,完全符合超大规模集成电路和医药用水标准的要求。

  用其它方法去除水中的细菌内毒素

  方法 细菌内毒素含量(EU/ml) 活性碳吸附 >3 离子交换法 0.25~0.5 超声法 0.25 254nm紫外法 0.03~0.25

  用其它方法去除水中的细菌内毒素均不理想。

  我们还将低压反渗透和185紫外灯及PVDF管材一起用,除去高纯水中的TOC和细菌内毒素,这样制得的高纯水,能使TOC<5ppb和细菌内毒素<0.03EU/ml,完全符合兆位电路高纯水的要求。

  同时低压和超低压反渗透复合膜还能除去水中的THM(三卤化物)[10]。例如NTR-759HR膜,能除去水中的CHCl371%、CHBr390%、CCl4>99%,CH3CCH398%。

  综上所述,低压复合膜和超低压复合膜较醋酸纤维素膜有大的比表面积,操作压力低,产水量大,脱盐、脱硅率高,节约系统的运行成本和设备投资,ESPA超低压膜又由于保持了复合膜的所有优点。有很好的化学稳定性,此外还有很好的去除细菌内毒素和THM的能力,所以低压复合膜和超低压复合膜是当今制备高纯水理想的onclick="g('反渗透膜');反渗透膜,与常规RO膜比较,LF10膜在低压下有同样的高脱盐率和高水通量,此外,由于它的表面电位中性,较亲水,故抗污染能力强,因此对含表面活性物质导致膜污垢的废水处理中,是具有优越性能的。

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