تجهیزات تصفیه فاضلاب الکتروشیمی که برای تصفیه فاضلاب نیمه هادی استفاده می شوند.

I. نمای کلی محصول

فاضلاب نیمه هادی از فرآیندهایی مانند ساخت تراشه (ساخت ویفر، بسته بندی و آزمایش)، پانل های کریستال مایع (TFT-LCD، OLED)، سلول های فتوولتائیک و تولید قطعات الکترونیکی منشاء می گیرد. این یکی از انواع فاضلاب با بالاترین کیفیت آب مورد نیاز و بیشترین مشکل در تصفیه در صنعت الکترونیک است. فرآیندهای تولید نیمه هادی پیچیده است و شامل مراحل متعددی است که منجر به تفاوت های قابل توجهی در کیفیت فاضلاب در فرآیندهای مختلف می شود. اینها عمدتاً به صورت زیر دسته بندی می شوند: فاضلاب حاوی نیتروژن آمونیاک: عمدتاً از محلول های در حال توسعه، محلول های جداسازی و محلول های تمیز کننده سرچشمه می گیرند، با غلظت نیتروژن آمونیاک معمولاً بین 100 تا 1000 میلی گرم در لیتر. نیتروژن کل در برخیچهارتایی-آلاینده های آمونیومیفاضلاب می تواند به هزاران میلی گرم در لیتر برسد. فاضلاب آلی از نور مقاوم، محلول سلب، توسعه دهنده، عوامل پاک کننده و غیره منشاء می گیرد و حاوی حلال ها و پلیمرهای آلی مقاوم مختلف است. فاضلاب اسیدی و قلیایی از فرآیندهای تمیز کردن و اچ کردن منشأ می‌گیرد و حاوی H2SO4، HCl، HNO3، H3PO4، NaOH و غیره است. تصفیه فاضلاب نیمه هادی دارای الزامات خاص صنعت است: تولید تراشه به خلوص آب بسیار بالا نیاز دارد. هر گونه باقیمانده شیمیایی می تواند بر استفاده مجدد و تخلیه فاضلاب تأثیر بگذارد. فاضلاب حاوی آلاینده های مشخصه مختلفی است که میکروارگانیسم ها را مهار یا سمی می کند و تصفیه مستقیم توسط سیستم های بیولوژیکی مرسوم را دشوار می کند. استانداردهای تخلیه بسیار دقیق هستند. و شرکت ها به طور کلی با کمبود آب و اهداف دقیق استفاده مجدد از فاضلاب مواجه هستند.

این سیستم از فناوری اکسیداسیون الکتروشیمیایی استفاده می کند که می تواند به طور انعطاف پذیر در سناریوهای مختلف تصفیه فاضلاب نیمه هادی اعمال شود: برای فاضلاب حاویچهارتایی-آلاینده های آمونیومی/نیتروژن آمونیاک بالا - به طور موثر الکتروشیمیایی اکسید و تجزیه می شودچهارتایی-آلاینده های آمونیومی((CH3)4NOH) به واسطه های کم سمیت مانندکوچک-مولکول آمین توسط-محصولاتدر نهایت آنها را به N2، CO2 و H2O تبدیل می کند. میزان حذف کل نیتروژن می تواند به بیش از 90٪ برسد و نیتروژن آمونیاکی پساب را می توان به 5-10 میلی گرم در لیتر کاهش داد و به طور کامل مشکلات را حل کرد.چهارتایی-آلاینده های آمونیومیزیست تخریب پذیری ضعیف و سمیت زیستی

برای فاضلاب آلی (محلول مقاوم در برابر نور/محلول توسعه دهنده و غیره) - مستقیماً رزین های مقاوم به نور، پلیمرها و حلال های آلی را اکسید و تجزیه می کند، حلقه ها را باز می کند و زنجیره ها را می شکند. نرخ حذف COD 70٪ - 90٪ است و پساب می تواند با خیال راحت وارد سیستم های تصفیه بیولوژیکی بعدی شود یا به طور مستقیم استانداردهای تخلیه را برآورده کند.

برای تصفیه عمیق فاضلاب و استفاده مجدد - حذف عمیق COD، نیتروژن آمونیاکی، و TOC، با COD پساب ≤30 تا 50 میلی گرم در لیتر و نیتروژن آمونیاکی ≤5 میلی گرم در لیتر، که شرایط لازم برای پیش تصفیه آب فوق خالص یا استفاده مجدد مستقیم در فرآیندهای تمیز کردن را برآورده می کند.

کل فرآیند فقط برق مصرف می کند، بدون افزودن عوامل شیمیایی (چهارتایی-آلاینده های آمونیومیتصفیه نیازی به منبع کربن خارجی یا تنظیم اسید / قلیایی ندارد، و مقادیر زیادی لجن شیمیایی تولید نمی کند (لجن حاوی فلوراید 50٪ تا 80٪ کاهش می یابد). الکترودها همچنان می توانند به طور موثر در فاضلاب با رسانایی کم کار کنند و در دما و فشار معمولی کار کنند و ایمنی و پایداری را تضمین کنند. این یک انتخاب فناوری ایده آل برای ارتقاء تصفیه فاضلاب صنعت نیمه هادی از "مطابق با استانداردهای تخلیه" به "استفاده مجدد از منابع" است.

II. مشکلات در تصفیه فاضلاب نیمه هادی و راه حل با این تجهیزات

III. اصل کار

بسته به کیفیت آب و اهداف تصفیه، فاضلاب نیمه هادی تحت واکنش های تصفیه زیر در یک راکتور الکتروشیمیایی قرار می گیرد:

(1) تخریب اکسیداتیو با کارایی بالاچهارتایی-آلاینده های آمونیومی(هیدروکسید تترمتیل آمونیوم) (یک عملکرد هسته ای منحصر به فرد برای نیمه هادی ها)

چهارتایی-آلاینده های آمونیومی((CH3)4NOH) نماینده ترین آلاینده آلی حاوی نیتروژن در صنعت نیمه هادی است که دارای سمیت زیستی است و تجزیه زیستی آن دشوار است. در راکتور الکتروشیمیایی:

چهارتایی-آلاینده های آمونیومیمستقیماً با از دست دادن الکترون‌ها روی سطح آند اکسید می‌شود - یون‌های تترمتیل آمونیوم (یون‌های چهارتایی-آمونیوم) به تدریج دمتیل می‌شوند.

میزان حذف کل نیتروژن ≥90٪ و نیتروژن کل در پساب را می توان به 10 تا 20 کاهش داد. (2) تخریب اکسیداتیو پساب آلی (محلول مقاوم در برابر نور/محلول/توسعه دهنده و غیره) فاضلاب آلی نیمه هادی حاوی رزین مقاوم به نور، محلول سلب کننده، سورفکتانت در سازنده و غیره است: پلیمرهای ماکرو مولکولی روی سطح آند اکسید شده و شکسته می شوند و زنجیره های کربنی بلند به تدریج به اسیدهای مولکولی تبدیل می شوند. حلال های آلی (IPA، PGMEA، NMP، و غیره) به طور مستقیم به CO2 و H2O در آند اکسید می شوند. رادیکال های هیدروکسیل (·OH) به طور بی رویه مواد آلی مختلف را اکسید می کنند و از حذف کامل COD اطمینان حاصل می کنند. یون‌های کلرید موجود (که در طی تمیز کردن نیمه هادی وارد می‌شوند) کلر فعال تولید می‌کنند که اکسیداسیون مواد آلی موجود در محلول را که نمی‌تواند مستقیماً با آند تماس پیدا کند، تکمیل می‌کند.

(3) حذف نیتروژن آمونیاکی و نیتروژن کل

علاوه بر اینچهارتایی-آلاینده های آمونیومی، فاضلاب نیمه هادی همچنین حاوی اشکال دیگری از نیتروژن آمونیاکی (توسعه دهنده، محلول تمیز کننده و غیره) است:

یون های کلرید در آند الکترولیز می شوند تا کلر فعال تولید کنند (Cl2، HOCl، OCl-).

کلر فعال به سرعت نیتروژن آمونیاکی را به گاز نیتروژن اکسید می کند و نیتروژن آلی (NH4+ درچهارتایی-آلاینده های آمونیومیواسطه های تخریب) نیز به N2 تبدیل می شود.

نیتروژن کل در پساب را می توان به زیر 10 تا 20 میلی گرم در لیتر کاهش داد.

IV. مزایای اصلی (هدف گیری فاضلاب نیمه هادی)

V. پارامترهای فنی (قابل تنظیم)

VI. مکان فرآیند

گزینه 1: تصفیه تخصصی فاضلاب

چهارتایی-آلاینده های آمونیومی/توسعه‌دهنده فاضلاب ← مخزن جمع‌آوری و یکسان سازی ← تجهیزات تصفیه الکتروشیمیایی ← پساب (B/C ≥ 0.30) ← ورود به مخزن یکپارچه یکسان سازی فاضلاب ← سیستم بیولوژیکی معمولی → تخلیه مطابق با استانداردها/استفاده مجدد

گزینه 2: تصفیه پساب بیولوژیکی پیشرفته

فاضلاب یکپارچه ← پیش تصفیه ← سیستم بیولوژیکی ← مخزن ته نشینی ثانویه ← تجهیزات پیشرفته تصفیه الکتروشیمیایی (حذف باقیمانده COD/TOC/نیتروژن آمونیاکی/نیتروژن کل) → پساب → استفاده مجدد/تخلیه مطابق با استانداردها

گزینه 3: کاهش فاضلاب با غلظت بالا (جایگزین حمل و نقل زباله های خطرناک)

فاضلاب آلی با غلظت بالا (فاضلاب مواد شوینده، فاضلاب پاکسازی، فاضلاب توسعه دهنده و غیره) → مخزن جمع آوری → تجهیزات تصفیه الکتروشیمیایی → فاضلاب تصفیه شده (کاهش قابل توجه COD) → ادامه تصفیه بیولوژیکی