半導(dǎo)體材料、器件、印刷電路板和集成電路及封裝、液晶顯示、高精度線路板、光電器件、各種電子器件、微電子工業(yè)、超大規(guī)模集成電路需用大量的高純水、超純水清洗半成品、成品。集成電路的集成度越高，對(duì)水質(zhì)的要求也越高。目前我國(guó)電子工業(yè)部把電子水質(zhì)技術(shù)分為五個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分別為1MΩ.cm、5MΩ.cm、10MΩ.cm、16MΩ.cm、18MΩ.cm，以區(qū)分不同水質(zhì)。

制備電子工業(yè)用超純水的工藝流程

電子行業(yè)制備超純水的工藝大致分成以下幾種：
1、采用離子交換樹(shù)脂制備超純水的其基本工藝流程為：原水→原水箱→原水泵→多介質(zhì)過(guò)濾器→保安過(guò)濾器→陽(yáng)床→陰床（復(fù)床）→混床→純水箱→純水泵→后置精密過(guò)濾器→用水點(diǎn)
2、采用反滲透水處理設(shè)備與離子交換設(shè)備其基本工藝流程為：原水→原水箱→原水泵→多介質(zhì)過(guò)濾器→保安過(guò)濾器→高壓泵→反滲透設(shè)備→RO水箱→混床泵→混床→純水箱→純水泵→后置精密過(guò)濾器→用水點(diǎn)
3、采用反滲透水處理設(shè)備與電去離子（EDI）設(shè)備，這是一種制取超純水的工藝，也是一種環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，發(fā)展?jié)摿薮蟮某兯苽涔に?，其基本工藝流程為：原水→原水箱→原水泵→多介質(zhì)過(guò)濾器→精密過(guò)濾器→高壓泵→反滲透設(shè)備→RO水箱→（EDI）泵→保安過(guò)濾器→紫外線→電去離子（EDI）→純水箱→純水泵→后置精密過(guò)濾器→用水點(diǎn)

ＥＤＩ的基本工作原理
ＥＤＩ(Ｅｌｅｃｔｒｏ-ｄｅ-ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ)是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)(電滲析技術(shù))相結(jié)合的純水制造技術(shù)。該技術(shù)利用離子交換能深度脫鹽來(lái)克服電滲析極化而脫鹽不*,又利用電滲析極化而發(fā)生水電離產(chǎn)生Ｈ和ＯＨ離子實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂自再生來(lái)克服樹(shù)脂失效后通過(guò)化學(xué)藥劑再生的缺陷,是20世紀(jì)80年代以來(lái)逐漸興起的新技術(shù)。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,ＥＤＩ技術(shù)已經(jīng)在北美及歐洲占據(jù)了相當(dāng)部分的超純水市場(chǎng)。
ＥＤＩ裝置包括陰/陽(yáng)離子交換膜、離子交換樹(shù)脂、直流電源等設(shè)備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò),不允許陽(yáng)離子通過(guò),而陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò),不允許陰離子通過(guò)。離子交換樹(shù)脂充夾在陰 陽(yáng)離子交換膜之間形成單個(gè)處理單元,并構(gòu)成淡水室。單元與單元之間用網(wǎng)狀物隔開(kāi),形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰 陽(yáng)電極形成電場(chǎng)。來(lái)水水流經(jīng)淡水室,水中的陰 陽(yáng)離子在電場(chǎng)作用下通過(guò)陰 陽(yáng)離子交換膜被清除,進(jìn)入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹(shù)脂大大地提高了離子被清除的速度。同時(shí),水分子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生氫離子和氫氧根離子,這些離子對(duì)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行連續(xù)再生,以使離子交換樹(shù)脂保持狀態(tài)。ＥＤＩ裝置將給水分成三股獨(dú)立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環(huán)處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了ＥＤＩ的凈水基本過(guò)程。
ＥＤＩ裝置屬于精處理水系統(tǒng),一般多與反滲透(ＲＯ)配合使用,組成預(yù)處理、反滲透、ＥＤＩ裝置的超純水處理系統(tǒng),取代了傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設(shè)備。ＥＤＩ裝置進(jìn)水要求為電阻率為0.025-0.5ＭΩ·ｃｍ,反滲透裝置*可以滿足要求。ＥＤＩ裝置可生產(chǎn)電阻率高達(dá)18ＭΩ·ｃｍ以上的超純水。
3．ＥＤＩ裝置的特點(diǎn)
ＥＤＩ裝置不需要化學(xué)再生,可連續(xù)運(yùn)行,進(jìn)而不需要傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設(shè)備再生所需的酸堿液,以及再生所排放的廢水。其主要特點(diǎn)如下:
圖2.ＥＤＩ的凈水基本過(guò)程
·連續(xù)運(yùn)行,產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定
·容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制
·無(wú)須用酸堿再生
·不會(huì)因再生而停機(jī)
·節(jié)省了再生用水及再生污水處理設(shè)施
·產(chǎn)水率高(可達(dá)95%)
·無(wú)須酸堿儲(chǔ)備和酸堿稀釋運(yùn)送設(shè)施
·占地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸堿
·降低運(yùn)行及維護(hù)成本
·設(shè)備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設(shè)施
·安裝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉
·設(shè)備初投資大
4.ＥＤＩ裝置與混床離子交換設(shè)備比較
ＥＤＩ裝置與混床離子交換設(shè)備屬于水處理系統(tǒng)中的精處理設(shè)備,下面將兩種設(shè)備在產(chǎn)水水質(zhì)、投資量及運(yùn)行成本方面進(jìn)行比較,來(lái)說(shuō)明ＥＤＩ裝置在水處理中應(yīng)用的*性。
(1)產(chǎn)水水質(zhì)比較
ＥＤＩ裝置是一個(gè)連續(xù)凈水過(guò)程,因此其產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定,電阻率可達(dá)18.25ＭΩ·ｃｍ,達(dá)到超純水的指標(biāo)。混床離子交換設(shè)施的凈水過(guò)程是間斷式的,在剛剛被再生后,其產(chǎn)品水水質(zhì)較高,而在下次再生之前,其產(chǎn)品水水質(zhì)較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設(shè)施相比ＥＤＩ裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸堿儲(chǔ)存、酸堿添加和廢水處理設(shè)施及后期維護(hù)、樹(shù)脂更換來(lái)看,兩者費(fèi)用相差在10%左右。隨著技術(shù)的提高與批量生產(chǎn),ＥＤＩ裝置所需的投資量會(huì)大大的降低。另外,ＥＤＩ裝置設(shè)備小巧,所需廠房遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混床。
(3)運(yùn)行成本比較
ＥＤＩ裝置運(yùn)行費(fèi)用包括電耗、水耗、藥劑費(fèi)及設(shè)備折舊等費(fèi)用,省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費(fèi)用。
在電耗方面,ＥＤＩ裝置約0.5ｋＷｈ/ｔ水,混床工藝約0.35ｋＷｈ/ｔ水,電耗的成本在電廠來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟(jì)的,可以用廠用電的價(jià)格核算。
在水耗方面,ＥＤＩ裝置產(chǎn)水率高,不用再生用水,因此在此方面運(yùn)行費(fèi)用低于混床。
至于藥劑費(fèi)和設(shè)備折舊費(fèi)兩者相差不大。
總的來(lái)說(shuō),在運(yùn)行費(fèi)用中,ＥＤＩ裝置噸水運(yùn)行成本在1.8元左右,常規(guī)混床噸水運(yùn)行成本在3.2元左右,高于ＥＤＩ裝置。因此,ＥＤＩ裝置多投資的費(fèi)用在1-2年內(nèi)*可以回收。
5.結(jié)論
ＥＤＩ裝置屬于水精處理設(shè)備,具有連續(xù)產(chǎn)水、水質(zhì)高、易控制、占地少、不需酸堿、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著設(shè)備改進(jìn)與技術(shù)完善以及針對(duì)不同行業(yè)進(jìn)行優(yōu)化,初投資費(fèi)用會(huì)大大降低?？梢韵嘈旁诓痪玫膶?lái)會(huì)*取代傳統(tǒng)的水處理工藝中的混合離子交換系統(tǒng)。
6.ＥＤＩ技術(shù)的應(yīng)用
ＥＤＩ技術(shù)在國(guó)外廣泛的應(yīng)用有十幾年的時(shí)間,大多用于制藥行業(yè)、微電子行業(yè)、發(fā)電工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室。在表面清洗、表面涂裝、電解工業(yè)和化工工業(yè)的應(yīng)用也日趨廣泛。