Proceso de tratamiento de aguas residuales mediante semiconductores

Con los continuos cambios en la tecnología de la información electrónica,La industria de la tecnología de semiconductores se ha convertido cada vez más en el "corazón" del desarrollo y se utiliza cada vez más ampliamente en la producción económica nacional y la vidaSin embargo, la industria de los semiconductores es una industria que consume mucho agua.y mayor el consumo de agua y el vertido de aguas residuales.

Por ejemplo, una empresa de semiconductores en Beijing y una empresa de semiconductores en Taiwán consumen 1346x104m23 y 7000x104m2 de agua respectivamente, mientras que los recursos hídricos per cápita en China son de 2300m2^,Esto equivale al consumo total de agua doméstica de una ciudad con una población de 250.000 y 1,3 millones de habitantes, respectivamente.

Si las aguas residuales generadas en la fabricación de semiconductores se reciclan, no sólo se reducirá la demanda de recursos hídricos y los costes de producción,Pero también reducir las emisiones de contaminantes y la carga sobre el medio ambienteShanqing Environment compartió el proceso de tratamiento de aguas residuales de semiconductores que contienen flúor, nitrógeno, fósforo, materia orgánica, iones de metales pesados y ácidos y álcalis.Además de las ventajas de los diferentes procesos para eliminar los contaminantes de las aguas residuales de semiconductores .

Características y clasificación de las aguas residuales de semiconductores

1.1 Características de las aguas residuales

• Composición muy turbia y compleja, compuesta por contaminantes como compuestos fluorados, materia orgánica, compuestos de nitrógeno e iones de metales pesados.y contiene altos niveles de demanda química de oxígeno (COD) y grandes cantidades de (silicatos) y (aluminatos) .

(2) El color fuerte, la alta COD, el alto contenido de compuestos orgánicos volátiles, y rico en iones de metales pesados, materia orgánica tóxica,Las sustancias corrosivas, como el ácido fluorhídrico, reducen el rendimiento de degradación biológica de las aguas residuales., y no es adecuado para el tratamiento con el método tradicional de lodo activado.

(3) Los iones fluoruro (F^-Las sustancias de ácido fólico y ácido fólico pueden reaccionar con iones de metales pesados para formar complejos estables, y los iones de metales pesados interactúan fácilmente con la materia orgánica, el silicato y otras sustancias.Así que los contaminantes en las aguas residuales son complejos y diversos.

Por lo tanto, es crucial seleccionar el proceso y desviar el tratamiento según el tipo de calidad de las aguas residuales.

1.2Aguas residualesclasificación y tratamiento

1.2.1Tratamiento de las aguas residuales que contienen fluoruro

Las aguas residuales que contienen fluoruro de semiconductores provienen principalmente de los procesos de difusión y CMP en el proceso de fabricación de chips.Las aplicaciones industriales actuales de los métodos de eliminación de aguas residuales que contienen fluoruro incluyen principalmente la precipitación química, adsorción, separación por membrana, etc.

Figura 1 Proceso de tratamiento de aguas residuales con fluoruro y sus ventajas y desventajas

a.La precipitación química es adecuada para el tratamiento de aguas residuales con alta concentración de fluoruro.^-La reacción genera CaF2 insoluble. Por lo tanto, el método de precipitación de sal de calcio se utiliza más ampliamente en aguas residuales que contienen fluoruro en la industria de semiconductores.

b.Existen dos métodos de adsorción: adsorción directa y electrosorción.es un método que utiliza electrodos cargados para adsorber iones y partículas cargadas en aguas residuales, de modo que los contaminantes se enriquecen y se concentran en la superficie del electrodo para lograr el propósito de la purificación del agua.como el carbón activado y la arcillaEn la actualidad, el consumo de agua de aguas residuales es muy bajo, pero en la actualidad el consumo de agua de aguas residuales es muy bajo.

c. Los métodos de separación de membranas incluyen principalmente la electrodiálisis y la ósmosis inversa.La electrodiálisis consiste en utilizar los electrodos para aplicar una corriente en ambos lados de la membrana selectiva permeable para generar una diferencia de potencialLa ósmosis inversa consiste en utilizar la diferencia de presión en ambos lados de la membrana para filtrar las moléculas de agua y F^-Métodode la separación.

1.2.2Tratamiento de aguas residuales que contienen nitrógeno

Las aguas residuales que contienen nitrógeno provienen principalmente del agua de amoníaco y del fluoruro de amonio utilizados en el proceso de grabado, y existen principalmente en forma de nitrógeno de amoníaco.Los principales métodos de tratamiento de las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco incluyen la extracción de aire., adsorción, neutralización, cloración en el punto de ruptura, método biológico, etc.

Imagen 2 Proceso de tratamiento de aguas residuales con nitrógeno de amoníaco y sus ventajas y desventajas

a.Hay dos tipos de métodos de extracción: extracción por aire y extracción por vapor.En comparación con la extracción por aire, la extracción por vapor tiene una tasa de eliminación de nitrógeno de amoníaco más alta, que puede alcanzar más del 90%,y es adecuado para aguas residuales con concentraciones más altas .

b.El método de adsorción es generalmente aplicable únicamente a las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de baja concentración.A menudo se coordina con otros procesos para llevar a cabo un tratamiento profundo de desnitrificación..

c. El proceso de desnitrificación por cloración en punto de ruptura puede utilizarse para un solo proceso de desnitrificación o para el tratamiento profundo de un proceso de desnitrificación.

1.2.3Tratamiento de aguas residuales que contienen fósforo

se obtiene principalmente del líquido de grabado de aluminio en el proceso de producción.^-Los métodos de tratamiento de las aguas residuales que contienen fósforo incluyen la precipitación química, el método biológico, el método de adsorción, el método de cristalización y el método de intercambio iónico.

Imagen 3 Proceso de tratamiento de aguas residuales con contenido de fósforo y sus ventajas y desventajas

(1) Los adsorbentes tradicionales presentan problemas tales como el alto coste de sustitución y la baja capacidad de adsorción.Muchos estudiosos han preparado adsorbentes de alto rendimiento modificando químicamente desechos industriales de bajo costo..

(2) En comparación con la precipitación química, el precipitado producido por la precipitación de cristalización tiene un valor de utilización secundario más alto y puede utilizarse como fertilizante vegetal.También puede mostrar un buen rendimiento de eliminación de fósforo.

1.2.4Tratamiento de aguas residuales orgánicas

Y el proceso CMP en la producción, y principalmente contiene disolventes como el alcohol isopropílico, el acetato de monometilo éter de propilenglicol, la acetona, el xileno, etc., con alta COD y baja biodegradabilidad.En la actualidad, los principales métodos de tratamiento de aguas residuales orgánicas incluyen métodos biológicos y métodos avanzados de oxidación.

(1)Los biorreactores y los métodos químicos y biológicos combinados se utilizan a menudo para tratar las aguas residuales.

2) El proceso de tratamiento avanzado por oxidación (AOP) se considera el mejor método para el tratamiento de aguas residuales orgánicas debido a su rápida tasa de oxidación y alta eficiencia de mineralización.

Figura 4 Proceso orgánico de tratamiento de aguas residuales y sus ventajas y desventajas

1.2.5Tratamiento de aguas residuales de metales pesados

Las aguas residuales de metales pesados en semiconductores provienen principalmente de procesos de recubrimiento electroquímico (ECP) y CMP, principalmente cobre y cobalto,que existen principalmente en forma de complejos formados por agentes quelantesLos principales métodos de tratamiento de las aguas residuales de metales pesados complejos incluyen adsorción, precipitación química, intercambio iónico, oxidación-reducción, etc.

Figura 5 Proceso de tratamiento de aguas residuales de metales pesados y sus ventajas y desventajas

(1) La precipitación de quelatos es un método de eliminación de metales pesados mediante el uso de agentes quelatantes de metales pesados (como grupos amino y dictiocarboxilo) para formar sales insolubles con metales pesados.

(2) El método de oxidación avanzada utiliza radicales libres oxidativos fuertes para destruir los fuertes enlaces químicos entre los iones de metales pesados y ciertos grupos funcionales en el ligando para liberar iones de metales pesados..

3) Los métodos de adsorción incluyen la eliminación conjunta de metales pesados y ácidos orgánicos y la extracción de metales pesados.La tecnología de eliminación conjunta de ácidos orgánicos es un proceso de eliminación de contaminantes de las aguas residuales mediante la adsorción de todo el complejo en un adsorbente..

1.2.6Tratamiento de aguas residuales ácidas y alcalinas

El proceso de fabricación de semiconductores descargará una gran cantidad de sustancias ácidas o alcalinas, lo que hará que el valor del pH de las aguas residuales sea demasiado bajo o demasiado alto.que es fácil de causar daño al medio ambiente En la actualidad, el tratamiento de este tipo de aguas residuales adopta generalmente una tecnología de neutralización en tres etapas para ajustar el valor del pH. El valor es de 6,0-7,5 emisiones traseras.

La industria de los semiconductores es una industria que consume mucho agua, y el reciclaje de aguas residuales es una forma efectiva de resolver la crisis del agua en la industria de los semiconductores.debido a problemas de coste y técnicos Las aguas residuales con una calidad de agua relativamente buena pueden reciclarse, mientras que las aguas residuales con una calidad de agua relativamente compleja pueden reciclarse.