Processo de tratamento de águas residuais por semicondutores

Com as mudanças contínuas na tecnologia eletrónica da informação,A indústria da tecnologia de semicondutores tornou-se cada vez mais o "coração" do desenvolvimento e é cada vez mais amplamente utilizada na produção e na vida económica nacionalNo entanto, a indústria dos semicondutores é uma indústria que consome muito água.e quanto maior o consumo de água e a descarga de águas residuais.

Por exemplo, uma empresa de semicondutores em Pequim e uma empresa de semicondutores em Taiwan consomem 1346x104m23 e 7000x104m2 de água, respectivamente, enquanto os recursos hídricos per capita na China são 2300m2^,que é equivalente ao consumo total de água doméstica de uma cidade com 250 000 e 1,3 milhões de habitantes, respectivamente.

Se as águas residuais geradas no fabrico de semicondutores forem recicladas, não só reduzirá a procura de recursos hídricos como os custos de produção,Mas também reduzir as emissões de poluentes e a carga sobre o ambienteO ambiente de Shanqing compartilhou o processo de tratamento de águas residuais de semicondutores contendo flúor, nitrogênio, fósforo, matéria orgânica, íons de metais pesados e ácidos e álcalis.As vantagens dos diferentes processos de remoção de poluentes das águas residuais de semicondutores .

Características e classificação das águas residuais de semicondutores

1.1 Características das águas residuais

• Composição altamente turva e complexa, constituída por poluentes como compostos fluorados, matéria orgânica, compostos de nitrogénio e íons de metais pesados,e contém elevados níveis de oxigénio químico (COD) e grandes quantidades de (silicatos) e (aluminatos) .

(2) A cor forte, alta DCO, alto teor de compostos orgânicos voláteis, e rico em íons de metais pesados, matéria orgânica tóxica,A degradação biológica das águas residuais é reduzida devido à presença de substâncias corrosivas como o ácido fluorídrico., e não é adequado para tratamento com o método tradicional de lamas activadas.

(3) Íons fluoreto (F^-) e as substâncias de ácido fulvínico podem reagir com íons de metais pesados para formar complexos estáveis, e os íons de metais pesados são fáceis de interagir com matéria orgânica, silicato e outras substâncias,Os poluentes nas águas residuais são complexos e diversos..

Por conseguinte, é crucial selecionar o processo e desviar o tratamento de acordo com o tipo de qualidade das águas residuais.

1.2Águas residuaisClassificação e tratamento

1.2.1Tratamento de águas residuais que contenham flúor

As águas residuais que contêm fluoreto de semicondutores provêm principalmente dos processos de difusão e CMP no processo de fabricação de chips.As aplicações industriais actuais dos métodos de remoção de águas residuais que contêm flúor incluem principalmente a precipitação química, adsorção, separação da membrana, etc.

Figura 1 Processo de tratamento de águas residuais contendo flúor e suas vantagens e desvantagens

a.A precipitação química é adequada para o tratamento de águas residuais que contenham fluoreto em alta concentração.^-A reação gera CaF2 insolúvel. Portanto, o método de precipitação de sal de cálcio é mais amplamente usado em águas residuais contendo flúor na indústria de semicondutores.

b.Existem dois métodos de adsorção: adsorção directa e electrossorção.é um método que utiliza eletrodos carregados para adsorver íons e partículas carregadas nas águas residuaisOs adsorventes tradicionais em adsorção directa,como o carbono ativado e a argila, apresentam problemas como baixa capacidade de adsorção, fraca seletividade, poluição secundária do ambiente e má qualidade dos efluentes.

c. Os métodos de separação da membrana incluem principalmente a eletrodiálise e a osmose reversa.A eletrodiálise consiste em usar os eletrodos para aplicar uma corrente em ambos os lados da membrana permeável seletiva para gerar uma diferença de potencialA osmose reversa consiste em utilizar a diferença de pressão em ambos os lados da membrana para filtrar as moléculas de água e F^{- Método}da separação.

1.2.2Tratamento de águas residuais que contenham nitrogénio

As águas residuais que contêm nitrogénio provêm principalmente da água de amónia e do fluoreto de amónio utilizados no processo de gravação e existem principalmente na forma de nitrogénio de amónia.Os principais métodos de tratamento das águas residuais de nitrogénio de amónia incluem a remoção de ar., adsorção, neutralização, cloração do ponto de ruptura, método biológico, etc.

Figura 2 Processo de tratamento de águas residuais por azoto de amónia e suas vantagens e desvantagens

a.Existem dois tipos de métodos de depuração: depuração a ar e depuração a vapor. Em comparação com a depuração a ar, a depuração a vapor tem uma taxa de remoção de nitrogénio de amónia mais elevada, que pode atingir mais de 90%,e é adequado para águas residuais com concentrações mais elevadas .

b.O método de adsorção é geralmente aplicável apenas às águas residuais de azoto de amónia de baixa concentração.É frequentemente coordenado com outros processos para efectuar um tratamento profundo de desnitrificação .

c. O processo de desnitrificação por cloração a ponto de ruptura pode ser utilizado para um único processo de desnitrificação ou para o tratamento profundo de um processo de desnitrificação.

1.2.3Tratamento de águas residuais que contenham fósforo

É predominantemente proveniente do líquido de gravação de alumínio no processo de produção.^-Os métodos de tratamento das águas residuais que contêm fósforo incluem a precipitação química, o método biológico, o método de adsorção, o método de cristalização e o método de troca de íons.

Imagem 3 Processo de tratamento de águas residuais que contenham fósforo e suas vantagens e desvantagens

(1) Os adsorventes tradicionais apresentam problemas como o elevado custo de substituição e a baixa capacidade de adsorção.Muitos estudiosos prepararam adsorventes de alto desempenho modificando quimicamente resíduos industriais de baixo custo..

(2) Em comparação com a precipitação química, o precipitado produzido pela precipitação de cristalização tem um valor de utilização secundário mais elevado e pode ser utilizado como fertilizante vegetal.Pode também mostrar um bom desempenho de remoção de fósforo.

1.2.4Tratamento de águas residuais orgânicas

E processo CMP na produção, e contém principalmente solventes como álcool isopropílico, acetato de monometilo éter de propilenoglicol, acetona, xileno, etc., com alta COD e baixa biodegradabilidade.Atualmente, os principais métodos de tratamento das águas residuais orgânicas incluem métodos biológicos e métodos avançados de oxidação.

(1)Os biorreatores e os métodos químicos e biológicos combinados são frequentemente utilizados para o tratamento das águas residuais.

(2) O processo de tratamento avançado por oxidação (AOP) é considerado o melhor método para o tratamento de águas residuais orgânicas devido à sua rápida taxa de oxidação e à sua elevada eficiência de mineralização.

Figura 4 Processo orgânico de tratamento de águas residuais e suas vantagens e desvantagens

1.2.5Tratamento de águas residuais de metais pesados

As águas residuais de metais pesados em semicondutores provêm principalmente de processos de revestimento eletroquímico (ECP) e CMP, principalmente cobre e cobalto,que existem principalmente na forma de complexos formados por agentes quelantesOs principais métodos de tratamento das águas residuais de metais pesados complexos incluem adsorção, precipitação química, troca de iões, oxidação-redução, etc.

Figura 5 Processo de tratamento de águas residuais de metais pesados e suas vantagens e desvantagens

(1) A precipitação pelo quelato é um método de remoção de metais pesados por meio do uso de agentes quelantes de metais pesados (como grupos amino e dithiocarboxilo) para formar sais insolúveis com metais pesados.

(2) Método de oxidação avançada utiliza fortes radicais livres oxidativos para destruir as fortes ligações químicas entre íons de metais pesados e certos grupos funcionais no ligando para liberar íons de metais pesados.

Os métodos de adsorção incluem a co-remoção de metais pesados e ácidos orgânicos e a extracção de metais pesados.A tecnologia de co-remoção de ácidos orgânicos é um processo de remoção de poluentes das águas residuais, adsorvendo todo o complexo num adsorvente..

1.2.6Tratamento de águas residuais ácidas e alcalinas

O processo de fabricação de semicondutores libertará uma grande quantidade de substâncias ácidas ou alcalinas, o que tornará o valor de pH das águas residuais muito baixo ou muito alto,que é fácil de causar danos ao ambiente O tratamento deste tipo de águas residuais adota actualmente uma tecnologia de neutralização de três fases para ajustar o valor do pH, que é de 6,0 a 7,5 emissões traseiras.

A indústria de semicondutores é uma indústria de alto consumo de água, e a reciclagem de águas residuais é uma forma eficaz de resolver a crise da água na indústria de semicondutores.devido a problemas de custos e técnicos , as águas residuais de qualidade relativamente boa podem ser recicladas, enquanto as águas residuais de qualidade relativamente complexa podem ser recicladas.