半導體材料、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，對水質的要求也越高。目前我國電子工業(yè)部把電子水質技術分為五個行業(yè)標準，分別為1MΩ.cm、5MΩ.cm、10MΩ.cm、16MΩ.cm、18MΩ.cm，以區(qū)分不同水質。

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→多介質過濾器→保安過濾器→陽床→陰床（復床）→混床→純水箱→純水泵→后置精密過濾器→用水點
2、采用反滲透水處理設備與離子交換設備其基本工藝流程為：原水→原水箱→原水泵→多介質過濾器→保安過濾器→高壓泵→反滲透設備→RO水箱→混床泵→混床→純水箱→純水泵→后置精密過濾器→用水點
3、采用反滲透水處理設備與電去離子（EDI）設備，這是一種制取超純水的工藝，也是一種環(huán)保，經濟，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→多介質過濾器→精密過濾器→高壓泵→反滲透設備→RO水箱→（EDI）泵→保安過濾器→紫外線→電去離子（EDI）→純水箱→純水泵→后置精密過濾器→用水點

ＥＤＩ的基本工作原理
ＥＤＩ(Ｅｌｅｃｔｒｏ-ｄｅ-ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水制造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不*,又利用電滲析極化而發(fā)生水電離產生Ｈ和ＯＨ離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效后通過化學藥劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發(fā)展,ＥＤＩ技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
ＥＤＩ裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰 陽離子交換膜之間形成單個處理單元,并構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰 陽電極形成電場。來水水流經淡水室,水中的陰 陽離子在電場作用下通過陰 陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續(xù)再生,以使離子交換樹脂保持狀態(tài)。ＥＤＩ裝置將給水分成三股獨立的水流: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備。ＥＤＩ裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5ＭΩ·ｃｍ,反滲透裝置*可以滿足要求。ＥＤＩ裝置可生產電阻率高達18ＭΩ·ｃｍ以上的超純水。
3．ＥＤＩ裝置的特點
ＥＤＩ裝置不需要化學再生,可連續(xù)運行,進而不需要傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸堿液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
圖2.ＥＤＩ的凈水基本過程
·連續(xù)運行,產品水水質穩(wěn)定
·容易實現全自動控制
·無須用酸堿再生
·不會因再生而停機
·節(jié)省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸堿儲備和酸堿稀釋運送設施
·占地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸堿
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大
4.ＥＤＩ裝置與混床離子交換設備比較
ＥＤＩ裝置與混床離子交換設備屬于水處理系統(tǒng)中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明ＥＤＩ裝置在水處理中應用的*性。
(1)產水水質比較
ＥＤＩ裝置是一個連續(xù)凈水過程,因此其產品水水質穩(wěn)定,電阻率可達18.25ＭΩ·ｃｍ,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生后,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比ＥＤＩ裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸堿儲存、酸堿添加和廢水處理設施及后期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,ＥＤＩ裝置所需的投資量會大大的降低。另外,ＥＤＩ裝置設備小巧,所需廠房遠遠小于混床。
(3)運行成本比較
ＥＤＩ裝置運行費用包括電耗、水耗、藥劑費及設備折舊等費用,省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
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說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,ＥＤＩ裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低于混床。
至于藥劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,ＥＤＩ裝置噸水運行成本在1.8元左右,常規(guī)混床噸水運行成本在3.2元左右,高于ＥＤＩ裝置。因此,ＥＤＩ裝置多投資的費用在1-2年內*可以回收。
5.結論
ＥＤＩ裝置屬于水精處理設備,具有連續(xù)產水、水質高、易控制、占地少、不需酸堿、利于環(huán)保等優(yōu)點,具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業(yè)進行優(yōu)化,初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會*取代傳統(tǒng)的水處理工藝中的混合離子交換系統(tǒng)。
6.ＥＤＩ技術的應用
ＥＤＩ技術在國外廣泛的應用有十幾年的時間,大多用于制藥行業(yè)、微電子行業(yè)、發(fā)電工業(yè)和實驗室。在表面清洗、表面涂裝、電解工業(yè)和化工工業(yè)的應用也日趨廣泛。