Processus de traitement des eaux usées par semi-conducteurs

Avec les changements continus de la technologie de l'information électronique,L'industrie de la technologie des semi-conducteurs est devenue de plus en plus le "cœur" du développement et est de plus en plus largement utilisée dans la production économique nationale et la vieCependant, l'industrie des semi-conducteurs est une industrie qui consomme beaucoup d'eau.et plus la consommation d'eau et les rejets d'eaux usées sont importants.

Par exemple, une société de semi-conducteurs à Pékin et une société de semi-conducteurs à Taiwan consomment respectivement 1346x104m23 et 7000x104m2 d'eau, tandis que les ressources en eau par habitant en Chine sont de 2300m2^,Ce qui équivaut à la consommation totale d'eau domestique d'une ville de 250 000 et 1,3 million d'habitants respectivement.

Si les eaux usées générées dans la fabrication de semi-conducteurs sont recyclées, cela réduira non seulement la demande en ressources en eau et les coûts de production,mais aussi de réduire les émissions de polluants et la charge sur l'environnementL'environnement de Shanqing a partagé le processus de traitement des eaux usées des semi-conducteurs contenant du fluor, de l'azote, du phosphore, de la matière organique, des ions de métaux lourds et des acides et des alcalis.Il est également possible d'éliminer les polluants dans les eaux usées des semi-conducteurs en utilisant différents procédés..

Caractéristiques et classification des eaux usées semi-conducteurs

1.1 Caractéristiques des eaux usées

• Composition très trouble et complexe, composée de polluants tels que des composés fluorés, de la matière organique, des composés d'azote et des ions de métaux lourds,et contient des niveaux élevés de demande d' oxygène chimique (COD) et de grandes quantités de (silicates) et (aluminates).

(2) La couleur forte, la DCO élevée, la teneur élevée en composés organiques volatils, et riche en ions métaux lourds, matière organique toxique,Les substances corrosives telles que l'acide fluorhydrique réduisent la dégradation biologique des eaux usées., et il n'est pas adapté au traitement par méthode traditionnelle de boues activées.

(3) Ions fluorure (F^-Les substances contenant de l'acide fulvique peuvent réagir avec des ions de métaux lourds pour former des complexes stables, et les ions de métaux lourds interagissent facilement avec la matière organique, le silicate et d'autres substances.les polluants dans les eaux usées sont complexes et variés.

Il est donc essentiel de choisir le procédé et de détourner le traitement en fonction du type de qualité des eaux usées.

1.2Les eaux uséesClassification et traitement

1.2.1Traitement des eaux usées contenant du fluor

Les eaux usées contenant du fluorure de semi-conducteur proviennent principalement des procédés de diffusion et de CMP dans le processus de fabrication de puces.Les méthodes industrielles actuelles d'élimination des eaux usées contenant du fluor comprennent principalement la précipitation chimique, adsorption, séparation par membrane, etc.

Figure 1 Processus de traitement des eaux usées contenant du fluor et ses avantages et inconvénients

a.La précipitation chimique convient au traitement des eaux usées contenant des concentrations élevées de fluorure.^-Par conséquent, la méthode de précipitation du sel de calcium est la plus largement utilisée dans les eaux usées contenant du fluorure dans l'industrie des semi-conducteurs.

b. Il existe deux méthodes d'adsorption: l'adsorption directe et l'électrosorption.est une méthode qui utilise des électrodes chargées pour adsorber des ions et des particules chargées dans les eaux uséesLes adsorbants traditionnels à adsorption directe,comme le charbon actif et l'argile, présentent des problèmes tels qu'une faible capacité d'adsorption, une faible sélectivité, une pollution secondaire de l'environnement et une mauvaise qualité des effluents.

c. Les méthodes de séparation des membranes comprennent principalement l'électrodialyse et l'osmose inverse.L'électrodialyse consiste à utiliser les électrodes pour appliquer un courant des deux côtés de la membrane perméable sélective pour générer une différence de potentielL'osmose inverse consiste à utiliser la différence de pression des deux côtés de la membrane pour filtrer les molécules d'eau et F^-Méthodede séparation.

1.2.2Traitement des eaux usées contenant de l'azote

Les eaux usées contenant de l'azote proviennent principalement de l'eau d'ammoniac et du fluorure d'ammonium utilisés dans le procédé de gravure et se présentent principalement sous forme d'azote d'ammoniac.Les principales méthodes de traitement des eaux usées d'azote d'ammoniac comprennent le décapage à l'air., adsorption, neutralisation, chloration au point de rupture, méthode biologique, etc.

Figure 2 Processus de traitement des eaux usées à l'azote d'ammoniac et ses avantages et inconvénients

a.Il existe deux types de méthodes de décapage: le décapage à l'air et le décapage à la vapeur.Il convient pour les eaux usées à concentrations plus élevées..

b.La méthode d'adsorption n'est généralement applicable qu'aux eaux usées à faible concentration d'azote d'ammoniac.Il est souvent coordonné avec d'autres procédés pour effectuer un traitement de dénitrification en profondeur..

c. Le procédé de dénitrification par chloration au point de rupture peut être utilisé pour un seul procédé de dénitrification ou pour le traitement en profondeur d'un procédé de dénitrification.

1.2.3Traitement des eaux usées contenant du phosphore

provient principalement du liquide de gravure d'aluminium dans le processus de production.^-Les méthodes de traitement des eaux usées contenant du phosphore comprennent la précipitation chimique, la méthode biologique, la méthode d'adsorption, la méthode de cristallisation et la méthode d'échange ionique.

Figure 3 Processus de traitement des eaux usées contenant du phosphore et ses avantages et inconvénients

1) Les adsorbants traditionnels présentent des problèmes tels que des coûts de remplacement élevés et une faible capacité d'adsorption.De nombreux chercheurs ont préparé des adsorbants à haute performance en modifiant chimiquement des déchets industriels peu coûteux..

(2) Comparé à la précipitation chimique, le précipité produit par la précipitation de cristallisation a une valeur d'utilisation secondaire plus élevée et peut être utilisé comme engrais végétal.il peut également présenter de bonnes performances d'élimination du phosphore.

1.2.4Traitement des eaux usées organiques

Et le procédé CMP dans la production, et contient principalement des solvants tels que l'alcool isopropylique, l'acétate de monométhyléther de propylène glycol, l'acétone, le xylène, etc., avec une COD élevée et une faible biodégradabilité.Actuellement, les principales méthodes de traitement des eaux usées organiques sont les méthodes biologiques et les méthodes d'oxydation avancées.

(1)Les bioréacteurs et les méthodes chimiques et biologiques combinées sont souvent utilisés pour le traitement des eaux usées.

(2) Le procédé de traitement par oxydation avancée (AOP) est considéré comme la meilleure méthode pour le traitement des eaux usées organiques en raison de son taux d'oxydation rapide et de son efficacité de minéralisation élevée.

Graphique 4 Processus organique de traitement des eaux usées et ses avantages et inconvénients

1.2.5Traitement des eaux usées de métaux lourds

Les eaux usées de métaux lourds dans les semi-conducteurs proviennent principalement de procédés de revêtement électrochimique (ECP) et de CMP, principalement du cuivre et du cobalt,qui existent principalement sous forme de complexes formés par des agents chélateursLes principales méthodes de traitement des eaux usées de métaux lourds complexes sont l'adsorption, la précipitation chimique, l'échange ionique, l'oxydation-réduction, etc.

Figure 5 Processus de traitement des eaux usées des métaux lourds et ses avantages et inconvénients

1) La précipitation chélatique est une méthode d'élimination des métaux lourds par l'utilisation d'agents chélateurs de métaux lourds (tels que des groupes aminés et dithiocarboxyle) pour former des sels insolubles avec des métaux lourds.

(2) La méthode d'oxydation avancée utilise des radicaux libres oxydants forts pour détruire les liens chimiques forts entre les ions métaux lourds et certains groupes fonctionnels dans le ligand pour libérer les ions métaux lourds.

(3) Les méthodes d'adsorption comprennent la co-élimination des métaux lourds et des acides organiques et l'extraction des métaux lourds.La technologie de coélimination des acides organiques est un procédé d'élimination des polluants des eaux usées par adsorption de l'ensemble du complexe sur un adsorbant..

1.2.6Traitement des eaux usées acides et alcalines

Le procédé de fabrication des semi-conducteurs déchargera une grande quantité de substances acides ou alcalines, ce qui rendra la valeur du pH des eaux usées trop basse ou trop élevée,qui est facile à nuire à l'environnement À l'heure actuelle, le traitement de ce type d'eaux usées adopte généralement une technologie de neutralisation en trois étapes pour ajuster la valeur du pH.

L'industrie des semi-conducteurs est une industrie qui consomme beaucoup d'eau, et le recyclage des eaux usées est un moyen efficace de résoudre la crise de l'eau dans l'industrie des semi-conducteurs.En raison des coûts et des problèmes techniques Les eaux usées de qualité relativement bonne peuvent être recyclées, tandis que les eaux usées de qualité relativement complexe peuvent être recyclées.