Proses pengolahan air limbah semikonduktor

Dengan perubahan terus-menerus dalam teknologi informasi elektronik,industri teknologi semikonduktor semakin menjadi "hati" pembangunan dan semakin banyak digunakan dalam produksi ekonomi nasional dan kehidupanNamun, industri semikonduktor adalah industri yang sangat mengkonsumsi air.dan semakin besar konsumsi air dan pembuangan air limbah.

Sebagai contoh, sebuah perusahaan semikonduktor di Beijing dan sebuah perusahaan semikonduktor di Taiwan masing-masing mengkonsumsi 1346x104m23 dan 7000x104m2 air, sedangkan sumber daya air per kapita di Cina adalah 2300m2^,yang setara dengan total konsumsi air rumah tangga dari sebuah kota dengan populasi masing-masing 250.000 dan 1,3 juta.

Jika air limbah yang dihasilkan dalam pembuatan semikonduktor didaur ulang, hal itu tidak hanya akan mengurangi permintaan sumber daya air dan biaya produksi,tetapi juga mengurangi emisi polutan dan beban pada lingkunganShanqing Environment berbagi proses pengolahan air limbah semikonduktor yang mengandung fluor, nitrogen, fosfor, zat organik, ion logam berat dan asam dan alkali,serta keuntungan dari proses yang berbeda dalam menghilangkan polutan dari air limbah semikonduktor .

Karakteristik dan klasifikasi air limbah semikonduktor

1.1 Karakteristik air limbah

• Komposisi yang sangat keruh dan kompleks, terdiri dari polutan seperti senyawa fluor, zat organik, senyawa nitrogen, dan ion logam berat,dan mengandung tingkat tinggi kebutuhan oksigen kimia (COD) dan sejumlah besar (silikat) dan (aluminate) .

(2) Warna yang kuat, COD tinggi, kandungan senyawa organik volatil yang tinggi, dan kaya ion logam berat, zat organik beracun,dan zat korosif seperti asam hidrofluorat membuat kinerja degradasi biologis air limbah rendah, dan tidak cocok untuk pengolahan menggunakan metode lumpur aktif tradisional.

(3) Ion fluorida (F^-) dan zat asam fulvik dapat bereaksi dengan ion logam berat untuk membentuk kompleks yang stabil, dan ion logam berat mudah berinteraksi dengan materi organik, silikat dan zat lainnya,Jadi polutan di air limbah yang kompleks dan beragam.

Oleh karena itu, sangat penting untuk memilih proses dan mengalihkan pengolahan sesuai dengan jenis kualitas air limbah.

1.2Air limbahKlasifikasi dan pengobatan

1.2.1Pengolahan air limbah yang mengandung fluoride

Air limbah yang mengandung fluorinasi semikonduktor terutama berasal dari proses difusi dan CMP dalam proses pembuatan chip.Aplikasi industri saat ini dari metode penghapusan air limbah yang mengandung fluoride terutama meliputi precipitasi kimia, adsorpsi, pemisahan membran, dll.

Gambar 1 Proses pengolahan air limbah yang mengandung fluoride dan keuntungan dan kekurangannya

a.Pembantaian kimia cocok untuk pengolahan air limbah yang mengandung fluorida konsentrasi tinggi.^-Reaksi ini menghasilkan CaF2 yang tidak larut. Oleh karena itu, metode presipitasi garam kalsium paling banyak digunakan dalam air limbah yang mengandung fluorida dalam industri semikonduktor.

b.Ada dua metode adsorpsi: adsorpsi langsung dan elektrosorpsi.adalah metode yang menggunakan elektroda bermuatan untuk menyerap ion dan partikel bermuatan di air limbah, sehingga polutan diperkaya dan terkonsentrasi pada permukaan elektroda untuk mencapai tujuan pemurnian air.seperti karbon aktif dan tanah liat, memiliki masalah seperti kapasitas adsorpsi yang rendah, selektivitas yang buruk, polusi sekunder terhadap lingkungan, dan kualitas limbah yang buruk.

c. Metode pemisahan membran terutama termasuk elektrodialisis dan reverse osmosis.Elektrodialisis adalah untuk menggunakan elektroda untuk menerapkan arus di kedua sisi membran permeabel selektif untuk menghasilkan perbedaan potensial, yang mempromosikan penembusan selektif anion dan kation melalui membran. reverse osmosis adalah menggunakan perbedaan tekanan di kedua sisi membran untuk menyaring molekul air dan F^{- Metode}dari pemisahan.

1.2.2Pengolahan air limbah yang mengandung nitrogen

Air limbah yang mengandung nitrogen terutama berasal dari air amonia dan amonium fluoride yang digunakan dalam proses penggoresan, dan terutama ada dalam bentuk nitrogen amonia.Metode utama pengolahan air limbah amoniac nitrogen termasuk air stripping , adsorpsi, netralisasi, klorinasi titik putus, metode biologis, dll.

Gambar 2 Proses pengolahan air limbah nitrogen amonia dan keuntungan dan kekurangannya

a.Ada dua jenis metode penghapusan: penghapusan udara dan penghapusan uap. Dibandingkan dengan penghapusan udara, penghapusan uap memiliki tingkat penghapusan nitrogen amonia yang lebih tinggi, yang dapat mencapai lebih dari 90%,dan cocok untuk air limbah dengan konsentrasi yang lebih tinggi .

b.Metode adsorpsi umumnya hanya berlaku untuk air limbah nitrogen amonia dengan konsentrasi rendah.sering dikoordinasikan dengan proses lain untuk melakukan pengolahan denitrifikasi yang mendalam .

c. Proses denitrifikasi klorinasi titik putus dapat digunakan untuk proses denitrifikasi tunggal atau untuk pengolahan mendalam dari proses denitrifikasi.

1.2.3Pengolahan air limbah yang mengandung fosfor

terutama berasal dari cairan etching aluminium dalam proses produksi.^-Metode pengolahan air limbah yang mengandung fosfor meliputi presipitasi kimia, metode biologis, metode adsorpsi, metode kristalisasi dan metode pertukaran ion.

Gambar 3 Proses pengolahan air limbah yang mengandung fosfor dan kelebihan dan kekurangannya

1) Adsorban tradisional memiliki masalah seperti biaya penggantian yang tinggi dan kapasitas adsorpsi yang rendah.Banyak ilmuwan telah menyiapkan adsorben berkinerja tinggi dengan memodifikasi limbah industri berbiaya rendah..

(2) Dibandingkan dengan precipitasi kimia, precipitat yang dihasilkan oleh precipitasi kristalisasi memiliki nilai pemanfaatan sekunder yang lebih tinggi dan dapat digunakan sebagai pupuk tanaman.juga dapat menunjukkan kinerja penghapusan fosfor yang baik.

1.2.4Pengolahan air limbah organik

Dan proses CMP dalam produksi, dan terutama mengandung pelarut seperti alkohol isopropil, propilen glikol monomethyl ether asetat, aseton, xylene, dll, dengan COD tinggi dan biodegradabilitas rendah.Saat ini, metode utama pengolahan air limbah organik termasuk metode biologis dan metode oksidasi canggih.

(1)bioreaktor dan metode kimia dan biologis yang dikombinasikan sering digunakan untuk mengobati air limbah.

2) Proses pengolahan oksidasi lanjutan (AOP) dianggap sebagai metode terbaik untuk mengobati air limbah organik karena laju oksidasi yang cepat dan efisiensi mineralisasi yang tinggi.

Gambar 4 Proses pengolahan air limbah organik dan keuntungan dan kekurangannya

1.2.5Pengolahan air limbah logam berat

Air limbah logam berat dalam semikonduktor terutama berasal dari proses plating elektrokimia (ECP) dan proses CMP, terutama tembaga dan kobalt,yang terutama ada dalam bentuk kompleks yang terbentuk oleh agen chelatingMetode pengolahan utama untuk limbah logam berat kompleks meliputi adsorpsi, presipitasi kimia, pertukaran ion, oksidasi-reduksi, dll.

Gambar 5 Proses pengolahan air limbah logam berat dan keuntungan dan kekurangannya

1) Chelate precipitation adalah metode untuk menghilangkan logam berat dengan menggunakan bahan chelating logam berat (seperti kelompok amino dan dithiocarboxyl) untuk membentuk garam yang tidak larut dengan logam berat.

(2) Metode oksidasi canggih menggunakan radikal bebas oksidatif yang kuat untuk menghancurkan ikatan kimia yang kuat antara ion logam berat dan kelompok fungsional tertentu dalam ligand untuk melepaskan ion logam berat.

(3) Metode adsorpsi termasuk penghapusan logam berat dan asam organik dan ekstraksi logam berat.Teknologi penghapusan asam organik adalah proses penghapusan polutan dari air limbah dengan menyerap seluruh kompleks ke adsorbent .

1.2.6Pengolahan air limbah asam dan alkali

Proses pembuatan semikonduktor akan melepaskan sejumlah besar zat asam atau alkali yang akan membuat nilai pH air limbah terlalu rendah atau terlalu tinggi,yang mudah menyebabkan kerusakan lingkungan Saat ini, pengolahan air limbah jenis ini biasanya mengadopsi teknologi netralisasi tiga tahap untuk menyesuaikan nilai pH. Nilai adalah 6.0-7.5 emisi belakang.

Industri semikonduktor adalah industri konsumsi air yang tinggi, dan daur ulang air limbah adalah salah satu cara yang efektif untuk memecahkan krisis air di industri semikonduktor.karena biaya dan masalah teknis , air limbah dengan kualitas air yang relatif baik dapat didaur ulang, sedangkan air limbah dengan kualitas air yang relatif kompleks dapat didaur ulang.