Trên cơ sở thực tế xây dựng một cơ sở sản xuất nước siêu tinh khiết có điện trở suất trên 18,2 MΩ·cm, bài viết này giới thiệu các quy trình cơ bản sản xuất nước siêu tinh khiết. Nó đặc biệt nhấn mạnh vào các vật liệu đường ống được sử dụng ở các giai đoạn xử lý nước khác nhau và cung cấp tài khoản chi tiết về lắp đặt đường ống nước siêu tinh khiết dựa trên kinh nghiệm thực tế.
I. Tổng quan về hệ thống nước siêu tinh khiết
Với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử, các yêu cầu về chất lượng nước trong quá trình sản xuất và gia công chip ngày càng trở nên khắt khe. Để đảm bảo sản xuất các mạch tích hợp có quy mô cực lớn--,-nước có độ tinh khiết cao-cùng với-nguyên liệu thô, khí và hóa chất có độ tinh khiết cao-là một yếu tố quan trọng. Hệ thống nước siêu tinh khiết biến nước đô thị tiêu chuẩn thành nước siêu tinh khiết đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về hàm lượng ion và kích thước hạt.
Nói chung, một hệ thống nước siêu tinh khiết bao gồm ba phần chính:
Khu sản xuất nước siêu tinh khiết (phần CUB),
Khu vực tuần hoàn và đánh bóng nước siêu tinh khiết (phần FAB),
Mạng lưới đường ống phân phối nước siêu tinh khiết (các khu vực sử dụng khác nhau trong FAB).
Khu vực sản xuất nước siêu tinh khiết là khu vực phức tạp nhất và có thể được chia thành ba phần:
Điều trị trước{0}},
Thanh lọc sơ cấp,
Xử lý nước siêu tinh khiết.
Phần-xử lý trước chủ yếu bao gồm lọc cát và tháp than hoạt tính (một số nhà sản xuất còn bổ sung thêm bể phản ứng và bể tuyển nổi không khí hòa tan trước khi lọc cát);
Phần thanh lọc sơ cấp chủ yếu bao gồm tháp trao đổi anion/cation, tháp khử khí (DG), bộ lọc an toàn, thiết bị khử trùng bằng tia cực tím và thiết bị thẩm thấu ngược nhiều{0}}giai đoạn;
Phần nước siêu tinh khiết chủ yếu bao gồm MDG (mô-đun khử oxy qua màng), thiết bị khử trùng bằng tia cực tím TOC-, bộ trao đổi ion-giường hỗn hợp (MB) và các bộ lọc-sử dụng-.
Tuy nhiên, vì đường ống có thể-làm ô nhiễm nước trong quá trình vận chuyển đến thiết bị xử lý nên hệ thống đánh bóng và tuần hoàn thường được lắp đặt trong FAB. Hệ thống này tập trung vào các đơn vị-giường hỗn hợp (MB) được bổ sung bằng thiết bị siêu lọc (UF) để loại bỏ các tạp chất ngấm vào nước qua mạng lưới đường ống trong quá trình phân phối đến dây chuyền sản xuất.
II. Vật liệu đường ống thường được sử dụng ở từng giai đoạn của hệ thống nước siêu tinh khiết
Việc lựa chọn vật liệu đường ống phù hợp là rất quan trọng đối với hệ thống nước siêu tinh khiết; sự lựa chọn phải đảm bảo chất lượng nước mà vẫn hợp lý về mặt kinh tế. Các vật liệu đường ống thường được sử dụng trong hệ thống nước siêu tinh khiết bao gồm PVC, SGP, SGP (RL), SUS304, CPVC, SUS316 và PVDF. Đường ống PVC hoặc SUS304 thường được sử dụng trong giai đoạn tiền xử lý sản xuất nước siêu tinh khiết. Ống thép lót-cao su (SGP-RL) thường được sử dụng cho các kết nối bên thiết bị-, trong khi đường ống SUS304 được sử dụng xung quanh các máy rung như máy bơm nước; Đường ống CPVC hoặc SUS304 được sử dụng cho đường ống chính trong giai đoạn lọc sơ cấp. Do áp suất cao, phần giữa bơm{12}áp suất cao và bộ thẩm thấu ngược (RO) cần có đường ống và mặt bích SCH80 SUS304 có định mức 2,0 MPa. Do các quy trình RO có các yêu cầu về nhiệt độ nước cụ thể nên các bộ trao đổi nhiệt thường được lắp đặt ở thượng nguồn của thiết bị RO và nên sử dụng đường ống SUS304 ở khu vực lân cận. Đường ống SUS316 và CPVC thường được sử dụng cho đường ống chính trong giai đoạn sản xuất nước siêu tinh khiết. Các dòng chảy chính trong khu vực tuần hoàn đánh bóng thường sử dụng đường ống SUS316 (các kết nối hàn yêu cầu xuyên thấu hoàn toàn/hình thành các hạt hàn hai mặt) và đường ống PVDF, trong khi đường ống CPVC được sử dụng cho các đường ống thu hồi nước siêu tinh khiết. Đường ống PVC tiêu chuẩn được sử dụng cho đường xả nước thải qua tất cả các giai đoạn xử lý nước nói trên. Cần có đường ống PVC chống va đập{25}}cho dây chuyền định lượng hóa chất (chẳng hạn như dây chuyền dùng cho axit và kiềm) trong quy trình sản xuất nước tinh khiết. Đường ống SUS304 được sử dụng cho hệ thống nitơ phục vụ hệ thống nước tinh khiết, trong khi đường ống SUS316 được sử dụng cho đường ống nitơ trong hệ thống đánh bóng nước siêu tinh khiết. Đường ống SUS304 hoặc SGP thường được sử dụng cho hệ thống khí nén cung cấp năng lượng cho van khí nén; nếu sử dụng đường ống SGP, bộ lọc phải được lắp đặt trước khi đường dây đi vào bất kỳ bảng điều khiển điện nào.
III. Xây dựng hệ thống nước siêu tinh khiết
Việc xây dựng trạm nước siêu tinh khiết là thách thức lớn nhất và bao gồm ba thành phần chính: cung cấp và lắp đặt thiết bị, chế tạo và lắp đặt giá đỡ đường ống dùng chung và lắp đặt đường ống. Khi di chuyển thiết bị vào, phải chuẩn bị kế hoạch nâng chi tiết-đặc biệt đối với thiết bị thừa cân, quá khổ hoặc dễ vỡ-để tránh tuyệt đối các hành vi lắp đặt liều lĩnh hoặc nguy hiểm. Hai khía cạnh chính cần được chú ý trong quá trình xây dựng giá đỡ hỗ trợ dùng chung: thứ nhất, kết nối giữa giá đỡ và kết cấu dân dụng phải chắc chắn, lý tưởng nhất là sử dụng các tấm thép nhúng. Nếu vì bất kỳ lý do gì không thể nhúng trước thì phải sử dụng bu lông neo hóa học để cố định các giá đỡ vào dầm; bu lông mở rộng tiêu chuẩn, đơn giản không được phép. Trong mọi trường hợp không được sử dụng các tấm sắt và bu lông giãn nở đơn giản để neo các giá đỡ vào tấm sàn. Thứ hai, toàn bộ phần giá đỡ ống phải được giữ thăng bằng để tránh ống bị cong hoặc hư hỏng do ứng suất không đồng đều tại các điểm tiếp xúc giữa ống và giá đỡ. Về việc lắp đặt đường ống tại trạm nước, trong khi các đường ống CDA, nitơ và bộ trao đổi nhiệt hoặc nước nóng/lạnh có thể được lắp đặt theo hệ thống-theo{10}}hệ thống, thì việc lắp đặt đường ống của các trạm khác được chia thành hai phần chính: đường ống giá đỡ và thiết bị-đường ống liền kề. Hai phần này có thể tiến hành đồng thời trong giai đoạn đầu xây dựng. Sau khi hoàn tất các đoạn thẳng trên giá và đường ống xung quanh thiết bị, việc kết nối giữa đường ống liền kề của thiết bị và đường ống của giá phải được thực hiện để tạo thành một hệ thống đường ống khép kín. Việc lắp đặt đường ống hệ thống nước siêu tinh khiết khác biệt đáng kể so với đường ống tiện ích thông thường; Ngoài việc đảm bảo độ kín của hệ thống, một yêu cầu quan trọng là duy trì độ sạch của đường ống trong suốt quá trình lắp đặt. Dưới đây, tôi sẽ thảo luận về các kỹ thuật lắp đặt cụ thể cho đường ống CPVC (Polyvinyl Clorua clo hóa) và PVDF (Polyvinylidene Fluoride) trong hệ thống nước siêu tinh khiết.
IV. Lắp đặt đường ống CPVC và PVDF trong hệ thống nước siêu tinh khiết
Vật liệu đường ống CPVC và PVDF đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của hệ thống nước siêu tinh khiết liên quan đến việc lọc các ion kim loại và carbon hữu cơ, không có các hạt mịn và ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn. Vì vật liệu và phụ kiện đường ống được xử lý và đóng gói trong-môi trường cực kỳ sạch nên việc lắp đặt chúng cần có các quy trình cụ thể. Đối với đường ống CPVC, nên sử dụng keo dán ống nhựa "No{4}}" do Nhật Bản sản xuất. Việc cắt ống phải được thực hiện bằng cưa vòng chạy điện hoặc máy cắt ống quay; nên tránh sử dụng cưa tay bất cứ khi nào có thể (vì chúng gây khó khăn-để-loại bỏ các gờ ở các đầu bị cắt). Các gờ ở các đầu bị cắt phải được loại bỏ triệt để và phải vát mép 2–3 mm ở đầu ống. Điều này ngăn không cho keo dính vào ổ cắm trong quá trình liên kết-một lỗi có thể làm giảm diện tích bề mặt liên kết và dẫn đến rò rỉ ở mối nối. Chất kết dính phải được bôi đều lên các bề mặt liên kết của phụ kiện đường ống và đường ống. Trước khi thi công, hãy loại bỏ bụi bề mặt khỏi bề mặt bên trong của phụ kiện và bề mặt bên ngoài của đường ống bằng vải trắng, sau đó tẩy dầu mỡ và làm sạch chúng bằng vải không có xơ{15}}được làm ẩm bằng axeton. Ngoài ra, việc duy trì sự sạch sẽ trong quá trình lắp đặt là rất quan trọng-đây là điểm khác biệt chính giữa việc lắp đặt đường ống CPVC và đường ống PVC tiêu chuẩn. Nói đúng ra, việc liên kết ống CPVC phải được thực hiện trong môi trường phòng sạch, với các kết nối cuối cùng được thực hiện tại chỗ{19}}bằng cách sử dụng mặt bích. Tuy nhiên, do điều kiện cụ thể của địa điểm nên việc cắt, liên kết và lắp đặt thường diễn ra tại địa điểm. Trong những trường hợp như vậy, khu vực làm việc phải được giữ tương đối sạch sẽ (không có bụi nặng). Hoạt động liên kết không được thực hiện trực tiếp trên mặt đất; thay vào đó, nên sử dụng một nền tảng chế tạo chuyên dụng. Công nhân phải đeo găng tay phòng sạch chuyên dụng dùng một lần; Cấm chạm vào thành ống bên trong bằng tay trần (vì dầu trên da chuyển sang thành ống bên trong khó rửa sạch). Sử dụng dụng cụ kéo cáp hoặc dụng cụ tương tự khi lắp ống và đánh dấu ống để xác minh đủ độ sâu chèn. PTFE (polytetrafluoroethylene) phải được sử dụng làm vật liệu bịt kín giữa các mặt bích. Ống phải được bảo vệ trong quá trình bảo quản bằng cách đặt chúng trên bạt hoặc tấm nhựa.
Hệ thống đường ống PVDF hoàn toàn dựa vào các kết nối hàn. Sự sạch sẽ trong quá trình vận hành và kiểm soát chặt chẽ môi trường lắp đặt là điều tối quan trọng. Hàn ống PVDF phải được thực hiện trong môi trường sạch sẽ chuyên dụng; môi trường phòng chung là không phù hợp. Nhân viên vào khu vực chế tạo sạch phải thay giày chuyên dụng, đầu ống và các phụ kiện phải được bịt kín cho đến khi vào khu vực sạch. Vật liệu đóng gói cho phụ kiện chỉ nên được loại bỏ ngay trước khi lắp đặt. Phải đeo găng tay PVC sạch dùng một lần trong khi hàn và các đầu ống phải được tẩy dầu mỡ và làm sạch bằng cồn isopropyl, ethanol hoặc axeton trước khi bắt đầu hàn. Chỉ nên sử dụng khăn lau phòng sạch-không có xơ để lau chùi và khăn bẩn phải được thay thế kịp thời. Nhân viên hỗ trợ quá trình hàn cũng phải đeo găng tay cotton sạch. Việc kiểm tra bằng mắt phải được thực hiện ngay sau khi hoàn thành mỗi mối hàn; Đường hàn xung quanh mối nối phải có chiều cao đồng đều và nhô cao hơn mặt ngoài của ống. Sau khi hàn đường ống PVDF, các đầu ống phải được bịt kín kịp thời trước khi vận chuyển đến địa điểm lắp đặt, nơi sử dụng các kết nối mặt bích{10}}sử dụng miếng đệm PTFE{11}}. Trong quá trình lắp đặt, các phép đo chính xác tại{13}}được thực hiện để tạo ra các bản vẽ lắp đặt và chế tạo chi tiết, sau đó nhân viên chuyên môn sẽ tiến hành hàn và chế tạo. Đội hàn và lắp đặt hoạt động với trách nhiệm được xác định rõ ràng để tối đa hóa hiệu quả hoạt động.
V. Kết luận
Tóm lại, việc xây dựng hệ thống nước siêu tinh khiết không chỉ đòi hỏi phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ kín-của hệ thống mà quan trọng hơn là tập trung vào việc bồi dưỡng "nhận thức về sự sạch sẽ" của nhân viên xây dựng. Công nhân phải tận tâm tuân thủ các quy trình lắp đặt đường ống sạch và thực hiện các công việc theo yêu cầu cụ thể của từng công đoạn xử lý nước. Cách tiếp cận này ngăn ngừa ô nhiễm do thực hành xây dựng không đúng cách-có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng nước, không đáp ứng các thông số kỹ thuật của khách hàng và dẫn đến các sự cố liên quan đến chất lượng-.
