CN111777244A - 一种超纯水制备系统及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超纯水制备系统及其制备工艺，其包括依次连接的预处理系统、脱盐系统和精处理系统，所述的预处理系统包括依次通过管路连接的自来水箱、多介质过滤塔、活性炭过滤器和一级精密过滤器，所述的脱盐系统包括依次通过管路连接的反渗透装置、反渗透水箱、紫外线杀菌器、电透析装置、抛光混床和二级精密过滤器；所述的精处理系统包括依次通过管路连接的超滤水箱、热交换器、TOC降解器和超滤器。本发明进行多级过滤，逐步提高过滤精度，大幅度提高超纯水质量，使得最终制备得到的超纯水达到PPt级别。

Description

一种超纯水制备系统及其制备工艺

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体为一种超纯水制备系统及其制备工艺。

背景技术

超纯水，既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水，电阻率大于18MΩ*cm，或接近18.3MΩ*cm极限值(25℃)。常用于集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化用的水汽源等，此外，其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路和真空管等的制作也都要使用超纯水。而超纯水预处理系统原水箱里的原水通过原水泵依次经机械过滤器、活性炭过滤器和软化水过滤器，滤去水中的杂质(如泥沙、粘土、有机物、微生物和机械杂质等)；预处理系统处理后的水再去除水中的盐分，得到纯净的水，主要还是通过超滤主机滤去水中的胶体、微粒、细菌、病毒、热源及大分子有机物。

现有技术中采用的工艺设备大部分都采用软化加反渗透这样的工艺，这样导致仅能除去水中一部分盐分及其他杂质，但想要获得高质量，达到国家标准的超纯水还远远不够。

发明内容

发明类容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种超纯水制备系统，其包括依次连接的预处理系统、脱盐系统和精处理系统，所述的预处理系统包括依次通过管路连接的自来水箱、多介质过滤塔、活性炭过滤器和一级精密过滤器，所述的脱盐系统包括依次通过管路连接的反渗透装置、反渗透水箱、紫外线杀菌器、电透析装置、抛光混床和二级精密过滤器；所述的精处理系统包括依次通过管路连接的超滤水箱、热交换器、TOC降解器和超滤器。

优选地，所述的一级精密过滤器下游设有第一水质监测器和第一回流管路，第一回流管路的出水端通过过渡水箱与多介质过滤塔连接。

优选地，所述的二级精密过滤器下游设有第二水监测器和第二回流管路，第二回流管路的出水端通过过渡水箱与反渗透装置的上游连接。

优选地，所述的超滤器下游设有第三水质监测器和第三回流管路，所述的第三回流管路的出水端通过过渡水箱与超滤水箱连接。

优选地，所述的反渗透装置包括第一反渗装置和第二反渗透装置，第一反渗装置和第二反渗透装置之间设有pH调节装置。

优选地，所述的自来水箱和多介质过滤塔之间通过增压泵连接，所述的第一反渗透装置的上游和第二反渗透装置的上游分别设有高压泵。

一种超纯水制备工艺，其包括以下步骤:

(1)预处理：自来水进入多介质过滤塔和活性炭过滤器除去水中较大的颗粒，通过一级精密过滤器去除大于5微米的悬浮颗粒，得到过滤水；

(2)脱盐：过滤水由两个反渗透装置去除1微米以上的颗粒，经过紫外线杀菌器后进入电透析装置电解金属离子和通过抛光混床去离子，在经二级精密过滤器进行0.5微米精密过滤得到纯净水；

(3)精处理：脱盐后的纯净水进入热交换器调节水温后，进行有机物降解，最后通过超滤器超滤得到超纯水。优选地，步骤(1)中，水经过紫外杀菌后，加入阻垢剂，与阻垢剂混合。

优选地，步骤(1)中，水经过一级精密过滤器过滤后，加入阻垢剂，与阻垢剂混合。

优选地，步骤(2)中，两个反渗透装置之间加碱调节水的pH至8.3。

优选地，步骤(3)中，通过超滤器进行0.1微米精密过滤。

本发明的有益效果：

1、本发明采用通过预处理系统、脱盐系统和精处理系统制备纯水，进行多级过滤，逐步提高过滤精度，大幅度提高超纯水质量，使得最终制备得到的超纯水达到ppt级。

2、本发明在每一步处理的后续中设置监测装置，可以随时检测水质质量是否达标，以备返回上游进行再次处理，保证达到后续的水均为符合加工要求的水，提高了每个步骤的处理精度。

3、本发明结合使用反渗透技术和连续电去离子技术的预处理过程，有效地除去硼和硅元素，得到高电阻率的纯水，这种低离子浓度的水可以降低后面纯化过程中除去离子树脂的负担。

附图说明

图1为本发明结构流程示意图

图中：1-预处理系统；2-脱盐系统；3-精处理系统；4-过渡水箱；5-增压泵；6-高压泵；11-自来水箱；12-多介质过滤塔；13-活性炭过滤器；14-一级精密过滤器；15-第一水质监测器；16-第一回流管路；20-pH调节装置；21-第一反渗透装置；22-第二反渗透装置；23-反渗透水箱；24-紫外线杀菌器；25-电透析装置；26-抛光混床；27-二级精密过滤器；28-第二水监测器；29-第二回流管路；31-超滤水箱；32-热交换器；33-TOC降解器；34-超滤器；35-第三水质监测器；36-第三回流管路。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种超纯水制备系统，其包括一种超纯水制备系统，其包括依次连接的预处理系统1、脱盐系统2和精处理系统3，所述的预处理系统1包括依次通过管路连接的自来水箱11、多介质过滤塔12、活性炭过滤器13和一级精密过滤器14，所述的脱盐系统2包括依次通过管路连接的第一反渗透装置21、第二反渗透装置22、反渗透水箱23、紫外线杀菌器24、电透析装置25、抛光混床26和二级精密过滤器27；所述的精处理系统3包括依次通过管路连接的超滤水箱31、热交换器32、TOC降解器33和超滤器34。

所述的一级精密过滤器14下游设有第一水质监测器15和第一回流管路16，第一回流管路16的出水端通过过渡水箱4与多介质过滤塔12连接。所述的二级精密过滤器27下游设有第二水监测器28和第二回流管路29，第二回流管路29的出水端通过过渡水箱4与第一反渗透装置21的上游连接。所述的超滤器34下游设有第三水质监测器35和第三回流管路36，所述的第三回流管,36的出水端通过过渡水箱4与超滤水箱31连接。所述的第一反渗装置21和第二反渗透装置22之间设有pH调节装置20。所述的自来水箱11和多介质过滤塔12之间通过增压泵5连接，所述的第一反渗透装置21的上游和第二反渗透装置22的上游分别设有高压泵6。

上述超纯水制备系统的工作原理是：

步骤一：自来水箱1中的自来水依次经过多介质过滤塔12、活性炭过滤器13和一级精密过滤器14进行预处理，除去自来水中1～20微米大小的颗粒以及有机物和自由氯，第一水质监测器15用于检测预处理后的水的质量，检测水质的质量不符合预处理后的设定的标准可通过第一回流管路16返回到多介质过滤塔12中再次过滤。

步骤二：预处理后的水依次沿着管路经过第一反渗透装置21、第二反渗透装置22、反渗透水箱23、紫外线杀菌器24、电透析装置25、抛光混床26和二级精密过滤器27进行脱盐处理，能除去99％的细菌颗粒和溶解在水中的有机物，电渗析的原理是在外加直流电场作用下利用阳离子和阴离子交换膜对离子选择性透过，脱盐率可达95％以上，脱盐后的水经过第二水监测器28监测水质，达到设定值后进入下一步，否则通过第二回流管路29返回到第一反渗透装置21中。

步骤三：脱盐后的水依次沿着管路经过超滤水箱31、热交换器32、TOC降解器33和超滤器34进行精处理，超滤器36能除掉直径大于0.1微米的颗粒，0.1微米的颗粒在每毫升中小于5颗，TOC降解器34是利用185nm波长紫外线分解有机碳，最终达到ppt级别的超纯水，制备得到的超纯水电导率小于0.1μs/cm和残余含盐量小于0.3mg/L。

实施例2

本实施例设计一种超纯水制备工艺，包括以下步骤：

(1)预处理：自来水进入多介质过滤塔和活性炭过滤器除去水中较大的颗粒，通过一级精密过滤器去除大于5微米的悬浮颗粒，得到过滤水；

(2)脱盐：过滤水由两个反渗透装置去除1微米以上的颗粒，经过紫外线杀菌器后进入电透析装置电解金属离子和通过抛光混床去离子，在经二级精密过滤器进行0.5微米精密过滤得到纯净水；

(3)精处理：脱盐后的纯净水进入热交换器调节水温后，进行有机物降解，最后通过超滤器超滤得到超纯水。优选地，步骤(1)中，水经过紫外杀菌后，加入阻垢剂，与阻垢剂混合。

步骤(1)中，水经过一级精密过滤器过滤后，加入阻垢剂，与阻垢剂混合；步骤(2)中，两个反渗透装置之间加碱调节水的pH至8.3；步骤(3)中，通过超滤器进行0.1微米精密过滤。

原水水源为上海工业自来水，电导率为620μs/cm，经过上述工艺后，制备得到的超纯水电导率为0.08μs/cm和残余含盐量为0.26mg/L。

原水水源为广州工业自来水，电导率210μs/cm，经过上述工艺后，制备得到的超纯水电导率为0.08μs/cm和残余含盐量为0.26mg/L。

上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种超纯水制备系统，其特征在于，其包括依次连接的预处理系统、脱盐系统和精处理系统，所述的预处理系统包括依次通过管路连接的自来水箱、多介质过滤塔、活性炭过滤器和一级精密过滤器，所述的脱盐系统包括依次通过管路连接的反渗透装置、反渗透水箱、紫外线杀菌器、电透析装置、抛光混床和二级精密过滤器；所述的精处理系统包括依次通过管路连接的超滤水箱、热交换器、TOC降解器和超滤器。

2.根据权利要求1所述的超纯水制备系统，其特征在于，所述的一级精密过滤器下游设有第一水质监测器和第一回流管路，第一回流管路的出水端通过过渡水箱与多介质过滤塔连接。

3.根据权利要求1所述的超纯水制备系统，其特征在于，所述的二级精密过滤器下游设有第二水监测器和第二回流管路，第二回流管路的出水端通过过渡水箱与反渗透装置的上游连接。

4.根据权利要求1所述的超纯水制备系统，其特征在于，所述的超滤器下游设有第三水质监测器和第三回流管路，所述的第三回流管路的出水端通过过渡水箱与超滤水箱连接。

5.根据权利要求1所述的超纯水制备系统，其特征在于，所述的反渗透装置包括第一反渗装置和第二反渗透装置，第一反渗装置和第二反渗透装置之间设有pH调节装置。

6.根据权利要求5所述的超纯水制备系统，其特征在于，所述的自来水箱和多介质过滤塔之间通过设有增压泵，所述的第一反渗透装置的上游和第二反渗透装置的上游分别设有高压泵。

7.一种使用权利要求1-6所述超纯水制备系统制备超纯水的工艺，其特征在于，其包括以下步骤:

(1)预处理：自来水进入多介质过滤塔和活性炭过滤器除去水中较大的颗粒，通过一级精密过滤器去除大于5微米的悬浮颗粒，得到过滤水；

(2)脱盐：过滤水由两个反渗透装置去除1微米以上的颗粒，经过紫外线杀菌器后进入电透析装置电解金属离子和通过抛光混床去离子，在经二级精密过滤器进行0.5微米精密过滤得到纯净水；

(3)精处理：脱盐后的纯净水进入热交换器调节水温后，进行有机物降解，最后通过超滤器超滤得到超纯水。

8.根据权利要求7所述的制备超纯水的工艺，其特征在于，步骤(1)中，水经过一级精密过滤器过滤后，加入阻垢剂，与阻垢剂混合。

9.根据权利要求7所述的制备超纯水的工艺，其特征在于，步骤(2)中，两个反渗透装置之间加碱调节水的pH至8.3。

10.根据权利要求7所述的制备超纯水的工艺，其特征在于，步骤(3)中，通过超滤器进行0.1微米精密过滤。

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