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在線濃度測量 | 半導(dǎo)體工業(yè)廢水回收與處理中的應(yīng)用

安東帕 2021-08-13 | 閱讀：1043

半導(dǎo)體行業(yè)中廢水中溶解氨的去除是通過氨與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨原理來進(jìn)行的。結(jié)合測量的pH值進(jìn)行在線密度測量，可以實(shí)時(shí)控制廢水處理工藝，并保證維持立法限制。

半導(dǎo)體行業(yè)中使用的工藝化學(xué)品通常會(huì)含有諸如NH₃，H₂S或NOx之類的溶解氣體，在釋放到市政廢水系統(tǒng)之前必須進(jìn)行處理。對于氨水（NH₃），廢水排放標(biāo)準(zhǔn)必須低于一定限值。InGaN 芯片的 EPI 工藝在很大程度上污染了氨水。為了避免罰款，必須從廢水中去除溶解的氨。由于NH₃的高溶解度，因此不能像CO₂或O₂那樣使用吹掃氣 - 真空組合進(jìn)行去除?，F(xiàn)代水處理采用“膜接觸”技術(shù)。

去除NH₃的膜接觸技術(shù)通過添加硫酸（H₂SO₄）起作用。H₂SO₄立即與廢水中的氨反應(yīng)生成硫酸銨（NH₄）₂SO₄。氨與硫酸化學(xué)反應(yīng)生成硫酸銨的方程式：

2NH₃ + H₂SO₄ →（NH₄）₂SO₄

NH₃可以高效地從廢水中去除，而添加化學(xué)藥品不會(huì)額外污染廢水。

圖 1：跨膜化學(xué)吸附

如圖1所示，廢水不與硫酸直接接觸。為了避免添加的化學(xué)物質(zhì)混合，在廢水和酸之間設(shè)置了膜。

帶有氨的廢水流過膜外部的殼側(cè)。硫酸在管腔側(cè)循環(huán)。氨穿過膜并與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨（NH₄）₂SO₄，其在酸回路中積累。去除銨后，廢水流入污水系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理。生成的硫酸銨將從液體中分離出來并出售作進(jìn)一步處理。

控制硫酸銨負(fù)荷

通過增加硫酸銨，增加了液體的密度。在線密度傳感器每秒測量一次當(dāng)前密度。pH計(jì)可用于其他控制，如果H₂SO₄回路被硫酸銨飽和，則無法從廢水中吸收額外的氨。因此，通常會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)2儲(chǔ)罐系統(tǒng)（圖 2）。當(dāng)一個(gè)儲(chǔ)罐運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)儲(chǔ)罐處于等待（空閑）位置。在操作罐中達(dá)到一定的密度上限后，該工藝將切換到另一個(gè)罐。將已用完的飽和（NH₄）₂SO₄濃度的容器倒空至40％的水平，然后添加新鮮的H₂SO₄。

圖 2：將廢水中的氨減少到法定限值

用于工藝控制的在線密度傳感器L-Dens 7400版本TAN。鉭在所有溫度和濃度下均耐硫酸和硫酸銨。

應(yīng)用場合和優(yōu)勢

如果從廢水中去除氨氣足夠有效，則會(huì)立即顯示密度測量值與pH值測量值。如果由于某種原因硫酸濃度太低（pH 計(jì)）或硫酸銨濃度太高（濃度傳感器），則可以將用完的操作罐切換為準(zhǔn)備好的閑置罐。由于被測液體由3種成分組成，因此不能僅使用密度測量來進(jìn)行單個(gè)物質(zhì)的濃度測量。

通過經(jīng)驗(yàn)和密度知識(shí)，可以確定膜脫氣機(jī)的活性。

測量范圍/精度：