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Como tratar as águas residuais de semicondutores: segregação, tratamento químico e reutilização da água
As águas residuais de semicondutores não são um tipo único de águas residuais industriais.Águas residuais orgânicas, águas residuais de lodo CMP e águas residuais que contenham cobre, níquel ou outros metais.
Estes fluxos têm propriedades químicas diferentes e não devem ser tratados com um processo de tratamento universal.
Começar com o processo de produção
Antes de conceber ou otimizar um sistema de tratamento de águas residuais, os operadores devem identificar a fonte de produção, a composição química e o impacto a jusante de cada fluxo de águas residuais.
Fonte e Química
- Qual processo de fabrico gera as águas residuais
- Que produtos químicos são utilizados nesse processo
- Se o fluxo contém agentes complexantes
Estabilidade do processo
- Se as águas residuais flutuam entre os lotes de produção
- Que contaminantes afectam os sistemas a jusante
Recuperação e reutilização
- Se os materiais valiosos podem ser recuperados
- Se a água tratada pode ser reutilizada
Classificação recomendada das águas residuais de semicondutores
Um sistema prático de classificação separa as águas residuais em função dos seus contaminantes dominantes e do mecanismo de tratamento necessário.
| Fluxo de águas residuais | Contaminantes típicos | Abordagem comum de tratamento |
|---|---|---|
| Águas residuais fluoradas | Iões, ácidos e precipitados finos de flúor | Precipitação, coagulação e floculação de sal de cálcio |
| Águas residuais ácidas e alcalinas | Ácidos minerais, álcalis e sais dissolvidos | Equalização e neutralização |
| Águas residuais de amônia | Amônia, compostos nitrogenados e alcalinos | Estripagem, remoção biológica de azoto ou tratamento combinado |
| Águas residuais orgânicas | Fotoresistentes, desenvolvedores, solventes e tensioativos | Pré-tratamento físico-químico e tratamento biológico |
| Águas residuais da CMP | Silicio, alumina, ceria, partículas metálicas e produtos químicos de polimento | Coagulação, floculação, clarificação e filtração |
| Águas residuais de metais pesados | De aço inoxidável | Precipitação química, captura de metais ou troca de íons |
| Água para enxaguar de baixa contaminação | Sólidos em baixa suspensão e contaminantes dissolvidos | Tratamento por membrana e reutilização da água |
Tratamento de águas residuais com flúor
As águas residuais que contêm flúor são um dos fluxos mais comuns na fabricação de wafers.
Pode ser adicionado hidróxido de cálcio, cloreto de cálcio ou outros reagentes à base de cálcio para converter o flúor dissolvido em precipitados de flúor de cálcio.
No entanto, as partículas de fluoreto de cálcio recém-formadas podem ser pequenas e difíceis de depositar.
Princípio fundamental de funcionamento
O pH e a dosagem química ideais devem ser confirmados através de ensaios, uma vez que a composição das águas residuais pode variar entre as linhas de produção.
CMP Tratamento de águas residuais
As águas residuais CMP contêm partículas abrasivas extremamente finas, como sílica, alumina ou óxido de cério.
Neutralização da carga
Um coagulante catiónico pode reduzir a repulsão de partículas e desestabilizar a suspensão.
- PolyDADMAC
- Polyamina
- Cloreto de polialumínio
- Outros coagulantes inorgânicos ou orgânicos
Formação de flocos
Após a desestabilização, a poliacrilamida pode unir as partículas finas e formar flocos maiores que se acumulam ou flutuam mais facilmente.
A mistura forte é normalmente usada para dispersar o coagulante, enquanto a mistura mais lenta permite que os flocos cresçam sem serem quebrados.
Tratamento de águas residuais de metais pesados
As águas residuais de metais pesados podem conter cobre, níquel, zinco ou outros metais provenientes dos processos de revestimento, gravação, embalagem e substrato IC.
O tratamento convencional geralmente envolve ajustar o pH para que os metais dissolvidos formem hidroxidos insolúveis.
Por que a precipitação convencional pode falhar
O EDTA, a amônia, o citrato ou outros agentes complexantes podem manter os metais dissolvidos e reduzir a eficiência da precipitação.
Outras opções de tratamento
- Fragmentação ou enfraquecimento de complexos metálicos
- Agentes de captura de metais pesados especializados
- Precipitação à base de sulfeto
- Troca iônica ou adsorção selectiva
- Concentração na membrana
- Tecnologias de recuperação de metais
Tratamento de águas residuais com ácido, alcalino e amônia
Águas residuais ácidas e alcalinas
As águas residuais ácidas e alcalinas são geralmente tratadas através de equalização e neutralização.
A neutralização deve ser efectuada gradualmente, com uma mistura adequada, exceder o pH alvo pode aumentar o consumo químico e pode redissolver certos contaminantes.
Por que importa controlar o pH
- Precipitação de metais
- Eliminação de fluoreto
- Eficiência da coagulação
- Desempenho dos polímeros
- Estabilidade do tratamento biológico
Águas residuais de amônia-nitrogénio
As concentrações baixas a moderadas podem ser tratadas biologicamente através de nitrificação e denitrificação.
O pH estável, a alcalinidade, a temperatura e o oxigénio dissolvido são importantes.
Tratamento de águas residuais orgânicas
As águas residuais orgânicas semicondutoras podem conter:
- Resíduos fotoresistentes
- Desenvolvedores
- Solventes
- Substâncias tensioativas
- Produtos químicos de limpeza
- Alcool isopropílico
- Outros compostos orgânicos dissolvidos
Seleção de Tratamentos
As águas residuais biodegradáveis podem ser tratadas através de processos biológicos após equalização e ajuste do pH.
Os fluxos que contenham altas concentrações de solventes, compostos tóxicos ou substâncias orgânicas pouco biodegradáveis podem exigir pré-tratamento físico-químico, oxidação avançada ou recuperação separada.
Os coagulantes podem ajudar a remover a matéria orgânica coloidal e parcialmente insolúvel, mas não se deve esperar que eliminem todos os contaminantes orgânicos dissolvidos.
Desaguamento de lama
O tratamento de águas residuais por semicondutores pode produzir lamas que contenham fluoreto de cálcio, hidroxidos metálicos, partículas de CMP, precipitados de coagulantes inorgânicos e sólidos biológicos.
Equipamento típico de desidratação
- Pressas de filtragem
- Máquinas de filtragem por correia
- Centrífugas
- Máquinas de secar
Objetivo de selecção de polímeros
A poliacrilamida catiónica ou aniónica pode ser selecionada em função da composição da lama e do equipamento de desidratamento.
O produto correto deve fornecer flocos fortes, filtrado transparente, drenagem mais rápida e umidade de lama menor.
Oportunidades de reutilização da água
Não todas as águas residuais de semicondutores devem ser direcionadas para o mesmo sistema de descarga final.
Pré-tratamento
Clarificação, filtragem multimédia ou filtragem por cartucho.
Separação da membrana
Ultrafiltração e osmose reversa.
Polir avançado
Poluição avançada, desinfecção ou oxidação, se necessário.
Reutilização potencial
Torres de arrefecimento, depuradores, limpeza de instalações, sistemas de serviços públicos ou água de alimentação para purificação ulterior.
Seleção de produtos químicos para tratamento de água
A selecção química deve ter em conta o objectivo do tratamento completo e não o preço por quilo.
A Bluwat Chemicals pode fornecer diferentes graus de agentes de captura de PAC, PolyDADMAC, poliamina, poliacrilamida e metais pesados para avaliação laboratorial.
Procedimento de ensaio recomendado no frasco
Um ensaio em frasco de laboratório pode ajudar a identificar a combinação química mais eficaz para cada fluxo de águas residuais separadas.
Bluwat Soluções químicas para águas residuais de semicondutores
Cloreto de polialumínio
Utilizado para coagulação, remoção de sólidos em suspensão, clarificação e tratamento de determinados fluxos de águas residuais com flúor ou CMP.
PolyDADMAC
Coagulante orgânico catiônico de alta carga utilizado para a neutralização de carga, desestabilização e clarificação de partículas finas.
Polyamina
Adequado à coagulação e à remoção de certos contaminantes coloidais ou orgânicos.
Poliacrilamida
Disponível em tipos aniónicos, catiónicos e não-iónicos para floculação, clarificação, espessamento e desaguamento de lamas.
Agente de captura de metais pesados
Projetados para suportar a remoção de cobre, níquel e outros metais pesados, em especial quando a precipitação convencional por si só não é suficiente.
Desespumante
Utilizado para controlar a espuma em tanques de equalização, unidades de tratamento biológico e outros processos de águas residuais.
Conclusão
O tratamento eficaz das águas residuais por semicondutores depende da ligação entre produção e gestão da água.
O fluoreto, as partículas de CMP, os poluentes orgânicos, a amônia e os metais pesados comportam-se de forma diferente e exigem diferentes estratégias de tratamento.A recolha separada pode reduzir o consumo de produtos químicos, melhorar a estabilidade do tratamento, apoiar a recuperação dos recursos e criar mais oportunidades de reutilização da água.
A Bluwat Chemicals apoia projetos de tratamento de águas residuais por meio de semicondutores através da seleção química, testes de amostras e otimização de dosagem para águas residuais industriais desafiadoras.