硼是超純水中一種特殊的污染物,在水中主要以硼酸形式存在,其弱電解質特性使常規水處理工藝對硼的去除效率有限。在半導體與光伏行業,硼含量超標會直接影響硅材料的電學性能,因此除硼成為高端超純水系統中不可或缺的工藝環節。
硼在水中的存在形態與pH值密切相關。當pH低于9時,硼主要以不帶電的硼酸分子形式存在,這使得依靠電荷排斥原理的反滲透膜對硼的截留率較低。當pH升高至9以上時,硼酸轉化為帶負電的硼酸根離子,反滲透膜的截留率顯著提升。因此,調節進水pH是提高反滲透除硼效率的常用方法。萊特萊德在部分系統中于二級反滲透進水端投加堿劑,將pH調節至弱堿性范圍,使硼轉化為離子形態,提高二級反滲透對硼的去除率。

EDI電去離子模塊對硼有一定的去除效果,但由于硼酸的弱解離特性,EDI對硼的去除率不如對強電解質離子那樣高。
靶向除硼樹脂是萊特萊德超純水系統中終端除硼的核心技術。除硼樹脂的官能團為鄰苯二酚類或多羥基胺類,可與硼離子形成穩定的五元或六元環絡合物,對硼具有高度選擇性。與普通離子交換樹脂不同,靶向除硼樹脂不受水中其他離子的干擾,在低硼濃度條件下仍能保持較高的吸附容量,可將水中硼含量降至ppt級別。
除硼混床通常與拋光混床協同配置。在半導體超純水系統中,終端精制單元可分為除硼混床與拋光混床兩個串聯單元,水先經過除硼混床去除硼離子,再經過拋光混床去除其他殘余離子,后續出水硼含量可控制在3ppt以下,部分工藝配置可進一步降至1ppt以下。除硼效果的監控依賴實驗室ICP-MS或比色法定期檢測,系統通過監控電阻率、二氧化硅等關聯指標間接判斷除硼單元運行狀態。在南京某半導體企業超純水項目中,系統采用雙級反滲透加EDI加除硼混床加拋光混床的工藝路線,出水硼含量穩定控制在3ppt以下,滿足ASTM D5127 Type E-1.2標準,為芯片生產線提供了可靠的水質保障。

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