超纯水制备系统

高频科技是一家专注于芯片领域的超纯水系统供应商，立足于超纯工艺能力，不断探索超纯水的绝对程度，公司通过超高纯水纯化技术，深度去除水中的离子、总有机碳、溶解氧等各项杂质，并结合原水水质因地制宜设计适当的工艺组合，不断提升超纯水系统的应用效率，使产水水质接近绝对纯度，其纯度可达99.9999999999%（ppt 级别——万亿分之一）。

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　　高频科技是一家聚焦于芯片制造等电子核心产业的超纯水系统供应商，覆盖超纯水的制备、储运、收集、处理、回用各个环节，能够保障下游客户生产全阶段的超纯水需求。

半导体超纯水指标要求极高

纯水制备系统工艺非常复杂

涉及多门专业学科：

物理、化学、光化学、机械、空气动力学、流体力学等。

使用多种工艺技术：

多介质过滤、活性炭吸附、离子交换、反渗透膜、紫外线杀菌、紫外线TOC去除、电渗析、超滤、纳滤、真空脱气塔、膜脱气等。

　　公司专注于超纯水领域，组建资深的技术团队，经过持续研发投入与工艺探索，公司超纯水系统制备的超纯水纯度可达ppt 级别，离子含量仅万亿分之一，打破了境外厂商对国内超纯水系统高端市场的垄断。公司是国内极少数能够在芯片领域提供超纯水系统的企业，亦是国内首家具备12英寸14nm芯片产线超纯水制备能力的系统供应商。

　　超纯水的制备是将水中杂质几乎全部去除的过程，水中含有的杂质通常包括颗粒物、电解质、有机物、微生物和溶解气体等，超纯水的制备通过多道处理工序，将市政供水最终提纯为符合芯片生产使用标准的超纯水。一般而言，超纯水制备系统进一步细分为3个子系统，分别为预处理、初级处理与抛光。

A 预处理系统

　　预处理系统是根据客户原水水质、系统规模而设计第一级制水系统，其主要功能为去除水中大于5nm以上的颗粒物，包扩氧化物、有机物、初级离子等，并软化硬度，以减轻后续处理单元的负荷，保证整体水处理系统稳定、高效运行。典型的预处理系统主要运用了过滤、离子交换、UV照射、反渗透等工艺，具体情况如下：

处理工艺	技术要点
过滤	预处理系统通过多介质过滤器（MMF）、活性炭过滤器（ACF）等设备实现颗粒、氧化物和部分有机物的去除，多介质过滤器的运行参考污泥密度指数仪（SDI仪表）的检测，活性炭过滤器的运行以余氯表检测参数为依据。滤料技术规格的选择、用量以及滤速控制是过滤效果达到的关键。
离子交换	预处理阶段的离子交换一般通过阳离子交换床-二氧化碳脱气装置-阴离子交换床（2B3T）加以实现，该装置是预处理阶段第一级的除盐装置，上游来水通过一系列填充了阴阳离子树脂的压力容器，从而将自来水中大部分的离子置换到离子交换树脂本体，失效后的离子交换树脂通过酸碱再生重新恢复交换能力，从而保证系统的连续运行。二氧化碳脱气装置的功能是去除阳离子交换床在运行过程中产生的氢离子（H⁺）与水中的碳酸根（CO₃^2-）和碳酸氢根离子（HCO₃^-）反应产生的二氧化碳（CO₂）气体，从而降低阴离子交换床的负荷，保证最终出水的稳定连续。离子交换的关键点在于根据原水中阴阳离子分布特点，选择适当的床型和运行时间，从而在运行效率和运行成本中找出平衡。
UV照射	UV照射主要通过254nm紫外线发生装置，利用紫外线能够抑制细菌生长的特性，消除水中各类影响后续装置运行的微生物，进一步保证后续装置免受微生物污染的潜在风险。UV照射的要点在于结合水质的具体参数，控制紫外光的强度和曝光时间。
反渗透	反渗透是以反渗透膜，压力容器，管道，仪表等依据一定的设计原则组合的装置，其根本原理是根据膜的选择透过原理，用压力将水中离子和水分子隔离在膜的两侧，从而实现在膜的浓水侧将水中离子的浓缩，在淡水侧实现进一步去离子的功能。反渗透技术在很大程度上延长了后续去离子装置的使用寿命，节约了大量的化学品消耗。

B 初级处理系统

　　初级处理系统的作用是在水进入最终的抛光阶段前，进一步改善水质，使水中的有机物、颗粒物及特定溶质等指标达到或接近最终超纯水的水质要求。初级处理系统运用的工艺主要包括UV照射、混床离子交换、膜脱气等。经过初级处理后，水质已能够达到较高纯度，初级处理环节的各道工序具体情况如下：

处理工艺	技术要点
UV照射	初级处理系统中，UV照射的主要目的是进行总有机碳（TOC）去除，TOC UV是通过185nm的紫外线能量和分解水分子产生的羟基（-OH）将有机物分解成二氧化碳和水分子，从而将有机物从水中剥离去除。UV照射的要点在于结合水质的具体参数，控制紫外光的强度和曝光时间。
混床离子交换	初级处理系统中的离子交换主要通过混床加以实现，混床是填充了阴阳离子的压力容器，其主要功能是通过阴阳离子树脂的置换功能，进一步将水中离子与树脂基团上的H⁺和OH^-发生置换，从而将阴阳离子吸附在树脂上，置换出来的H⁺和OH^-结合成H₂O，形成更进一步纯化的去离子水，此时水质通常已经达到18兆欧以上。失效后的树脂通过酸碱的再生步骤重新恢复交换能力。
膜脱气	脱氧膜是一种具有特殊空隙的膜，膜表面的特性使得水中气体分子（O₂）可以透过膜而水分子不能，从而实现水中氧气和水的分离，通过不同等级的真空度和不同纯度的吹扫气体，利用物理学中的亨利定律和道尔顿定律实现不同痕量的溶解氧浓度。

C 抛光系统

　　超纯水的抛光系统安排于超纯水制备工艺的末端，通过再一次UV照射、混床离子交换、膜脱气，以及精密过滤等手段，实现水质的进一步提高。抛光系统需要用到处理精度更高、纯净级别更高的高品质抛光树脂以及高性能分离膜，实现对水的精制，达到最终恒定温度、恒定压力、恒定水质的目标。并且，因为超纯水的性质非常活跃，无法静态保存，在抛光系统中生成的超纯水需要以不断净化循环的方式来保持其纯净度，直至在用水点被取出。抛光系统的具体处理工艺如下：

处理工艺	技术要点
抛光 UV照射	装置的工作原理同去离子制水阶段的TOC UV，进一步降低超纯水中的TOC含量，满足0.5ppb的目标。
抛光混床离子交换	使用抛弃型离子交换树脂，通过选型和把控过流速度，对上游来水进行最终的离子去除，根据用户不同的水质要求，选择不同的树脂类型，最终满足包括电阻率，以及二氧化硅和硼离子等弱酸离子的管控要求。
抛光膜脱气	功能和原理同初级处理系统中的装置，用在终端是为满足最为严苛的超纯水溶解氧指标的目的。
终端超滤	特殊制造的超滤膜满足去除大于4,000道尔顿截留分子量的颗粒，从而最终实现终端超纯水的颗粒指标的控制。

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