अर्धचालक अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया

इलेक्ट्रॉनिक सूचना प्रौद्योगिकी में निरंतर परिवर्तन के साथ,अर्धचालक प्रौद्योगिकी उद्योग तेजी से विकास का "दिल" बन गया है और राष्ट्रीय आर्थिक उत्पादन और जीवन में तेजी से व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैहालांकि, अर्धचालक उद्योग एक उच्च जल खपत वाला उद्योग है। प्रक्रिया विनिर्माण जितना उन्नत होगा, उसकी सतह की स्वच्छता के लिए आवश्यकताएं उतनी ही अधिक होंगी।और जितना अधिक जल खपत और अपशिष्ट जल निकासी.

उदाहरण के लिए, बीजिंग में एक अर्धचालक कंपनी और ताइवान में एक अर्धचालक कंपनी क्रमशः 1346x104m23 और 7000x104m2 पानी का उपभोग करती है, जबकि चीन में प्रति व्यक्ति जल संसाधन 2300m2 है।^,जो कि 250,000 और 1.3 मिलियन की आबादी वाले एक शहर की कुल घरेलू जल खपत के बराबर है।

यदि अर्धचालक विनिर्माण में उत्पन्न अपशिष्ट जल को पुनर्नवीनीकरण किया जाए तो इससे न केवल जल संसाधनों की मांग और उत्पादन लागत में कमी आएगी,लेकिन प्रदूषण के उत्सर्जन और पर्यावरण पर बोझ को भी कम करेंशंकिंग पर्यावरण ने फ्लोरिन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, कार्बनिक पदार्थ, भारी धातु आयनों और एसिड और क्षार युक्त अर्धचालक अपशिष्ट जल की उपचार प्रक्रिया साझा की।साथ ही अर्धचालक अपशिष्ट जल से प्रदूषकों को हटाने में विभिन्न प्रक्रियाओं के फायदे .

अर्धचालक अपशिष्ट जल की विशेषताओं और वर्गीकरण

1.1 अपशिष्ट जल की विशेषताएं

• अत्यधिक धुंधली और जटिल संरचना, जिसमें फ्लोराइड यौगिकों, कार्बनिक पदार्थों, नाइट्रोजन यौगिकों और भारी धातु आयनों जैसे प्रदूषक होते हैं,और इसमें उच्च स्तर की रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी) और बड़ी मात्रा में (सिलिकेट) और (अल्युमिनेट) होता है ।.

(2) मजबूत रंग, उच्च सीओडी, उच्च अस्थिर कार्बनिक यौगिक सामग्री, और भारी धातु आयनों में समृद्ध, विषाक्त कार्बनिक पदार्थ,और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड जैसे संक्षारक पदार्थ अपशिष्ट जल के जैविक अपघटन प्रदर्शन को कम करते हैं, और यह पारंपरिक सक्रिय कीचड़ विधि का उपयोग कर उपचार के लिए उपयुक्त नहीं है।

(3) फ्लोराइड आयन (F^-) और फुल्विक एसिड पदार्थ भारी धातु आयनों के साथ स्थिर परिसर बनाने के लिए प्रतिक्रिया कर सकते हैं, और भारी धातु आयन कार्बनिक पदार्थ, सिलिकेट और अन्य पदार्थों के साथ बातचीत करना आसान है,इसलिए अपशिष्ट जल में प्रदूषक जटिल और विविध हैं.

इसलिए, अपशिष्ट जल की गुणवत्ता के प्रकार के अनुसार प्रक्रिया का चयन करना और उपचार को विचलित करना महत्वपूर्ण है।

1.2अपशिष्ट जलवर्गीकरण और उपचार

1.2.1फ्लोराइड युक्त अपशिष्ट जल का उपचार

अर्धचालक फ्लोराइड युक्त अपशिष्ट जल मुख्य रूप से चिप विनिर्माण प्रक्रिया में प्रसार और सीएमपी प्रक्रियाओं से आता है।फ्लोराइड युक्त अपशिष्ट जल निकासी विधियों के वर्तमान औद्योगिक अनुप्रयोगों में मुख्य रूप से रासायनिक वर्षा शामिल है, अवशोषण, झिल्ली पृथक्करण आदि

चित्र 1 फ्लोराइड युक्त अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया और इसके फायदे और नुकसान

a.रासायनिक वर्षा उच्च सांद्रता वाले फ्लोराइड युक्त अपशिष्ट जल के उपचार के लिए उपयुक्त है। अन्य वर्षाओं की तुलना में, कैल्शियम नमक अपेक्षाकृत सस्ते और^-इस प्रतिक्रिया से अघुलनशील CaF2 उत्पन्न होता है। इसलिए, अर्धचालक उद्योग में फ्लोराइड युक्त अपशिष्ट जल में कैल्शियम नमक वर्षा विधि का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

b. दो अवशोषण विधियां हैंः प्रत्यक्ष अवशोषण और इलेक्ट्रोसॉर्प्शन। इलेक्ट्रोसॉर्प्शन, जिसे कैपेसिटिव डीआयनिकेशन तकनीक के रूप में भी जाना जाता है,एक ऐसी विधि है जिसमें अपशिष्ट जल में आयनों और आवेशित कणों को अवशोषित करने के लिए आवेशित इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, ताकि प्रदूषणकारी पदार्थों को समृद्ध किया जा सके और इलेक्ट्रोड की सतह पर केंद्रित किया जा सके ताकि पानी की शुद्धिकरण के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सके।जैसे सक्रिय कार्बन और मिट्टी, कम अवशोषण क्षमता, खराब चयनात्मकता, पर्यावरण के लिए द्वितीयक प्रदूषण और खराब अपशिष्ट गुणवत्ता जैसी समस्याएं हैं।

झिल्ली पृथक्करण विधियों में मुख्य रूप से इलेक्ट्रोडायलिसिस और रिवर्स ऑस्मोसिस शामिल हैं।इलेक्ट्रोडायलिसिस विद्युतों का उपयोग एक संभावित अंतर उत्पन्न करने के लिए चयनात्मक पारगम्य झिल्ली के दोनों ओर एक धारा लागू करने के लिए हैरिवर्स ऑस्मोसिस में झिल्ली के दोनों ओर के दबाव अंतर का उपयोग पानी के अणुओं और एफ को छानने के लिए किया जाता है।^{- विधि}अलग होने का।

1.2.2नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल का उपचार

नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल मुख्य रूप से एमोनिया पानी और एमोनिया फ्लोराइड से आता है जो उत्कीर्णन प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है, और मुख्य रूप से एमोनिया नाइट्रोजन के रूप में मौजूद है। वर्तमान में,अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल के मुख्य उपचार विधियों में वायु निकासी शामिल है।अवशोषण, तटस्थता, ब्रेकपॉइंट क्लोरीनेशन, जैविक विधि आदि।

चित्र 2 अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया और इसके फायदे और नुकसान

a.दोनों प्रकार के स्ट्रिपिंग तरीके हैंः एयर स्ट्रिपिंग और स्टीम स्ट्रिपिंग। एयर स्ट्रिपिंग की तुलना में, स्टीम स्ट्रिपिंग में अमोनिया नाइट्रोजन हटाने की दर अधिक है, जो 90% से अधिक तक पहुंच सकती है।और उच्च सांद्रता वाले अपशिष्ट जल के लिए उपयुक्त है .

b.एडसॉर्प्शन विधि आम तौर पर केवल कम सांद्रता वाले अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल पर लागू होती है। उच्च सांद्रता वाले अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल में,यह अक्सर गहरी denitrification उपचार करने के लिए अन्य प्रक्रियाओं के साथ समन्वित किया जाता है .

c.ब्रेकपॉइंट क्लोरीनेशन denitrification प्रक्रिया का उपयोग एक एकल denitrification प्रक्रिया या एक denitrification प्रक्रिया के गहरे उपचार के लिए किया जा सकता है।

1.2.3फास्फोरस युक्त अपशिष्ट जल का उपचार

मुख्य रूप से उत्पादन प्रक्रिया में एल्यूमीनियम उत्कीर्णन तरल से आता है। यह PO43 के रूप में मौजूद है^-फास्फोरस युक्त अपशिष्ट जल के उपचार के तरीकों में रासायनिक अवशोषण, जैविक विधि, अवशोषण विधि, क्रिस्टलीकरण विधि और आयन विनिमय विधि शामिल हैं।

चित्र 3 फास्फोरस युक्त अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया और इसके फायदे और नुकसान

(१) पारंपरिक अनुसूचक पदार्थों में उच्च प्रतिस्थापन लागत और कम अनुसूचक क्षमता जैसी समस्याएं हैं। हाल ही में,कई विद्वानों ने कम लागत वाले औद्योगिक कचरे को रासायनिक रूप से संशोधित करके उच्च प्रदर्शन वाले अवशोषक तैयार किए हैं।.

(२) रासायनिक वर्षा की तुलना में, क्रिस्टलीकरण वर्षा द्वारा उत्पादित वर्षा का उच्च माध्यमिक उपयोग मूल्य है और इसका उपयोग पौधों के उर्वरक के रूप में किया जा सकता है।यह फास्फोरस के लिए भी अच्छा निष्कर्षण प्रदर्शन दिखा सकता है.

1.2.4कार्बनिक अपशिष्ट जल का उपचार

और उत्पादन में सीएमपी प्रक्रिया, और मुख्य रूप से उच्च सीओडी और कम जैवविघटनशीलता के साथ आइसोप्रोपाइल अल्कोहल, प्रोपिलिन ग्लाइकोल मोनोमेथिल ईथर एसीटेट, एसीटोन, एक्सिलिन, आदि जैसे विलायक शामिल हैं।वर्तमान में, कार्बनिक अपशिष्ट जल के मुख्य उपचार विधियों में जैविक विधियां और उन्नत ऑक्सीकरण विधियां शामिल हैं।

(1) अपशिष्ट जल के उपचार के लिए अक्सर जैव अभिकर्मकों तथा रासायनिक और जैविक संयोजन विधियों का प्रयोग किया जाता है।

2) उन्नत ऑक्सीकरण उपचार (एओपी) प्रक्रिया को अपने तेज ऑक्सीकरण दर और उच्च खनिजकरण दक्षता के कारण कार्बनिक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए सबसे अच्छी विधि माना जाता है।

चित्र 4 कार्बनिक अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया और इसके फायदे और नुकसान

1.2.5भारी धातुओं के अपशिष्ट जल का उपचार

अर्धचालकों में भारी धातु अपशिष्ट जल मुख्य रूप से इलेक्ट्रोकेमिकल प्लेटिंग (ईसीपी) और सीएमपी प्रक्रियाओं से आता है, मुख्य रूप से तांबा और कोबाल्ट,जो मुख्य रूप से केलेटिंग एजेंटों द्वारा गठित परिसरों के रूप में मौजूद हैंजटिल भारी धातु अपशिष्ट जल के मुख्य उपचार विधियों में अवशोषण, रासायनिक वर्षा, आयन विनिमय, ऑक्सीकरण-कटौती आदि शामिल हैं।

चित्र 5 भारी धातु अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया और इसके फायदे और नुकसान

(१) चेलेट अवशोषण भारी धातुओं के साथ अघुलनशील नमक बनाने के लिए भारी धातुओं के केलेटिंग एजेंटों (जैसे अमीनो और डिथियोकार्बॉक्सिल समूह) का उपयोग करके भारी धातुओं को हटाने की एक विधि है।

(२) उन्नत ऑक्सीकरण विधि में भारी धातु आयनों और लिगैंड में कुछ कार्यात्मक समूहों के बीच मजबूत रासायनिक बंधन को नष्ट करने के लिए भारी धातु आयनों को मुक्त करने के लिए मजबूत ऑक्सीकरण मुक्त कणों का उपयोग किया जाता है.

(३) अवशोषण विधियों में भारी धातुओं और कार्बनिक एसिड और भारी धातु निष्कर्षण को सह-हटाना शामिल है।कार्बनिक एसिड को-रिमूवल तकनीक अपशिष्ट जल से प्रदूषकों को निकालने की एक प्रक्रिया है।.

1.2.6अम्लीय और क्षारीय अपशिष्ट जल उपचार

अर्धचालक विनिर्माण प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में अम्लीय या क्षारीय पदार्थों का उत्सर्जन होगा, जिससे अपशिष्ट जल का पीएच मान बहुत कम या बहुत अधिक हो जाएगा,जो पर्यावरण को नुकसान पहुंचाना आसान है।वर्तमान में, इस प्रकार के अपशिष्ट जल के उपचार में आमतौर पर पीएच मूल्य को समायोजित करने के लिए तीन-चरण तटस्थता प्रौद्योगिकी को अपनाया जाता है। मूल्य 6.0-7.5 रियर उत्सर्जन है।

अर्धचालक उद्योग एक उच्च जल खपत उद्योग है, और अपशिष्ट जल का पुनर्चक्रण अर्धचालक उद्योग में जल संकट को हल करने का एक प्रभावी तरीका है।लागत और तकनीकी मुद्दों के कारण , अपेक्षाकृत अच्छी जल गुणवत्ता वाले अपशिष्ट जल को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, जबकि अपेक्षाकृत जटिल जल गुणवत्ता वाले अपशिष्ट जल को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।