半導(dǎo)體行業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),往往被人誤解為“清潔”產(chǎn)業(yè),但事實(shí)上,半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中使用了大量有機(jī)物和無機(jī)物,包括許多有毒有害物質(zhì),對(duì)環(huán)境危害較為嚴(yán)重,如不加以控制,將會(huì)產(chǎn)生較大的環(huán)境污染。一些半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū),如美國(guó)、德國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)等,都針對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)制定了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
上海早于2006年就頒布了《半導(dǎo)體行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/374-2006,),對(duì)于督促企業(yè)采用生產(chǎn)技術(shù)和治理措施,推行清潔生產(chǎn)技術(shù),提高污染控制水平起到了積極作用。其后,江蘇省環(huán)境保護(hù)廳于2015年正式下達(dá)了《江蘇省半導(dǎo)體行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》制定任務(wù),目前正在征求意見中。
半導(dǎo)體行業(yè)中使用的清潔劑、顯影劑、光刻膠、蝕刻液等溶劑,含有大量的有機(jī)物成分。在制程工藝過程中,這些有機(jī)溶劑大部分通過揮發(fā)成為廢氣排放。
半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢氣處理,目前一般采用吸附、焚燒或兩者相結(jié)合的處理方法。吸附是利用多孔性固體吸附劑處理混合氣體,使其中所含的一種或多種組分吸附在固體表面,達(dá)到分離的目的。吸附劑選擇性高,能分開其它過程難以分開的混合物,有效地清除或回收濃度很低的有害物質(zhì),凈化效率高,設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
但是,固體吸附劑的吸附容量小,需要大量的吸附劑,設(shè)備龐大,且吸附后吸附劑需要再生處理,是吸附處理的主要缺點(diǎn)。半導(dǎo)體生產(chǎn)場(chǎng)所揮發(fā)出來的有機(jī)廢氣通過局部排風(fēng)罩收集,經(jīng)管道送至吸附凈化系統(tǒng)。一般采用活性炭作為吸附劑。因?yàn)榛钚蕴渴欠菢O性吸附劑,對(duì)廢氣中水蒸氣的靈敏度不高,且價(jià)格便宜。焚燒的方法也廣泛用于半導(dǎo)體行業(yè)處理各種有機(jī)廢氣,通過熱氧化將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2和H20。同時(shí),焚燒對(duì)處理穩(wěn)定流量和濃度的廢氣也是一種很好的方法。在熱氧化中,有機(jī)廢氣流經(jīng)過加熱,氣相中的有機(jī)物被氧化。為節(jié)省燃料使用,通常還使用熱交換器,回收焚燒產(chǎn)生的熱量對(duì)進(jìn)口氣體進(jìn)行預(yù)熱。對(duì)于處理大流量、低濃度的氣體,通常都要采用這種方法。由于半導(dǎo)體行業(yè)廢氣焚燒會(huì)產(chǎn)生SiO2,且SiO2會(huì)使催化劑鈍化,因此半導(dǎo)體行業(yè)中很少采用接觸氧化的方法。
在廢氣治理方面,半導(dǎo)體行業(yè)酸、堿廢氣一般采用相應(yīng)的堿液吸收和酸液吸收進(jìn)行處理,工藝方法已非常成熟,只要適當(dāng)優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù),能夠滿足本標(biāo)準(zhǔn)的要求。
目前,有機(jī)廢氣處理常用工藝有:吸附法、吸收法、直接燃燒法、催化燃燒法、冷凝法等。吸附法采用活性炭直接吸附,凈化效果好,但是運(yùn)營(yíng)成本會(huì)很高;吸收法適合于溫度低、中高濃度的廢氣;直接燃燒法適合于高濃度、小風(fēng)量廢氣治理;冷凝法適用于成分相對(duì)單一、濃度高、且有回收價(jià)值的有機(jī)廢氣。而對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)低濃度、大風(fēng)量、成分復(fù)雜的有機(jī)廢氣,吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法均不適用,比較適用的是吸附+催化燃燒法。
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