超纯水硼分析仪在优化EDI功率设置和性能时的应用

概述

全球众多的半导体超纯水（UPW，Ultrapure Water）系统在清除污染物时，电除盐（EDI，Electrodeionization）是不可或缺的重要工艺步骤。EDI技术利用离子交换（IX，Ion Exchange）树脂、离子渗透膜和高电位，持续清除超纯水中的离子污染物，同时在EDI模块中再生出可用树脂。对出水进行实时在线监测，可以确保超纯水质量、正确控制EDI电压、最大限度地提高工厂运营效率。

在EDI模块中施加电压，产生极性电场，使离子穿过交换树脂层和离子渗透膜。在EDI模块的离子交换层中，树脂捕获离子，产生不含离子的超纯水，同时电位持续再生出可用树脂。因此，EDI系统在日常运行中需要消耗大量电能。

实时监测EDI出水

我们在研究EDI性能时，使用精确的在线型工艺监测仪器，实时表征了EDI功率的不同设置对EDI出水中的硼、硅、电导率值的影响¹。研究发现，较高的功率设置可以更有效地去除硼和硅。但由于EDI电压会促进形成离子形态的溶解二氧化碳，因此EDI电压会提高超纯水的净电导率值。

过高的EDI功率除了增加能源成本外，还会降低超纯水质量。因此，确定EDI系统的最佳功率设置，对于确保超纯水质量和降低工厂运营成本来说至关重要。

总的来说，EDI出水质量取决于给水质量、树脂效率、EDI功率。随着时间推移，给水中的污染物含量和树脂效率都会发生变化，因此只有对EDI功率进行最佳调控，才能保持工艺性能和水质稳定。为了正确控制EDI功率设置，必须监测EDI出水中的污染物，这一点至关重要，能够帮助用户在能耗和运营成本方面实现最佳效益。

图1是在实际应用中EDI功率与出水中的硼、二氧化硅、电导率值之间的数据关系。

图 1：EDI模块功率与硼、二氧化硅、

电导率值之间的关系¹

在本研究中，半导体厂为了追踪关键污染物的浓度和总体超纯水质量，使用Sievers在线型超纯水（UPW）硼分析仪持续监测EDI出水中的动态硼浓度。监测数据显示，EDI功率与水的纯度呈正相关，且在电压改变之后，污染物浓度需要一周或更长时间才能稳定下来。半导体厂控制了污染物的清除效率，并通过实时在线监测来不断调整EDI功率，最大限度地降低了工厂运营能耗。

Sievers Boron Ultra

在线型超纯水（UPW）硼分析仪

Sievers Boron Ultra在线型超纯水硼分析仪是当前超纯水质量管理的最重要的基础设备。此款分析仪提供无与伦比的实时检测功能，帮助生产厂主动管理离子交换工艺，预防离子污染事件，保护下游工艺，提高产品产量。此款分析仪采用先进技术，能够帮助用户作出更正确的工艺决策，确保最佳水质和工艺效率。

Sievers Boron Ultra在线超纯水硼分析仪

检测范围：0.010-100 ppb B

1. "Improving a High-Purity Water System by Advanced Analytical Techniques," Ultrapure Water Journal, 下载网址：ultrapurewater.com/articles/misc/improving-a-high-purity-water-system-by-advanced-analytical-techniques