羅門哈斯UP6040混床樹脂型號應用及特性

在半導體廠內(nèi)的超純水處理系統(tǒng)是一龐大的，復雜的系統(tǒng)，并包含了許多不同的單元，而整個系統(tǒng)的功能及設計主要是為了得到極致的超純水。雖然沒有任何單一的單元可以確保最終的采水水質(zhì)，但是終端精制混床是超純水在接觸到半導體芯片前的最后一道化學精制的處理程序，其重要性是不可忽視的。不像對化學物質(zhì)呈現(xiàn)惰性的管路及過濾材料，離子交換樹脂是帶化學性反應的聚合物，所有的待處理水會完全的通過樹脂，因此精制混床樹脂是除去微量化學污染物質(zhì)的最后一道防線。除此之外，這些樹脂絕不能釋出任何物質(zhì)，進而污染到不能間斷的超純水供水系統(tǒng)。因為這些嚴格的條件，終端精制混床樹脂必須是最高的品質(zhì)，且同時必須是正確的被使用的。

與一般的離子交換樹脂應用相比較，交換容量在超純水系統(tǒng)的終端精制混床應用上并不是最主要的因素，因為精制混床的入水水質(zhì)所殘余的不純物，應該已是ppb的范圍。因此終端精制混床樹脂床的設計，是在不超過樹脂的離子交換速率范圍內(nèi)，以最大的流量及最少的床體接觸時間為主要的參考數(shù)據(jù)。

一般而言，精制混床的入水水質(zhì)不純物含量，雖然是相當?shù)牡停珔s具有極大的變異性(例如某周為2ppb，但次周卻為6ppb)，因此，工作交換容量的計算無法單純的以某一數(shù)據(jù)加以表示。實際的終端精制混床的使用壽命是決定在前端處理單元的良窳，而不是樹脂的交換容量。AMBERJET UP6040所使用的陽陰樹脂，是在所有類似相同用途的樹脂中，已被證實具有最高的交換容量。在采水周期中，終端精制混床樹脂會因吸附入水中所含不同種類，如二氧化硅、硼離子、鈉離子及碳酸氫鹽之類等不易去除的離子，而逐漸飽和。除非入水的不純物瞬間出現(xiàn)非常高的濃度，其終結(jié)(指離子的泄漏)是緩慢發(fā)生的。也因此，使用單位必須仔細監(jiān)控終端精制混床的離子泄漏量變化情形，因為這個變化是非常和緩的。在具有良好的設計及操作條件下，經(jīng)驗顯示此終端精制混床樹脂的使用壽命可以超過一年以上。但如在入水離子濃度較高的條件下，樹脂將因較高的負荷而縮短其使用壽命

超純水討論的是兆分之一(ppt)不純物的范圍，在如此的嚴格的要求下，終端精制混床樹脂的設計是沒有任何彈性的。此終端精制混床樹脂的使用必須確保除去所有的不純物，例如前端制程所可能導入的再生劑化學殘余物質(zhì)等。在水力的設計上，必須確保采水周期時水流分布是均勻的，同時壓差及離子交換速率也必須是平衡的。此最終精制的效能，必須是在可信賴的設備及可負擔的（成）考量下被確保的。整個系統(tǒng)必須是精簡的、易操作及不容易故障的。大部份的超純水系統(tǒng)工程師及供貨商會考慮使用不再生型的終端精制混床樹脂來達到上述對最后精制系統(tǒng)的要求。而AMBERJET UP6040正是完全符合這些要求的最佳選擇。在正確的不再生精制器的設計及操作下，AMBERJET UP6040樹脂可以符合成、效能、使用壽命等的要求及最重要的可信賴性。

AMBERJET UP6040是一種專門為了用于最高純度的水處理系統(tǒng)中的終端精制器所設計，制造生產(chǎn)的半導體級混床離子交換樹脂。此預先混合的產(chǎn)品是由依當量平衡比例的高交換容量，完全再生的凝膠型強酸陽樹脂及強堿陰樹脂所組合的。這些樹脂是經(jīng)由羅門哈斯公司專利的噴射制程(jetting process)所生產(chǎn)的具極佳的物理及化學穩(wěn)定性的均一顆粒型樹脂。二種樹脂顆粒大小的分布是經(jīng)過特別設計，以避免當樹脂與水攪拌時，陽陰樹脂因為重力的不同而分離。如此的設計，可確保終端精制塔內(nèi)的混床樹脂是完全混合的，并發(fā)揮最佳的交換平衡效益。均一顆粒的特性使得樹脂加強了混床樹脂的離子交換速率，使得樹脂可操作于較高的采水流量，并達到壓差及純度的最佳平衡點。上述的特點，使得此樹脂可在消耗最少的清洗水情形下，得到最高純度的純水。

AMBERJET UP6040是因應使用于半導體產(chǎn)業(yè)的超純水系統(tǒng)，及其它類似用途的需求，所特殊設計的不再生型終端精制混床樹脂。此樹脂的使用，使得所有種類的離子，如二氧化硅、TOC及次微米顆粒濃度等的泄漏量，進入了新低的紀元。由于為不再生型，此新種類的半導級混床樹脂不會受到再生系統(tǒng)的影響，并可在采水中發(fā)揮最佳的特性。AMBERJET UP6040并不建議用于可再生的混床系統(tǒng)中。

流量是非常重要的設計參數(shù)。對終端精制混床樹脂而言，體積流量不應低于30BV/h (3.8gpm/ft3)。在流量高達50BV/h (6.3gpm/ft3)的操作條件下，也是經(jīng)常所采用的設計，且證明可得到極佳的結(jié)果，在某些系統(tǒng)，所設計的流量更是略高過此數(shù)據(jù)。因此最佳流量的設計是由具經(jīng)驗的超純水處理系統(tǒng)制造商，依系統(tǒng)的供水純度要求及工程參數(shù)之間，折衷權衡后所獲得的選擇。而AMBERJET UP6040可以滿足這些設計中，對終端精制混床樹脂的所有要求。流量同時是決定壓差的主要參數(shù)，AMBERJET UP6040在一般建議流量參數(shù)間的壓差情形。

TOC

在AMBERJET UP6040的制造過程中，已嚴格的控制并減少從樹脂內(nèi)所釋放出的TOC總量。雖然使用了純凈的、預先混合及不易分離的超純水等級的離子交換樹脂，以得到最少的TOC泄漏量，但是由于儲存、運送、樹脂的拿取及加載桶槽等程序，仍會造成采水初期短暫的TOC泄漏釋出。在適切的儲存及正確的樹脂拿取及加載程序下，此TOC的釋放并不會持續(xù)太久的時間。大部份的情形下，AMBERJET UP6040可在6個小時的清洗時間內(nèi)，將TOC的泄漏量減少至1.0ppb以內(nèi)。

然而終端精制混床的TOC泄漏量基線，并不只是決定于樹脂的純凈程度，且同時受到整個系統(tǒng)的設計及效能所影響?？v使AMBERJET UP6040是無比的純凈，它仍然無法除去非離子性的有機物質(zhì)。因此，終端精制混床的效果是由樹脂的純凈度及置于精制混床前的有機物氧化單元(如紫外線束UV light等)的效能所綜合得到的。紫外線束必須將水中的有機物質(zhì)，加以氧化使其成為帶負電價的離子，然后后續(xù)單元的混床才能將其吸附去除。為了使精制混床發(fā)揮TOC的去除效果，前置的紫外線設備必須是正確的設計、保養(yǎng)并不得過載操作的。

同時必須注意，所有氧化有機物質(zhì)的設備單元，也會在超純水流程中產(chǎn)生氧化物質(zhì)。這些如氧(O2)、臭氧(O3)，過氧化氫(H2O2)及如羥基等的自由基，在具極高能量的紫外線設備中，甚至可經(jīng)由直接的接觸而產(chǎn)生。因此，在整體系統(tǒng)的設計上，必須小心注意并應盡量減少這些氧化物質(zhì)進入到終端精制混床內(nèi)。這些氧化物質(zhì)會氧化混床樹脂，并造成化學特性的變化。遭氧化的樹脂初期會呈現(xiàn)離子交換速率的衰退，并逐漸的釋放少量的TOC。如果氧化情形變的很嚴重時，TOC將會開始大量的泄漏，甚至于樹脂的顆粒碎片都可能被排出于桶槽。雖然AMBERJET UP6040已經(jīng)選用了具抗氧化性的樹脂，但它們并不是絕對的抗拒氧化，也因此長時間的曝露在氧化物質(zhì)的環(huán)境下，樹脂的有效壽命將會減短。

離子的泄漏

AMBERJET UP6040及其組成樹脂均經(jīng)過后處理程序，充份的再生，以確保對各種的離子種類而言，均為最少的離子泄漏量。這些氫型及氫氧型樹脂均具最高的再生比率，在經(jīng)過獨立的實驗室檢測AMBERJET UP6040的采水水質(zhì)，所有的離子種類濃度之低，已超過該實驗室的檢測能力，因此所有的檢測數(shù)據(jù)均為空白。該實驗室的檢測基線泄漏量，大部份的離子種類均為個位數(shù)的兆分之1(ppt)。而在如此低范圍的離子層析分析(ion chromatography analysis)下，，AMBERJET UP6040的二氧化硅泄漏量通常是低于50ppt。在實際使用上，類似或更低的數(shù)據(jù)是常見的。然而我們?nèi)匀槐仨殢娬{(diào)對超純水的規(guī)范而言，樹脂的實際效能仍然是視個別單元的設計、安裝及操作而有所不同。因此雖然在樹脂的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中,樹脂的純凈程度是如何的被強調(diào)，想依此系統(tǒng)中的單獨一個樹脂單元，即給予保證整個水處理系統(tǒng)的最終產(chǎn)水純度郄是不可能的。但AMBERJET UP6040已然表現(xiàn)了在超純水處理系統(tǒng)中的最佳效能，也保證此樹脂不會限制了整體系統(tǒng)的功效。

顆粒泄漏

AMBERJET UP6040是用于超純水系統(tǒng)中第一個減少顆粒泄漏量的樹脂，其概念與多年來描述樹脂的顆粒大小及細微粒(fines)的定義是有所不同的，而是與樹脂表面上次微米(sub-micron)的細小顆粒有關。這對樹脂的制造而言，是一個相當新的概念，因為必須讓樹脂表面保持非常的平滑、干凈，同時防止因樹脂的相互磨擦，所造成的剝落情形。在此概念下，AMBERJET UP6040的組成陽陰樹脂，在顆粒聚合的生產(chǎn)開始階段時，即開始控制減少樹脂表面次微米顆粒的釋放。

雖然AMBERJET UP6040仍然不是完全沒有顆粒的釋放，但相較其它用于類似用途的樹脂，它已經(jīng)是大幅減少顆粒的排放。雖然系統(tǒng)中的終端過濾器仍然是確保超純水產(chǎn)水中，不含任何顆粒的主要單元。AMBERJET UP6040的使用將大幅減少在新樹脂采水初期，大量顆粒釋放所產(chǎn)成的過濾器瞬間負荷。較少終端精制混床樹脂顆粒的釋放，表示終端過濾器較長的使用壽命及較佳的過濾效果。

二氧化硅硼離子

在超純水處理系統(tǒng)中，控制二氧化硅及硼的泄漏量是非常的具挑戰(zhàn)性，因為這些物質(zhì)并無法有效的以膜管過濾器加以濾除。雖然強堿陰離子交換樹脂可以去除二氧化硅及硼離子，但如果它們是存在水中的話，將會是在超純水系統(tǒng)中，最先由混床精制器中泄漏出來的離子。而AMBERJET UP6040將會讓采水中的二氧化硅及硼離子泄漏量低于所有檢測設備的最低測量值。然而，當此二者離子，穿越了超純水處理系統(tǒng)的前置處理部份，形成終端精制混床的負荷時，樹脂仍然會因離子的吸附而飽和終結(jié)。因此，為確保精制混床的效能及最長的使用壽命，在上述的離子抵達終端精制混床前，應盡可能利用前處理單元，將濃度減少到最低的程度。二氧化硅及硼離子可以利用進入終端循環(huán)系統(tǒng)前的可再生初級混床加以有效的去除。但如果這個初級混床是經(jīng)常的過載操作而超過二氧化硅及硼離子的終點泄漏值，終端精制混床樹脂的使用壽命將會大幅的減短。因此，最好的建議是小心的控管初級系統(tǒng)的二氧化硅及硼離子的泄漏量,而非嘗試以終端精制混床樹脂除去這些物質(zhì)。羅門哈斯樹脂,AMBERJET,離子交換樹脂

溫度是另一個影響終端精制混床樹脂效能的重要參數(shù)。對混床而言，較高的操作溫度將會造成二氧化硅及TOC的泄漏量增加，同時亦可能造成較高的硼離子泄漏。由于使用具高能量的氧化TOC 紫外線束設備，進入終端精制循環(huán)系統(tǒng)的水溫會因此而提高。為了從終端精制混床得到最佳的采水水質(zhì)，將水溫維持在低于攝氏25度是非常重要的。終端精制混床是可以工作在較高的水溫，但也會因此而造成較高的離子泄漏量及較短的使用壽命。在已操作一段時間的精制混床中，當入水水溫瞬間上升時，常會造成明顯，可監(jiān)測的TOC或二氧化硅泄漏量提升。這現(xiàn)象類似樹脂的終結(jié)，但實際上郄是肇因于較高入水水溫所造成的平衡轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

Table 1: Suggestd Operating Conditions for Best Results

入水溫度15-25oC (60-77 oF)

最小床深900mm (8 feet)

采水流速30到50BV*/小時

建議入水水質(zhì)

入水水質(zhì)>17MW-cm

入水二氧化硅濃度<2ppb

入水總有機碳濃度(TOC) <15ppb

1.此樹脂可用于此建議之外的操作條件，但結(jié)果可能不是最佳的。

2. 1BV(床容積)=每1m3樹脂為1m3溶液

在不再生的終端精制應用上，超純水的質(zhì)量是遠較樹脂的基特性來的重要，但暸解所使用的樹脂特性以

得到最佳的效能及最長使用壽命仍然是不可忽視的。AMBERJET UP6040的主要樹脂特性如下表所示 ，這些

數(shù)據(jù)顯示了組成AMBERJET UP6040的陽陰樹脂特性，而這些特性賦予AMBERJET UP6040高交換容量、均一

顆粒大小等的嚴格樹脂標準。

Table 2: Typical Properties of Amberjet UP6040 Component Resins

陽樹脂H 陰樹脂OH-

含濕量，% 44.0-51.0 54.0-60.0

總交換容量，eq/L 32.00 31.10

均一系數(shù)￡1.20 ￡1.20

H型，%含量399 -

OH型，%含量- 395.0

Cl型，%含量- ￡0.5

CO3型，%含量- ￡5.0

SO4型，%含量- ￡0.1

質(zhì)量保證：羅門哈斯樹脂,AMBERJET,離子交換樹脂

羅門哈斯公司針對AMBERJET UP6040測試了電阻值、總有機碳值及離子交換速率的特性，保證每批次的AMBERJET UP6040均能符合生產(chǎn)超純水所需要非常嚴苛的特性參數(shù)，并可滿足使用單位的需求。

活性炭的檢測方法不統(tǒng)一世界上活性炭產(chǎn)量最大的國家是美國，其次是中國、俄羅斯、日本。這幾年產(chǎn)量大的國家，他們一般各種采用各自的檢測方法。

羅門哈斯強酸型樹脂羅門哈斯強酸型樹脂不完善

就目前各個國家的檢測項目而言，大多為活性炭常規(guī)項目的檢測。

羅門哈斯強酸型樹脂羅門哈斯強酸型樹脂檢測設備

活性炭作為國民經(jīng)濟的一大支柱，在現(xiàn)代社會中發(fā)揮的作用越來越大，而針對活性炭檢測的專用設備還很缺乏。

羅門哈斯是美國最大的專門研究制造精細化學品及其中間體的跨國公司。在全球，羅門哈斯擁有150家制造廠和研究機構，年銷售額近70億美元，在世界精細化工界位居第二。羅門哈斯也是世界上最主要的丙烯酸系單體及聚合物的供應商，其三千余種產(chǎn)品主要應用于涂料、建材、紡織、紙品、皮革、壓敏膠等領域；此外，產(chǎn)品領域還包括殺生劑、離子交換樹脂、功能化學品、塑料添加劑、農(nóng)藥和電子化學品、胺及其鹽類。

羅門哈斯是離子交換樹脂的發(fā)明者和技術領先者，是世界上最大的離子

交換樹脂制造商，為全球 100 多個國家及地區(qū)的客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務

，其Amberjet系列均粒樹脂，UP系列和MB拋光樹脂以及 Amberlite 系列品牌，

已經(jīng)成為全球在純水超純水應用產(chǎn)品的標志，其產(chǎn)品特點是交換速度快，交換容量高；使用壽命長，不需要預處理等。

羅門哈斯4000CL樹脂是一種均勻的、高質(zhì)量的強咸I型陰離子交換樹脂，主要適用于除鹽水處理系統(tǒng)和廢水處理、陰離子態(tài)金屬絡合物的分離。該樹脂類型是依據(jù)工業(yè)水處理設備的運行方式對4000CL樹脂進行均勻度和粒度的優(yōu)化。羅門哈斯4000CL樹脂和羅門哈斯1000Na配合可用于混床系統(tǒng)中。目前該樹脂可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)強堿性陰離子交換樹脂。

羅門哈斯4000CL樹脂性能：

基體

苯乙烯一二乙烯苯共聚物

功能基

-(

出廠離子狀態(tài)

-型

強型基團容量

≥3.6eq/g(干)（）型

體積交換容量

≥1.3meq/ml（）型

含水量

49-55%（）型

濕真密度

1.06-1.08g/ml（）型

濕視密度

0.67g/ml（）型

粒度

0.60-0.080mm

均勻系數(shù)

≤1.25

磨后圓球率

≥90%

最大轉(zhuǎn)型膨脹率

→:25%

羅門哈斯離子交換樹脂建議運行條件：

最高運行溫度

60℃

最小床深

800mm

運行流率

5-50BV*/h

最大運行速率

60m/h

再生劑

NaOH

比耗（按100%計）

40-100g/l

濃度

2-5%

流率

2-8BV*/h

最小接觸時間

30min

慢洗

2BV*(再生流率下)

快洗

3-6BV*(再生流率下)

羅門哈斯離子交換樹脂性能的改進與優(yōu)化，使其取代傳統(tǒng)的強堿性陰離子交換樹脂，技術上的全新突破確保其在水處理行業(yè)中應用更為廣泛，為水處理效果的提升作出了巨大貢獻。