羅門哈斯UP6040設(shè)計(jì)概念

超純水討論的是兆分之一(ppt)不純物的范圍，在如此的嚴(yán)格的要求下，終端精制混床樹脂的設(shè)計(jì)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(dǎo)入的再生劑化學(xué)殘余物質(zhì)等。在水力的設(shè)計(jì)上，必須確保采水周期時(shí)水流分布是均勻的，同時(shí)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(shè)備及可負(fù)擔(dān)的（成）考量下被確保的。整個(gè)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(dá)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，制造生產(chǎn)的半導(dǎo)體級混床離子交換樹脂。此預(yù)先混合的產(chǎn)品是由依當(dāng)量平衡比例的高交換容量，完全再生的凝膠型強(qiáng)酸陽樹脂及強(qiáng)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(xué)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(shè)計(jì)，以避免當(dāng)樹脂與水?dāng)嚢钑r(shí)，陽陰樹脂因?yàn)橹亓Φ牟煌蛛x。如此的設(shè)計(jì)，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(qiáng)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(dá)到壓差及純度的最佳平衡點(diǎn)。上述的特點(diǎn)，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(yīng)使用于半導(dǎo)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(shè)計(jì)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(jìn)入了新低的紀(jì)元。由于為不再生型，此新種類的半導(dǎo)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。

與一般的離子交換樹脂應(yīng)用相比較，交換容量在超純水系統(tǒng)的終端精制混床應(yīng)用上并不是最主要的因素，因?yàn)榫苹齑驳娜胨|(zhì)所殘余的不純物，應(yīng)該已是ppb的范圍。因此終端精制混床樹脂床的設(shè)計(jì)，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(shí)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(dāng)?shù)牡?，但卻具有極大的變異性(例如某周為2ppb，但次周卻為6ppb)，因此，工作交換容量的計(jì)算無法單純的以某一數(shù)據(jù)加以表示。實(shí)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(shí)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(xì)監(jiān)控終端精制混床的離子泄漏量變化情形，因?yàn)檫@個(gè)變化是非常和緩的。在具有良好的設(shè)計(jì)及操作條件下，經(jīng)驗(yàn)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(fù)荷而縮短其使用壽命

在半導(dǎo)體廠內(nèi)的超純水處理系統(tǒng)是一龐大的，復(fù)雜的系統(tǒng)，并包含了許多不同的單元，而整個(gè)系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)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(dǎo)體芯片前的最后一道化學(xué)精制的處理程序，其重要性是不可忽視的。不像對化學(xué)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(xué)性反應(yīng)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(xué)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(jìn)而污染到不能間斷的超純水供水系統(tǒng)。因?yàn)檫@些嚴(yán)格的條件，終端精制混床樹脂必須是最高的品質(zhì)，且同時(shí)必須是正確的被使用的。

流量是非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。對終端精制混床樹脂而言，體積流量不應(yīng)低于30BV/h (3.8gpm/ft3)。在流量高達(dá)50BV/h (6.3gpm/ft3)的操作條件下，也是經(jīng)常所采用的設(shè)計(jì)，且證明可得到極佳的結(jié)果，在某些系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的流量更是略高過此數(shù)據(jù)。因此最佳流量的設(shè)計(jì)是由具經(jīng)驗(yàn)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(quán)衡后所獲得的選擇。而AMBERJET UP6040可以滿足這些設(shè)計(jì)中，對終端精制混床樹脂的所有要求。流量同時(shí)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(yán)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(yù)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(yùn)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(shí)間。大部份的情形下，AMBERJET UP6040可在6個(gè)小時(shí)的清洗時(shí)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(shí)受到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)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(jī)物質(zhì)，加以氧化使其成為帶負(fù)電價(jià)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(shè)備必須是正確的設(shè)計(jì)、保養(yǎng)并不得過載操作的。

同時(shí)必須注意，所有氧化有機(jī)物質(zhì)的設(shè)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(shè)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(shè)計(jì)上，必須小心注意并應(yīng)盡量減少這些氧化物質(zhì)進(jìn)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(xué)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(yán)重時(shí)，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(shí)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(dú)立的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的檢測能力，因此所有的檢測數(shù)據(jù)均為空白。該實(shí)驗(yàn)室的檢測基線泄漏量，大部份的離子種類均為個(gè)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(shí)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?qiáng)調(diào)對超純水的規(guī)范而言，樹脂的實(shí)際效能仍然是視個(gè)別單元的設(shè)計(jì)、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(qiáng)調(diào)，想依此系統(tǒng)中的單獨(dú)一個(gè)樹脂單元，即給予保證整個(gè)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(gè)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(xì)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(xì)小顆粒有關(guān)。這對樹脂的制造而言，是一個(gè)相當(dāng)新的概念，因?yàn)楸仨氉寴渲砻姹３址浅５钠交⒏蓛?，同時(shí)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(shí)，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(fù)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?yàn)檫@些物質(zhì)并無法有效的以膜管過濾器加以濾除。雖然強(qiáng)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(shè)備的最低測量值。然而，當(dāng)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(fù)荷時(shí)，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(dá)終端精制混床前，應(yīng)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(jìn)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(gè)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(diǎn)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(gè)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(shí)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(shè)備，進(jìn)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(shí)間的精制混床中，當(dāng)入水水溫瞬間上升時(shí)，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(shí)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(shí)

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(jī)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(yīng)用上，超純水的質(zhì)量是遠(yuǎn)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(yán)格樹脂標(biāo)準(zhǔn)。

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(jī)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(yán)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(qiáng)酸型樹脂羅門哈斯強(qiáng)酸型樹脂不完善

就目前各個(gè)國家的檢測項(xiàng)目而言，大多為活性炭常規(guī)項(xiàng)目的檢測。

羅門哈斯強(qiáng)酸型樹脂羅門哈斯強(qiáng)酸型樹脂檢測設(shè)備

活性炭作為國民經(jīng)濟(jì)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(shè)備還很缺乏。

羅門哈斯是美國最大的專門研究制造精細(xì)化學(xué)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(jī)構(gòu)，年銷售額近70億美元，在世界精細(xì)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(yīng)商，其三千余種產(chǎn)品主要應(yīng)用于涂料、建材、紡織、紙品、皮革、壓敏膠等領(lǐng)域；此外，產(chǎn)品領(lǐng)域還包括殺生劑、離子交換樹脂、功能化學(xué)品、塑料添加劑、農(nóng)藥和電子化學(xué)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(shù)領(lǐng)先者，是世界上最大的離子

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

，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(yīng)用產(chǎn)品的標(biāo)志，其產(chǎn)品特點(diǎn)是交換速度快，交換容量高；使用壽命長，不需要預(yù)處理等。

羅門哈斯4000CL樹脂是一種均勻的、高質(zhì)量的強(qiáng)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(luò)合物的分離。該樹脂類型是依據(jù)工業(yè)水處理設(shè)備的運(yùn)行方式對4000CL樹脂進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)型基團(tuán)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(yùn)行條件：

最高運(yùn)行溫度

60℃

最小床深

800mm

運(yùn)行流率

5-50BV*/h

最大運(yùn)行速率

60m/h

再生劑

NaOH

比耗（按100%計(jì)）

40-100g/l

濃度

2-5%

流率

2-8BV*/h

最小接觸時(shí)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(jìn)與優(yōu)化，使其取代傳統(tǒng)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，技術(shù)上的全新突破確保其在水處理行業(yè)中應(yīng)用更為廣泛，為水處理效果的提升作出了巨大貢獻(xiàn)。