电子半导体废气治理需结合其工艺复杂、废气成分多样(含酸性/碱性气体、有机溶剂、特种气体等)及高安全性要求的特点,采用分类收集、分级处理、深度净化的组合工艺,并严格遵循环保法规。以下是具体技术路径与管理策略:
一、废气特性与治理难点
成分复杂性
酸性气体:HF、HCl、Cl?(来自蚀刻、清洗工艺)。
碱性气体:NH?(来自CVD沉积、扩散工艺)。
有机废气:PGMEA、IPA(光刻胶溶剂)。
特种气体:SiH?(硅烷)、PH?(磷化氢)、NF?(三氟化氮,强温室气体)。
治理难点
高毒性/腐蚀性:如Cl?、SiH?泄漏可能引发爆炸或中毒。
低浓度大风量:部分工艺废气浓度低(<100 mg/m³),但总量大。
法规严格:需满足《电子工业污染物排放标准》(GB 39726-2020)及地方特排限值。
二、源头控制与分类收集
工艺优化
替代高危气体(如用NF?替代CF?减少温室效应)。
密闭化操作(如手套箱、局部排风罩)减少无组织排放。
废气分类
酸性/碱性废气:单独管道收集,避免中和反应放热。
有机废气:与无机废气隔离,防止爆炸风险。
易燃易爆气体(如SiH?、H?):专用防爆管道,设置紧急切断阀。
三、预处理阶段
颗粒物去除
高效过滤器(HEPA滤网):去除0.3μm以上颗粒,保护后续设备。
湿式洗涤塔:同步去除水溶性气体(如NH?)和颗粒物。
温度/湿度控制
冷凝器:降低废气温度,防止高温引发反应。
除雾器:去除水分,避免腐蚀管道。
四、核心处理技术组合
方案1:酸性/碱性废气处理
工艺流程:
碱液喷淋塔(处理HCl、Cl?)→酸液喷淋塔(处理NH?)→除雾器
关键设计:
喷淋液循环使用,定期检测pH值并补充药剂。
塔内填料选择耐腐蚀材料(如PP、PTFE)。
方案2:含氟废气处理
工艺流程:
石灰乳喷淋塔(Ca(OH)?吸收HF)→干式吸附床(活性氧化铝吸附残留F?)
优势:石灰乳成本低,吸附床可深度净化至0.1mg/m³以下。
方案3:有机废气处理
适用场景:低浓度(<500mg/m³)、大风量废气。
工艺流程:
沸石转轮吸附→脱附浓缩→蓄热式热氧化(RTO)
注意:RTO需防硅烷燃烧产物(SiO?)堵塞蓄热体,需定期高压空气反吹。
方案4:特种气体处理
SiH?/PH?:
安全燃烧炉(850℃以上彻底氧化)→碱液喷淋(吸收SO?、PO??)。
NF?:
高温分解炉(>1200℃)→碱液吸收(生成NaNO?/NaNO?)。
五、深度净化与安全措施
应急处理
设置活性炭吸附箱作为安全网,应对浓度波动或设备故障。
防爆设计
管道安装阻火器、泄爆片,设备接地防静电。
有机废气处理系统设置氮气保护装置。
副产物资源化
喷淋废液经中和、沉淀后委外处理,或回收有用成分(如氟化钙)。
六、监测与运维管理
在线监测系统(CEMS)
实时监测HF、HCl、非甲烷总烃等指标,数据联网至环保部门。
定期检测
每季度委托第三方检测特征污染物(如NF?、SiH?)。
设备维护
喷淋塔每月清理结垢,RTO蓄热体每年清灰,催化剂每2年再生。
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