在线浓度测量 | 半导体工业废水回收与处理中的应用
- 关键词：密度传感器,半导体,废水处理
- 摘要：半导体行业中废水中溶解氨的去除是通过氨与硫酸反应生成硫酸铵原理来进行的。结合测量的pH值进行在线密度测量，可以实时控制废水处理工艺，并保证维持立法限制。
半导体行业中废水中溶解氨的去除是通过氨与硫酸反应生成硫酸铵原理来进行的。结合测量的pH值进行在线密度测量，可以实时控制废水处理工艺，并保证维持立法限制。
半导体行业中使用的工艺化学品通常会含有诸如NH3，H2S或NOx之类的溶解气体，在释放到市政废水系统之前必须进行处理。对于氨水（NH3），废水排放标准必须低于一定限值。InGaN 芯片的 EPI 工艺在很大程度上污染了氨水。为了避免罚款，必须从废水中去除溶解的氨。由于NH3的高溶解度，因此不能像CO2或O2那样使用吹扫气 - 真空组合进行去除。现代水处理采用“膜接触”技术。
去除NH3的膜接触技术通过添加硫酸（H2SO4）起作用。H2SO4立即与废水中的氨反应生成硫酸铵（NH4）2SO4。氨与硫酸化学反应生成硫酸铵的方程式：
2NH3 + H2SO4 →（NH4）2SO4
NH3可以高效地从废水中去除，而添加化学药品不会额外污染废水。
图 1：跨膜化学吸附
如图1所示，废水不与硫酸直接接触。为了避免添加的化学物质混合，在废水和酸之间设置了膜。
带有氨的废水流过膜外部的壳侧。硫酸在管腔侧循环。氨穿过膜并与硫酸反应生成硫酸铵（NH4）2SO4，其在酸回路中积累。去除铵后，废水流入污水系统进行进一步处理。生成的硫酸铵将从液体中分离出来并出售作进一步处理。
控制硫酸铵负荷
通过增加硫酸铵，增加了液体的密度。在线密度传感器每秒测量一次当前密度。pH计可用于其他控制，如果H2SO4回路被硫酸铵饱和，则无法从废水中吸收额外的氨。因此，通常会实现一个2储罐系统（图 2）。当一个储罐运行时，另一个储罐处于等待（空闲）位置。在操作罐中达到一定的密度上限后，该工艺将切换到另一个罐。将已用完的饱和（NH4）2SO4浓度的容器倒空至40％的水平，然后添加新鲜的H2SO4。
图 2：将废水中的氨减少到法定限值
用于工艺控制的在线密度传感器L-Dens 7400版本TAN。钽在所有温度和浓度下均耐硫酸和硫酸铵。
应用场合和优势
如果从废水中去除氨气足够有效，则会立即显示密度测量值与pH值测量值。如果由于某种原因硫酸浓度太低（pH 计）或硫酸铵浓度太高（浓度传感器），则可以将用完的操作罐切换为准备好的闲置罐。由于被测液体由3种成分组成，因此不能仅使用密度测量来进行单个物质的浓度测量。
通过经验和密度知识，可以确定膜脱气机的活性。
测量范围/精度：
表：使用TAN L-Dens 7400的（NH4）2SO4测量范围和精度
传感器和二次表
过程密度传感器 L-Dens 7400
TAN版本在线密度传感器L-Dens 7400与Anton Paar的Pico 3000变送器结合使用。
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