本發(fā)明涉及集成電路清洗用超純水制備，尤其涉及一種超純水的二階凈化設(shè)備及凈化工藝。

背景技術(shù)：

1、超純水是納米半導(dǎo)體制造工藝與加工品質(zhì)的重要保障，在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中主要用于產(chǎn)品清洗、藥液稀釋等環(huán)節(jié)。近年來，隨著半導(dǎo)體器件制程節(jié)點(diǎn)的縮小，其生產(chǎn)工藝用水對(duì)痕量金屬、總有機(jī)碳（toc）、全硅、微粒子及溶解氧（do）等指標(biāo)提出極高的要求。發(fā)展先進(jìn)的超純水制備工藝以滿足半導(dǎo)體尖端制程工藝用水的水質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)多元污染物的聯(lián)合降除，以達(dá)到對(duì)于痕量金屬、toc、硼（b）、do、h2o2等指標(biāo)的綜合控制，成為了迫切需求。

2、發(fā)明專利cn115636557b中公開了一種納米制程集成電路清洗水的制備方法，該方法中，對(duì)一次純水進(jìn)行深除鹽處理，一次純水經(jīng)第一混合光解吸收器降解總有機(jī)碳并脫除弱離子化雜質(zhì)，隨后通過第一真空膜脫氣裝置脫去氧氣形成二次純水；對(duì)二次純水進(jìn)行拋光處理，二次純水經(jīng)過催化型混合光解吸收器將痕量金屬離子、弱離子化雜質(zhì)和低分子有機(jī)物分別脫除至ppq級(jí)、ppt級(jí)和ppb級(jí)，同時(shí)將自由基復(fù)合氧化劑控制在亞ppb級(jí)。

3、發(fā)明專利cn115626745b中公開了一種先進(jìn)芯片制造用清洗水的提純裝置與方法，提純裝置中，至少一個(gè)第一殼體為透明隔熱的中空封閉結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)輻射光源設(shè)于中空封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)以形成真空輻射腔；待提純水自下支撐孔板進(jìn)入第一反應(yīng)腔且自第二殼體上部的流出孔流出以構(gòu)成水流通道，水流通道至少部分地重疊于光解區(qū)以光催化氧化待提純水形成第一處理水；來自密封腔的第一處理水依次在正電吸附區(qū)去除羧酸類小分子有機(jī)物和碳酸、催化反應(yīng)區(qū)淬滅自由基復(fù)合氧化劑以及離子拋光區(qū)降除痕量金屬、非金屬離子、弱離子化無機(jī)鹽、溶解性低分子有機(jī)物形成先進(jìn)芯片制造用清洗水。

4、盡管上述發(fā)明提供了面向高端納米集成電路制造領(lǐng)域的嶄新的超純水制備全流程處理方案，然而，在某些更加嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)合，混合光解吸收器或提純裝置產(chǎn)生的副產(chǎn)物o2增加了水中溶解氣體的微污染，在7?nm以下制程的超純水關(guān)鍵工藝段加重了do控制的負(fù)荷與風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，納米粒子表面也由于解離釋放o2易于形成一層氧化層或氧化膜，使得分解效率出現(xiàn)下降。在深除鹽段，混合光解吸收器中的硼吸附劑還容易受到光解產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)其吸附硼酸的抑制和競(jìng)爭(zhēng)作用，進(jìn)而影響硼的吸附效率。

5、因此，如何對(duì)現(xiàn)有超純水凈化設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，在超純水制備工藝中有效控制溶解氧含量并提高痕量硼的去除效率，同時(shí)避免混合光解吸收器產(chǎn)生的副產(chǎn)物對(duì)水質(zhì)的二次污染等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于痕量金屬、toc、硼（b）、do、h2o2等指標(biāo)的綜合控制，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種超純水的二階凈化設(shè)備及凈化工藝，通過對(duì)超純水凈化設(shè)備和工藝流程的改進(jìn)設(shè)計(jì)，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于痕量金屬、toc、硼（b）、do、h2o2等指標(biāo)的綜合控制，為納米半導(dǎo)體制造工藝與加工品質(zhì)提供保障。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種超純水的二階凈化設(shè)備，包括依次連接的一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)；

3、一階系統(tǒng)將一次純水處理得到二次純水，包括除鹽單元、第一混合光解吸收器和脫氣單元；

4、二階系統(tǒng)將所述二次純水處理得到超純水，包括膜吸收器、第二混合光解吸收器和脫氣超濾單元；

5、第一混合光解吸收器具有第一光解區(qū)及其下游的第一處理區(qū)，以水流方向，第一處理區(qū)依次包括正電吸附層、絡(luò)合反應(yīng)層和離子拋光層，正電吸附層、絡(luò)合反應(yīng)層和離子拋光層的厚度比為（1-4）：（1-12）：（1-6）；第一光解區(qū)的輻射劑量在300-800mj/cm2；

6、膜吸收器包括溶氫膜和供氫管線，為下游第二混合光解吸收器提供充氫水；

7、第二混合光解吸收器具有第二光解區(qū)及其下游的第二處理區(qū)，以水流方向，第二處理區(qū)依次包括催化反應(yīng)層和離子拋光層，催化反應(yīng)層和離子拋光層的厚度比為1：（1-50）；第二光解區(qū)的輻射劑量在200-900mj/cm2。

8、優(yōu)選的，第一處理區(qū)中，正電吸附層包括正電荷吸附劑，所述正電荷吸附劑為帶季銨基功能基團(tuán)的正電荷吸附樹脂或混有帶季銨基功能基團(tuán)的正電荷吸附樹脂的混合樹脂；絡(luò)合反應(yīng)層包括硼吸收劑；離子拋光層包括分別帶有堿性基團(tuán)和酸性基團(tuán)的混合型離子交換劑；

9、且正電吸附層、絡(luò)合反應(yīng)層和離子拋光層的厚度比為（1-4）：（8-10）：（1-4）。

10、第二處理區(qū)中，催化反應(yīng)層包括負(fù)載型金屬納米粒子催化劑；離子拋光層包括分別帶有堿性基團(tuán)和酸性基團(tuán)的混合型離子交換劑。

11、且催化反應(yīng)層和離子拋光層的厚度比為1：（1.2-50），更優(yōu)選1：（2.5-20）。

12、相比于先前凈水裝置，特別是混合光解吸收器，本發(fā)明研究摸索得到了更為高效穩(wěn)定的第一混合光解吸收器及第二混合光解吸收器的組合及它們內(nèi)部的填充方式及填充厚度設(shè)計(jì)。

13、此外，一次純水的獲得可參考先前發(fā)明專利cn115636557b提供的方式，對(duì)原水進(jìn)行系列處理，也可采用其他能夠得到一次純水的方式。

14、所述正電荷吸附劑，是一種具有或混有帶季銨基功能基團(tuán)而具正電荷的強(qiáng)吸附劑，此種吸收劑的一種制法是在氯甲基化聚苯乙烯交聯(lián)樹脂骨架上與二甲基苯、三甲胺等主要原料經(jīng)過懸浮聚合反應(yīng)、氯甲基化反應(yīng)和胺化反應(yīng)制成，較優(yōu)的，選用三甲基芐銨基的凝膠型二乙烯基苯交聯(lián)化吸附劑或混有這種吸附劑的混合樹脂，對(duì)于水中陰離子電解質(zhì)尤其小分子有機(jī)物具有更強(qiáng)烈的吸附功能，進(jìn)一步較優(yōu)的，選擇這一類型吸附劑的高純級(jí)型號(hào)，以保證和滿足toc質(zhì)量濃度≤1μg/l，優(yōu)選≤0.5μg/l的嚴(yán)格要求。

15、所述硼吸收劑為單分散多孔型吸收劑，包括葡甲胺基的顆粒珠或螯合樹脂。硼吸收劑可以由脂肪族多元醇或芳香族多羥基酚負(fù)載到聚合物骨架上接枝反應(yīng)而成；較佳的，克服多孔疏水性聚合物骨架不易浸潤(rùn)、影響傳質(zhì)的局限性，以及骨架中交聯(lián)劑二乙烯基苯含多種同分異構(gòu)體而顯著影響聚合結(jié)構(gòu)性能的缺陷，采用具有較強(qiáng)親水性和接枝后平均孔徑增大的聚甲基丙烯酸失水甘油酯（gma，化學(xué)式c7h10o3）與二甲基丙烯酸乙二醇酯（edm，化學(xué)式c10h14o4）形成的大孔共聚物作為骨架基質(zhì)，將nmdg接枝在溶入二甲基亞砜溶液的共聚物大孔顆粒骨架上，制成的高效硼吸收劑gma-edm-nmdg；進(jìn)一步較佳的，采用二甲基甲酰胺去離子水混合液增強(qiáng)樹脂溶脹以提高孔徑和功能基密度，并以交聯(lián)后可為吸附提供更多活性位點(diǎn)、結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能更優(yōu)良的多孔氯甲基聚苯乙烯交聯(lián)樹脂作為聚合物骨架載體（cmps），同樣以含有更加舒展的多羥基脂肪型長(zhǎng)碳鏈多元醇作為功能單體，使用一步吸附法，攪拌、淋洗、烘干，制得含有鄰位和間位二羥基功能基團(tuán)的單分散多孔樹脂硼吸收劑。

16、所述離子拋光層的混合型離子交換劑，優(yōu)選采用兩種分別帶有堿性和酸性基團(tuán)按照一定比例預(yù)先混制處理的離子交換劑，較優(yōu)的采用溶出濃度δtoc≤1μg/l、泄漏濃度metals≤0.1ng/l且不可再生的高純級(jí)別混合離子交換劑。

17、所述金屬催化劑，優(yōu)選以過渡金屬為配合物與苯乙烯、丙烯酸等共聚物骨架直接鍵合形成高分子絡(luò)合物的復(fù)相金屬催化劑；更優(yōu)選pd或pt等貴金屬納米顆粒彌散分布到二甲基羥乙基芐銨基高聚物載體相表面，制成的up級(jí)載鈀樹脂或載鉑樹脂；進(jìn)一步的，以大孔高比表面積聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)聚合物經(jīng)三甲胺季銨基功能化修飾作為固相載體，采用靜態(tài)吸附法和一步還原法，利用配位共價(jià)鍵絡(luò)合雜相鉑族金屬（鈀、鉑、釕、銠、鋨、銥）離子態(tài)前驅(qū)體，并還原轉(zhuǎn)型而成的非均相凝膠型或大孔型樹脂基體催化劑，典型的，如：凝膠型聚苯乙烯負(fù)載納米鈀金屬催化劑；同樣可選的，使用胺基功能化ps微球作為高分子聚合物載體，應(yīng)用熱力學(xué)原理的異相凝聚法，以液相雙金屬溶液作為前驅(qū)體鹽，加入穩(wěn)定劑、還原劑合成納米粒分散液，并與ps微球分散液混合、攪拌、過濾、烘干，從而得到的一種納米合金復(fù)合粒子催化劑。

18、研究發(fā)現(xiàn)，在較佳的堿性條件下，金屬納米粒子表面的電子供體可轉(zhuǎn)變?yōu)?oh-，通過鏈的支化與傳遞，生成多種氧自由基，共同推動(dòng)鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)程，進(jìn)而水相h2o2加速消耗和分解，同時(shí)產(chǎn)生氧氣，熱化學(xué)方程表示為：

19、h2o2?(l)=h2o(l)+1/2o2?(g)?δh=-105.8?kj/mol

20、優(yōu)選的，第一混合光解吸收器和第二混合光解吸收器的結(jié)構(gòu)相同，包括：

21、第一殼體和至少一個(gè)輻射光源，輻射光源封裝于第一殼體形成的透明中空封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)，形成真空輻射腔；

22、第二殼體，圍繞第一殼體設(shè)置，第二殼體與其底部的下支撐孔板和頂部的連接蓋構(gòu)成光解區(qū)，且下支撐孔板上設(shè)置入流管；

23、頂蓋、第三殼體和底壁依次密封連接，第三殼體內(nèi)腔上部圍繞第二殼體設(shè)置上孔板，內(nèi)腔下部圍繞第二殼體設(shè)置下孔板，上孔板和第孔板之間形成處理區(qū)；

24、頂蓋與第二殼體的連接蓋密封固定，并與上孔板之間形成密封腔，第二殼體在密封腔的部分具有流出孔；

25、底壁與下孔板之間形成集水腔，底壁上設(shè)有密封固定所述入流管的貫通孔以及流出口；

26、待凈化水流從入流管進(jìn)入光解區(qū)，自下而上并通過流出孔進(jìn)入密封腔，之后自上而下依次經(jīng)過上孔板、處理區(qū)、下孔板進(jìn)入集水腔，并從流出口進(jìn)入脫氣單元；

27、第一混合光解吸收器中，第一處理區(qū)自上而下設(shè)置所述正電吸附層、絡(luò)合反應(yīng)層和離子拋光層；

28、第二混合光解吸收器中，第二處理區(qū)自上而下設(shè)置所述催化反應(yīng)層和離子拋光層。

29、第一混合光解吸收器和第二混合光解吸收器整體優(yōu)選呈圓柱狀形態(tài)，通過多個(gè)半徑不同的共軸線的圓柱狀殼體環(huán)繞形成。其中，圓柱狀第一殼體形成透明中空封閉結(jié)構(gòu)，第一殼體由羥基含量≤5μg/g的高純度透明石英制成，透射率大于90%，能夠防止被處理水帶走光源的熱量，使真空輻射腔內(nèi)溫度不至于過低而影響發(fā)光效率，其保溫作用也起到了穩(wěn)定紫外光輸出的效果，使得水溫在5-32°c之間變化對(duì)放電光源的輸出強(qiáng)度幾乎沒有影響。圓柱狀第二殼體，包括低透光石英層，以及在低透光石英層外表面的真空蒸鍍金屬薄膜或vuv加硬金屬薄膜，避免菲涅爾反射帶來多界面的反射損失，可更有效地提高反射率。圓柱狀第三殼體或其內(nèi)表面采用乙烯或丙烯聚合的熱塑性樹脂材料，或纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。

30、優(yōu)選的，一階系統(tǒng)中，除鹽單元包括連續(xù)電除鹽裝置、混合離子交換塔、復(fù)合離子交換塔中的至少一種；脫氣單元包括膜接觸脫氣裝置；

31、二階系統(tǒng)中，膜吸收器用于向二次純水中充溶氫氣，得到溶解氫濃度在0.05-0.1mg/l的充氫水；脫氣超濾單元包括膜接觸脫氣裝置和超濾裝置。此外，一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)各單元或裝置之間根據(jù)需要可設(shè)置增壓泵、計(jì)量泵、取樣點(diǎn)等部件，優(yōu)選的，膜接觸脫氣裝置和超濾裝置間還設(shè)置有增壓泵。

32、本發(fā)明在二階系統(tǒng)的膜吸收器中內(nèi)置溶氫膜，設(shè)置在第二混合光解吸收器上游，通過氫氣壓力式通入的方式，高純氫氣即可均勻轉(zhuǎn)移至水中，實(shí)現(xiàn)氣體的液相吸收。較佳的采用混流比率調(diào)節(jié)的方式接入所述流路，與純水儲(chǔ)槽的出水混合，混合后的待凈化水進(jìn)入第二混合光解吸收器。當(dāng)充氫水流經(jīng)第二混合光解吸收器的催化反應(yīng)層時(shí)，過氧化氫會(huì)在催化劑表面分解產(chǎn)生氧氣（參考前述熱化學(xué)方程），由于水中富含氫氣，氫會(huì)被吸附到催化劑表面，在催化劑表面的活性位點(diǎn)較佳地發(fā)生吸附態(tài)原子氧氫化為吸附態(tài)羥基，以及吸附態(tài)羥基進(jìn)一步氫化為水的反應(yīng)，產(chǎn)物水從催化劑表面脫附。催化劑架構(gòu)下的氫的氧化反應(yīng)對(duì)于去除水中的溶解氧同樣有效。此舉措還有效解決了催化劑較長(zhǎng)時(shí)間使用后表面氧化、性能下降、壽命縮短的問題，避免了中斷運(yùn)行、抽取、浸泡、清洗等有限恢復(fù)的步驟以及帶來的污染風(fēng)險(xiǎn)。為了得到溶解氫濃度在0.05-0.1mg/l的充氫水，前述混流比率在3-10%。

33、優(yōu)選的，所述二階凈化設(shè)備還包括在線檢測(cè)單元和控制單元，在線檢測(cè)單元包括設(shè)置于脫氣單元出水口的第一取樣管、設(shè)置于脫氣超濾單元出水口的第二取樣管以及連接第一取樣管和第二取樣管的檢測(cè)裝置，控制單元根據(jù)檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果分別確定脫氣單元出水口和脫氣超濾單元出水口的連通方式，包括：

34、脫氣單元的出水口受控的連通一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)之間的純水儲(chǔ)槽，和/或通過第一回流管線連通除鹽單元入水口；

35、脫氣超濾單元的出水口受控的連通超純水供水管網(wǎng)，和/或通過第二回流管線連通所述純水儲(chǔ)槽。

36、更優(yōu)選的，第一回流管線包括第一輔助回流管，受控連通一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口；和/或

37、第二回流管線包括第二輔助回流管，受控連通一階系統(tǒng)除鹽單元入水口，和/或受控連通一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口。

38、本發(fā)明在第一回流管線和第二回流管線設(shè)置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化了回流管線，增設(shè)的至少一個(gè)第一輔助回流管和至少一個(gè)第二輔助回流管，能夠根據(jù)控制單元的指令打開或者關(guān)閉，特別是根據(jù)控制單元的回流指令調(diào)控各回流分流的比例。

39、具體的，常規(guī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)第一輔助回流管中可沒有水回流，由第一回流管線將脫氣單元出水口的二次純水以一定比例回流一階系統(tǒng)除鹽單元入水口再次進(jìn)行一階凈化處理；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果顯示水質(zhì)差或者在系統(tǒng)試運(yùn)行階段為了快速優(yōu)化水質(zhì)，在系統(tǒng)判定適宜回流時(shí)，第一回流管中回流的二次純水在短時(shí)間內(nèi)通過第一輔助回流管，至少部分或者全部回流到一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口再次進(jìn)行淺除鹽預(yù)處理。

40、同樣的，第二輔助回流管中在水質(zhì)正常時(shí)也可沒有回流水。但在超純水水質(zhì)明顯降低，或者在系統(tǒng)試運(yùn)行階段為了快速優(yōu)化水質(zhì)時(shí)，二階系統(tǒng)在保證穩(wěn)定出水的基礎(chǔ)上，利用至少一個(gè)第二輔助回流管，連通除鹽單元的入水口再次進(jìn)行一階凈化處理、和/或連通一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口再次進(jìn)行淺除鹽預(yù)處理。對(duì)應(yīng)試運(yùn)行、水質(zhì)達(dá)標(biāo)之前、關(guān)閉出站閥進(jìn)行站內(nèi)自循環(huán)等使用場(chǎng)景；在生產(chǎn)狀態(tài)下，僅當(dāng)二次純水因一次純水超標(biāo)造成不合格且不影響工藝用水量情況下，可部分切換到第二輔助回流管，且只供應(yīng)一階系統(tǒng)及其上游補(bǔ)水。

41、并且，為了得到合格的一次純水，待凈化水在淺除鹽系統(tǒng)（或預(yù)除鹽系統(tǒng)）已經(jīng)經(jīng)過至少一次除鹽，優(yōu)選經(jīng)過復(fù)床和反滲透工藝兩次除鹽。因此，第一輔助回流管和第二輔助回流管的最遠(yuǎn)回流位置無需延伸到原水槽，在淺除鹽系統(tǒng)入口即可，與上游預(yù)處理水一并進(jìn)入淺除鹽系統(tǒng)的除鹽水槽（di水槽）處理后，得到高質(zhì)量的一次純水。

42、優(yōu)選的，檢測(cè)裝置包括等離子體質(zhì)譜儀、離子色譜儀、總有機(jī)碳分析儀、溶解氧分析儀、微粒子分析儀、硼分析儀、二氧化硅分析儀、電阻率儀和過氧化氫分析儀中的至少一種。水質(zhì)檢測(cè)方式和指標(biāo)有多種，上述檢測(cè)裝置并非窮舉，根據(jù)實(shí)際用水要求可以進(jìn)行選擇或增減。

43、本發(fā)明在線檢測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)并通過控制單元調(diào)整一階回水與二階回水分配方式：

44、在二階回水回到純水儲(chǔ)槽的默認(rèn)狀態(tài)下，當(dāng)二階處理的水質(zhì)檢測(cè)值較差時(shí)，二階回水可部分/全部回到一階處理的除鹽單元入水口或一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口；

45、在一階回水回到除鹽單元入水口的默認(rèn)狀態(tài)下，當(dāng)一階處理的水質(zhì)檢測(cè)值較差時(shí)，一階回水可部分/全部回到一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口，或者由于一次純水超標(biāo)造成一階處理的水質(zhì)檢測(cè)值較差時(shí)，在不影響工藝用水量情況下將二階回水部分回到一階系統(tǒng)及其上游進(jìn)行一階系統(tǒng)補(bǔ)水。

46、所述默認(rèn)循環(huán)方式，是分別由純水儲(chǔ)槽的液位和工藝用水量控制和調(diào)節(jié)的，而上述兩種情形是針對(duì)水質(zhì)變化（明顯水質(zhì)惡化、上游污染造成的水質(zhì)下降或試運(yùn)行階段等）確定回水方向，并非常態(tài)循環(huán)方式，因而對(duì)系統(tǒng)和控制單元基本不構(gòu)成切換負(fù)擔(dān)。

47、本發(fā)明通過在線檢測(cè)單元、控制單元、第一回流管線（及其第一輔助回流管）和第二回流管線（及其第二輔助回流管）的設(shè)置，一方面，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的水質(zhì)情況，穩(wěn)定提供高質(zhì)量半導(dǎo)體尖端制程工藝用水；另一方面，通過純水儲(chǔ)槽的容積及回流比例的調(diào)控，方便控制一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)實(shí)際出水量，特別是為二階系統(tǒng)下游的半導(dǎo)體工藝提供定量且持續(xù)穩(wěn)定的超純水流；此外，通過對(duì)一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)、回流等方式，能夠準(zhǔn)確把握水流各階段的凈化情況，在第一光解區(qū)和第二光解區(qū)匹配相應(yīng)的輻射劑量，節(jié)能高效的完成各階系統(tǒng)的凈化工作。

48、優(yōu)選的，第一光解區(qū)和第二光解區(qū)包括輻射光源，輻射光源包括vuv/uv低壓高強(qiáng)汞蒸氣或低壓高強(qiáng)汞合金弧光放電光源，輻射光源與所述控制單元連接，控制單元根據(jù)待凈化水流參數(shù)調(diào)控輻射光源的輻射劑量。

49、其中，第一光解區(qū)和第二光解區(qū)優(yōu)選包括若干個(gè)185nm輻射光源，例如1-48個(gè)輻射光源，優(yōu)選20-40個(gè)輻射光源，且各輻射光源的照度、照射時(shí)長(zhǎng)獨(dú)立可調(diào)，從而可以根據(jù)實(shí)際凈水量、凈水要求來選擇開閉輻射光源數(shù)量，從而調(diào)控整體輻射劑量。輻射光源能夠提供高強(qiáng)度輻射，足夠水處理劑量，由于輻射光源本身制造和運(yùn)行成本較高，且基本一年左右需更換，本發(fā)明根據(jù)實(shí)際用水量和水質(zhì)需求調(diào)控輻射光源的照度、照射時(shí)長(zhǎng)，從而較好的降低運(yùn)行和更換成本?？蛇x的，當(dāng)使用多個(gè)輻射光源時(shí)，可將輻射光源進(jìn)行分組控制，例如將它們分為2-8組，每組約1-6個(gè)輻射光源，從而使輻射光源組輪換進(jìn)行工作。

50、本發(fā)明第二方面還提供一種利用所述二階凈化設(shè)備的凈化工藝，包括以下步驟：

51、s1、在一階系統(tǒng)中進(jìn)行一階凈化處理，將一次純水處理得到二次純水，包括：

52、s1.1經(jīng)淺除鹽預(yù)處理的一次純水進(jìn)入除鹽單元，進(jìn)一步脫除陰陽離子，得到深脫鹽水；

53、s1.2深脫鹽水進(jìn)入第一混合光解吸收器，依次經(jīng)過光解處理、正電吸附處理、絡(luò)合反應(yīng)處理和離子拋光處理，得到準(zhǔn)二次純水；

54、s1.3準(zhǔn)二次純水進(jìn)入脫氣單元，脫除溶解性氣體和揮發(fā)物，得到二次純水，并輸入純水儲(chǔ)槽；

55、s2、在二階系統(tǒng)中進(jìn)行二階凈化處理，將所述二次純水處理得到超純水，包括：

56、s2.1二次純水從純水儲(chǔ)槽輸出進(jìn)入膜吸收器，向膜吸收器通入純度大于99.9%的氫氣，得到溶解氫濃度在0.05-0.1mg/l的充氫水；

57、s2.2充氫水進(jìn)入第二混合光解吸收器，依次經(jīng)過光解處理、催化反應(yīng)處理和離子拋光處理，得到準(zhǔn)超純水；

58、s2.3準(zhǔn)超純水進(jìn)入脫氣超濾單元，脫除溶解性氣體、揮發(fā)物和微粒子，得到超純水。

59、本發(fā)明的凈化工藝通過預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)原水進(jìn)行淺除鹽預(yù)處理得到一次純水，一次純水的水質(zhì)特征滿足toc＜50μg/l，電導(dǎo)率＜2μs/cm，硼（b）＜10μg/l，?do＜10?mg/l。一次純水進(jìn)入一階系統(tǒng)，經(jīng)過除鹽單元，深度脫除水中的陰陽離子，并脫除少量toc，通過第一混合光解吸收器中裝填的三層處理劑（正電吸附層、絡(luò)合反應(yīng)層和離子拋光層，自上而下依次層疊鋪設(shè)），可降解低分子有機(jī)物（lmwom），進(jìn)一步脫除弱離子化雜質(zhì)，且電阻率不被污染而降低。具體來說，正電吸附層中的正電荷吸附劑能夠?qū)?85nm?uv氧化lmwom而產(chǎn)生的低分子酸性有機(jī)物（lmw?cas）進(jìn)行高效吸附，再經(jīng)絡(luò)合反應(yīng)層的硼吸收劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)以達(dá)到深度除硼的效果，離子拋光層中離子交換劑可以去除nmdg基吸收劑釋放的微污染電解質(zhì)，抑制電阻率的下降，并且將增加的toc濃度控制在1μg/l甚至更低水平，全面提升了產(chǎn)水水質(zhì)。隨后經(jīng)脫氣單元去除水中與樹脂中的溶解氧（包括溶解性氣體、揮發(fā)性物質(zhì)等），形成二次純水。

60、再由二階系統(tǒng)對(duì)二次純水進(jìn)行催化及拋光等處理，二次純水先經(jīng)過膜吸收器（membrane?gas?absorber，mga），利用溶氫膜溶入高純h2，再經(jīng)過第二混合光解吸收器中裝填的二層處理劑（催化反應(yīng)層和離子拋光層，自上而下層疊鋪設(shè)）可將痕量金屬離子、溶解氧、弱離子化雜質(zhì)以及低分子有機(jī)物進(jìn)一步深度脫除、吸收和降解，分別處理至ppq級(jí)、ppt級(jí)和ppb級(jí)的極低指標(biāo)限定值；同時(shí)可將催化光解過程產(chǎn)生的自由基復(fù)合氧化劑（h2o2）控制在亞ppb級(jí)（低至1ug/l以下）水準(zhǔn)。具體來說，由于催化反應(yīng)層的金屬催化劑采用負(fù)載型金屬催化劑，催化劑本身基體可以是一種正電荷吸附劑，能夠?qū)?85nm?uv氧化lmwom而產(chǎn)生的低分子酸性有機(jī)物（lmw?cas）進(jìn)行高效吸附，同時(shí)可分解h2o2，使h2o2＜1μg/l，優(yōu)選＜0.8μg/l，還可在h2作用下將分解副產(chǎn)物o2還原為h2o，適量的h2還可在負(fù)載型金屬催化劑基體表面將水中o2催化還原為h2o。再經(jīng)離子拋光層的離子交換劑可進(jìn)一步去除痕量金屬并提升電阻率。最后經(jīng)脫氣超濾單元的膜脫氣與超濾處理，實(shí)現(xiàn)溶解氣體及微粒子的拋光去除。

61、優(yōu)選的，步驟s1.3中，對(duì)脫氣單元的出水進(jìn)行第一次取樣并在線檢測(cè)，控制單元根據(jù)在線檢測(cè)結(jié)果確定脫氣單元出水口連通所述純水儲(chǔ)槽進(jìn)入二階凈化處理、連通除鹽單元的入水口再次進(jìn)行一階凈化處理，和/或連通一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口再次進(jìn)行淺除鹽預(yù)處理；

62、步驟s2.3中，對(duì)脫氣超濾單元的出水進(jìn)行第二次取樣并在線檢測(cè)，控制單元根據(jù)在線檢測(cè)結(jié)果確定脫氣超濾單元出水口連通超純水供水管網(wǎng)、連通所述純水儲(chǔ)槽再次進(jìn)行二階凈化處理、連通除鹽單元的入水口再次進(jìn)行一階凈化處理、和/或連通一階系統(tǒng)上游的淺除鹽系統(tǒng)入口再次進(jìn)行淺除鹽預(yù)處理。

63、常規(guī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第一回流管線的第一回流比例在5%以上，優(yōu)選在9-90%。所述第一回流比例為單位時(shí)間第一回流管線的回流水量與脫氣單元出水口進(jìn)入純水儲(chǔ)槽的水量之比。當(dāng)水質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重的降低時(shí)，可開啟第一輔助回流管，將部分回流水或者全部回流水在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)過第一輔助回流管向更上游回流。

64、與第一回流比例不同，由于需要密切關(guān)注下游用水量，將第二回流管線的第二回流比例設(shè)定為單位時(shí)間第二回流管線的回流水量與下游用水量之比，通常第二回流比例設(shè)置在20-80%，優(yōu)選25-50%。同樣的，常規(guī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第二輔助回流管可關(guān)閉，當(dāng)超純水水質(zhì)明顯惡化，或者二次純水的水質(zhì)因一次純水超標(biāo)而顯著降低，或者系統(tǒng)試運(yùn)行階段，在工藝用水量不被影響情況下，將部分回流水或者全部回流水在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)過第二輔助回流管向更上游回流。

65、具體的，在第一混合光解吸收器、第二混合光解吸收器或者其他所需之處設(shè)置若干流量檢測(cè)器，實(shí)時(shí)向控制單元反饋第一光解區(qū)、第二光解區(qū)待處理水量以及需要密切關(guān)注的區(qū)域流量情況，控制單元根據(jù)在線檢測(cè)結(jié)果以及流量檢測(cè)器反饋結(jié)果，對(duì)照設(shè)定的水質(zhì)閾值和當(dāng)前輻射條件，確定第一光解區(qū)和第二光解區(qū)中輻射光源的總照度和照射時(shí)長(zhǎng)，從而確定輻射光源的具體開啟數(shù)量等條件。以全部輻射光源都開啟的最大照度為100%計(jì)，第一光解區(qū)和第二光解區(qū)的照度調(diào)節(jié)范圍在約10-100%之間，優(yōu)選在30-100%，此外，可將輻射光源進(jìn)行分組控制，例如將它們分為2-8組，每組約1-6個(gè)輻射光源，使輻射光源組輪換進(jìn)行工作。更優(yōu)選的，分為4-8組，每組約1-5個(gè)輻射光源，增加輻射光源組數(shù)，降低單組內(nèi)輻射光源數(shù)，能夠更精確的調(diào)控輻射劑量。第一光解區(qū)的輻射劑量在300-800mj/cm2，第二光解區(qū)的輻射劑量在200-900mj/cm2。

66、優(yōu)選的，控制單元根據(jù)待凈化水流參數(shù)，對(duì)第一光解區(qū)和第一光解區(qū)輻射光源的輻射劑量分別調(diào)控；和/或

67、根據(jù)第一次取樣的在線檢測(cè)結(jié)果，確定脫氣單元出水口的連通方式；和/或

68、根據(jù)第二次取樣的在線檢測(cè)結(jié)果，確定脫氣超濾單元出水口的連通方式；

69、向超純水供水管網(wǎng)提供的超純水水質(zhì)達(dá)到：

70、痕量金屬＜0.05ng/l、toc＜0.5μg/l、do＜0.3μg/l、b＜0.5ng/l、h2o2＜1μg/l、大于0.05μm的微粒子濃度＜0.1pcs/ml。

71、本發(fā)明至少包括如下有益效果：

72、（1）本發(fā)明中采用二階凈化設(shè)備和工藝，通過一階系統(tǒng)將一次純水處理得到二次純水，二階系統(tǒng)將二次純水處理得到超純水并穩(wěn)定輸出。其中，第一混合光解吸收器集成了光解處理、正電吸附、絡(luò)合反應(yīng)、離子拋光的多重反應(yīng)機(jī)制，第二混合光解吸收器集成了光解處理、金屬催化、離子拋光的多重反應(yīng)機(jī)制。特別的，第一混合光解吸收器和第二混合光解吸收器分別一體化集成了現(xiàn)有多臺(tái)處理設(shè)備的功能，可縮短現(xiàn)有設(shè)備的管道路徑，有效減少處理過程中的管道溶出微污染濃度，而且混合光解吸收器優(yōu)選采用的非金屬化設(shè)計(jì)，最大限度降低痕量金屬微污染，促進(jìn)了超純水制備系統(tǒng)中關(guān)鍵工藝與設(shè)備的創(chuàng)新進(jìn)步。

73、（2）本發(fā)明的凈化設(shè)備和工藝系統(tǒng)能夠滿足半導(dǎo)體尖端制程工藝用水的水質(zhì)要求，提供了多元污染物深度降除的先進(jìn)超純水凈化技術(shù)。能夠獲得更低的總有機(jī)碳、硼、痕量金屬和溶解氧等超純水凈化水質(zhì)指標(biāo)，滿足納米制程半導(dǎo)體對(duì)超純水更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，還對(duì)混合光解吸收器進(jìn)一步精細(xì)化設(shè)計(jì)，解決了以往拋光段混合光解吸收器產(chǎn)生氧氣副產(chǎn)物以及深除鹽段混合光解吸收器影響除硼效率等問題。

74、（3）本發(fā)明的控制單元、在線檢測(cè)單元、第一回流管線（含其第一輔助回流管）和第二回流管線（含其第二輔助回流管）等設(shè)計(jì)，一方面，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的水質(zhì)情況，穩(wěn)定提供高質(zhì)量半導(dǎo)體尖端制程工藝用水；另一方面，通過純水儲(chǔ)槽的容積及回流比例的調(diào)控，方便控制一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)實(shí)際出水量，特別是為二階系統(tǒng)下游的半導(dǎo)體工藝提供定量且持續(xù)穩(wěn)定的超純水流；此外，通過對(duì)一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)、一階和二階回流及其輔助回流、光解區(qū)輻射劑量調(diào)控等方式，能夠準(zhǔn)確把握水流各階段的凈化情況，節(jié)能高效的完成各階系統(tǒng)的凈化工作。