用含表面活性剂和螯合剂的清洗液清洗硅片的研究
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文章编号:1009-3486(2002)03-0036-05螯合剂和表面活性剂在脱盐过程中对膜分离性能的影响①叶 勇1,王源升2,朱金华1(1.海军工程大学基础部,湖北武汉430033;2.海军工程大学训练部,湖北武汉430033)摘 要:选择聚砜膜、醋酸纤维素膜和聚乙烯醇复合膜对单组分盐溶液和分别加入了螯合剂、表面活性剂及两者共存时的混合溶液进行分离实验研究,对比了3种膜对不同溶液的截盐性能和透水速度,分析了螯合剂EDTA 、表面活性剂SDBS 以及两者共存条件下对3种不同膜分离性能的影响.关键词:膜分离;聚砜;醋酸纤维素;聚乙烯醇;复合膜;螯合剂;表面活性剂中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A中、低放射性废水中有的含大量有机物(如络合剂、表面活性剂等)及多种金属离子(大多处于络合态),部分金属离子受到放射沾染而带有较强放射性,若直接排放会对环境造成严重污染.因此,采用一种能经济、有效地处理这类中、低放射性废水的方法,以得到可供回用或直接排放的水,具有十分重要的现实意义.传统的对中、低放射性废水的处理方法主要以蒸发法为主,存在去污因数低、建厂费用和运行费用高的缺点[1].以反渗透(RO )为基础的膜分离技术由于对废水中表面活性剂和放射性离子去除率高、能耗低以及设备简单等突出优点,在处理此类含有机物的放射性废水方面具有广泛的应用前景[2].近年来,美国、日本、俄罗斯等国家在利用RO 法处理中、低放射性废水方面作了大量的实验研究工作并已应用于生产实践.在国内,80年代开始利用RO 膜分离技术处理放射性废水的研究并取得了较大进展[3],但目前尚未见利用膜法分离处理含大量螯合剂、表面活性剂的中、低放射性废水的研究报道.本文采用国家海洋局杭州水处理中心提供的3种不同类型的膜材料,对含螯合剂(ED TA )、表面活性剂(SDBS )的模拟非放射性盐溶液进行反渗透膜分离实验和研究,探索螯合剂、表面活性剂在分离过程中对膜性能的影响,为膜法处理含有机物放射性废水的实际应用提供依据.1 实验及分析方法1.1 仪器与药品DDS 2307型电导率仪、DJ S 21C 型铂黑电极(上海雷磁仪器厂生产);聚砜膜、醋酸纤维素膜和聚乙烯醇复合膜(国家海洋局杭州水处理中心提供);二氯化钴、分析纯(中国医药集团上海化学试剂公司);乙二胺四乙酸二钠(ED TA )、分析纯(武汉市江北化学试剂厂);十二烷基苯磺酸钠(SDBS )、化学纯(中国医药集团上海化学试剂公司);去离子水(自制).1.2 实验装置采用国家海洋局杭州水处理中心生产的膜性能评价设备进行膜分离实验,实验流程如图1所示.平膜实验装置为3个串联的小型不锈钢评价池,有效膜面积共60cm 2. 第14卷 第3期 2002年6月 海军工程大学学报 JOURNAL OF NAVAL UN IV ERSIT Y OF EN GIN EERIN G Vol.14 No.3 J un.2002 ①收稿日期:2001211214;修订日期:2002201228作者简介:叶 勇(19772),男,硕士生.1.3 分析测试方法膜分离实验是在压力推动力作用下,测定膜对非放射性模拟溶液的脱盐性能和透水速度,以此得出不同种类膜的分离性能以及溶液中螯合剂ED TA、阴离子表面活性剂SDBS等成分对不同膜分离性能的影响.实验过程中测试条件依次为:聚砜膜(记为Mem A)的操作压力为0.4Mpa,醋酸纤维素膜(记为Mem B)和聚乙烯醇复合膜(记为Mem C)的操作压力为2Mpa;料液温度T=28℃左右;料液流速为55L/h;CoCl2溶液质量浓度为500×10-6;进料液p H值6.0~7.0.用电导仪测定溶液的电导率,按(1)式计算无机盐的脱除率R:R=(1-L1L2)×100%(1)式中:R为脱盐率(%);L1为透过液电导率(μs/cm);L2为料液电导率(μs/cm).用单位时间内通过单位膜面积的透过液量表示溶剂透过速度(或水通量)J,按(2)式计算得到.J=VS・t(2)式中:V是透过液的容积(mL);S是膜的有效面积(cm2);t是运行时间(h).2 结果与讨论2.1 3种膜的纯水透过特性图2表示了不同压力下3种膜的纯水通量变化情况.从图中可以看出,3种膜的纯水通量随操作压力的增加而上升,并且纯水通量与操作压力间呈线性关系.根据Spiegler2Kedem模型[4]:J=L p(Δp-σΔπ)(3)式中:J为溶剂的透过速度;L p为溶剂透过系数;Δp为膜面之间的压力差;Δπ为渗透压;σ为膜的反射系数.因纯水Δπ=0,故上式可变为J=LpΔp[5\〗.根据通量与压力的线性关系,可得到方程(3)中的L p值(见表1).比较L p值,可以看出3种膜的膜结构由疏到密依次为:Mem A<MemC<Mem B.表1 3种膜的纯水透过系数L p值Mem A Mem B Mem C L p/(mL・cm-2・h-1・(MPa)-1)129.250.41 3.27・73・ 第3期 叶 勇等:螯合剂和表面活性剂在脱盐过程中对膜分离性能的影响 2.2 3种膜对单组分盐溶液的透过性能对比针对废水溶液中含量较多的Co 、Fe 、Ni 等成分,分别测试了3种膜对500×10-6的CoCl 2纯溶液的透过性能.从表2可看出,3种膜的透水速度J 由大到小依次为:Mem A >Mem C >Mem B ,这与3种膜结构的疏密程度相一致.而3种膜对盐溶液的截盐率R 大小则依次为:Mem C >Mem B >Mem A ,这反映出3种膜皮层结构致密性程度的差异.从图中3种膜对应的R 值可知Mem A 为超滤膜,几乎不截留无机离子;而MemB 和MemC 同为截盐率较高的膜,MemC 的透水速度却是Mem B 的6倍,说明复合膜的膜结构对水分子的阻力更小.因此,3种膜中Mem C 对盐溶液的分离性能最好.表2 3种膜对CoCl 2溶液的透过特性对比Mem AMem B Mem C R (%)0.6888.3396.36J /(mL ・cm -2・h -1)19.600.99 5.982.3 螯合剂(E DTA)对3种不同膜分离性能的影响图3和图4分别表示了CoCl 2溶液中加入过量的螯合剂ED TA 后,3种膜对螯合溶液R 和J 的变化.从图3可知,螯合后Mem A 对溶液的截盐率R 比螯合前提高了15倍,而Mem B 和Mem C 的截盐率R 也比螯合前分别提高了2.6%和2.3%.导致3种膜的R 共同提高的原因是螯合离子的尺寸效应对膜的影响.溶液中的Co 2+与ED TA 螯合后,生成了空间结构较庞大的螯合金属离子(用[Co Y ]2-表示),其在透过渗透膜膜孔时所受膜的空间阻力明显较Co 2+大,因而3种膜的截盐率都比螯合前有了明显提高.而导致Mem A 对螯合后溶液的R 大大提高则是由于电荷排斥作用的结果.因Mem A 是非极性疏水膜,四周被ED TA 的有机基团所包围的螯合离子[Co Y]2-较易吸附于非极性膜上,使膜带负电荷,从而对其它[Co Y ]2-向膜的渗透产生了同电荷排斥作用,结果使膜的R 得到大幅提高. 从图4显示的3种膜对螯合后溶液J 的变化可看出,螯合剂对具有不同表面物化特性的膜影响也不同.Mem A 为非极性疏水膜,[Co Y]2-吸附其上后使膜带一定量的负电荷,增强了膜的极性,使其亲水性增强,因而水通量J 略有上升.Mem B 和Mem C 同为极性亲水膜,其对螯合后溶液的水通量J 都略有下降,原因可能是[Co Y]2-的尺寸效应阻碍了水分子在膜内的顺利迁移所致.2.4 表面活性剂(SDBS)对3种不同膜分离性能的影响图5和图6分别表示了CoCl 2溶液中表面活性剂SDBS 对3种膜截盐率R 和水通量J 的影响.从图中可以看出,随着溶液中SDBS 浓度的增大,Mem A 对溶液的截盐率R 逐渐上升,水通量J 逐渐下降.因为Mem A 是非极性膜,表面活性离子的非极性碳氢链以色散力与非极性膜面相吸引而依附于其上[6],阻碍了溶液中的金属离子和水分子向膜的渗透,使膜的R 升高,J 下降.・83・海 军 工 程 大 学 学 报 第14卷 对于极性膜,表面活性剂SDBS 在溶液中对其吸附过程可能为:当SDBS 浓度较低时,表面活性剂以离子交换或离子对的形成方式在膜-液界面上发生单分子吸附,其带电荷端吸附于膜面而疏水的碳氢链伸入溶液中;当溶液中SDBS 浓度增大到一定程度,已被吸附的表面活性离子的碳氢链与溶液中表面活性离子的碳氢链间相互作用产生疏水吸附,形成双分子层聚集体;其后表面活性离子的继续吸附受到空间填充约束的限制逐渐变缓[6].由此可对图5、6中所显示的Mem B 和Mem C 两种极性膜的R 和J 的变化作出解释,即随着溶液中SDBS 浓度的增加,亲水性膜面上逐渐形成严密的疏水层,使膜的R 逐渐上升,J 逐渐下降.从图5可看出,Mem C 在SDBS 浓度超过50×10-6后R 出现了下降.这是因为复合膜Mem C 的表皮层极性较强,阴离子表面活性剂SDBS 在其上的吸附也较强,当溶液中SDBS 的浓度超过50×10-6后,Mem C 表面上开始逐渐形成表面活性离子的双分子层聚集体,使Mem C 的水通量大幅下降,导致膜的透过液中盐浓度升高,因而Mem C 的R 出现下降.比较图6中Mem B 和Mem C 的J 变化也可看出,SDBS 浓度超过50×10-6后,Mem B 的J 降低很少,Mem C 的J 却大幅降低,这也说明表面活性剂SDBS 对表面极性较强的膜吸附作用也较强,因而可以更显著地影响膜的性能.2.5 螯合剂和表面活性剂对3种不同膜分离性能的共同影响当CoCl 2溶液中同时加入过量的螯合剂ED TA 和一定浓度的表面活性剂SDBS 时,溶液中的Co 2+会与过量的ED TA 螯合生成大量螯合钴离子[Co Y]2-,此时溶液变为含表面活性剂的Co 2+-ED TA 螯合溶液.图7和图8分别表示了CoCl 2的ED TA 螯合溶液中表面活性剂SDBS 的浓度对3种膜截盐率R 和水通量J 的影响.・93・ 第3期 叶 勇等:螯合剂和表面活性剂在脱盐过程中对膜分离性能的影响 从图7可看出,随着螯合溶液中SDBS浓度的增大,3种膜的截盐率R都不断升高.这是因为溶液中的表面活性离子吸附于膜面后,使膜表面带部分负电荷,增强了膜对螯合离子[Co Y]2-的电荷排斥作用,使膜的R升高.从图8可以看出,随着SDBS浓度的增大,3种膜对螯合溶液的水通量J开始时略微上升,20×10-6以后逐渐下降.原因可解释为:当溶液中SDBS浓度较低(10×10-6~20×10-6)时,吸附于膜-液界面的表面活性剂[6]使膜附近的水分子层表面张力显著降低,渗透性增强,使J变大;随着SDBS浓度继续增大,更多的表面活性离子吸附于膜面,其疏水链以及空间效应阻碍了水分子顺利透过膜,使J开始下降.3 结 论(1)本文在膜分离实验中使用了3种不同种类的膜:聚砜膜(Mem A)、醋酸纤维素膜(Mem B)和聚乙烯醇复合膜(Mem C),它们的膜结构由疏到密依次为:Mem A<Mem C<Mem B 结构最为疏松的Mem A为超滤膜,几乎不能截留无机离子;Mem B和Mem C的膜结构较致密,脱盐率较高,可用于反渗透处理含盐废水过程.Mem C表现出的高截盐率、高透水速度使其成为3种膜中分离性能最好的膜.(2)盐溶液中加入螯合剂ED TA后,由于螯合离子的尺寸效应和电荷排斥作用,Mem A、Mem B、Mem C3种膜的截盐率R都得到提高.而螯合剂对3种膜的水通量J的影响因膜表面物化特性的不同而有差异,非极性疏水膜对螯合后溶液的水通量J略有上升,而极性亲水膜的水通量J略有下降.(3)盐溶液中加入阴离子表面活性剂SDBS后,在一定的表面活性剂浓度范围内,3种膜的截盐性能都得到提高,而膜的透水速度逐渐下降,SDBS超过某一浓度后,膜的透水速度开始大幅下降,导致截盐性能开始降低.可见,表面活性剂SDBS对膜性能的影响有一最佳浓度,控制盐溶液中SDBS的浓度在最佳浓度可使膜的分离性能达到最佳.(4)当盐溶液中同时存在螯合剂ED TA和表面活性剂SDBS时,它们各自对膜性能的影响被叠加而使膜的分离性能得到更明显的改变.随着螯合后溶液中SDBS浓度的增大,3种膜的截盐率R进一步提高,水通量J则逐渐下降.同样,将螯合溶液中SDBS控制在适当浓度,可使膜的截盐性能和透水速度同时保持在较高水平.(5)通过本文对含螯合剂ED TA、表面活性剂SDBS的盐溶液进行3种不同膜的反渗透分离实验,可得出这样的结论:应用脱盐性能和透水性能都较好的聚乙烯醇复合膜(Mem C),在适当的操作条件下可成功处理含螯合剂ED TA、表面活性剂SDBS的中、低放射性废水.实验中Mem C对模拟废水溶液的截盐率R达到98.55%,水通量J为5.48mL・cm-2・h-1.参考文献:[1] Amjad Z.反渗透—膜技术・水化学和工业应用[M].北京:化学工业出版社,1999.[2] 王 湛.膜分离技术基础[M].北京:化学工业出版社,2000.[3] 陆晓峰,楼福乐,毛伟钢,等.用反渗透处理放射性废水实验[J].水处理技术,1988,14(3):181-185.[4] Spieger K S,K edem O.Thermodynamics of hyperfiltration:criteria for efficient membranes[J].Desalination,1966,9(1):311-326.[5] 刘茉娥.膜分离技术[M].北京:化学工业出版社,1998.[6] 徐燕莉.表面活性剂的功能[M].北京:化学工业出版社,2000.(下转第44页)5 计算程序和计算结果讨论按上述剖分方案,编制数值计算程序,计算得到了各剖分单元中心点处的磁化强度[Mηi],η=x, y,z,i=1,…,N.由文献[2]所述方法,可以得到某计算平面上潜艇船模的纵向感应磁性磁场的垂向分量和横向感应磁性磁场的垂向分量.计算结果用测试值校核,平均相对误差分别为10.5%和13.7%.垂向感应磁性磁场由于缺少测试值,未进行比较.由此可见,计算结果具有较高的计算精度,在工程上具有重要的参考价值.参考文献:[1] 翁行泰,曹梅芬.潜艇感应磁场的三维有限元法计算研究[J].上海交通大学学报,1994,28(5):69-76.[2] 郭成豹,何 明,周耀忠.积分方程法计算舰船感应磁场[J].海军工程大学学报,2001,13(6):71-74.[3] 樊明武,缪一心.用于加速器及其输运系统磁铁设计的数值计算方法[R].北京:中国核情报中心,1986.[4] 倪振群,蔡雪祥,翁行泰.舰船主甲板模型感应磁场的计算[J].上海交通大学学报,1996,30(7):83-88.[5] 张忠龙.舰船磁场计算与换算[M].武汉:海军工程学院,1990.R esearch on the numerical calculation of submarine induced magneticf ields by integral equation methodGUO Cheng2bao1,L IU Da2ming1,ZHU Bao2cheng2(1.Dept.of Electrical Eng.,Naval Univ.of Engineering,Wuhan430033,China;2.Equipment Department of92763Naval Unit,Dalian116041,China)Abstract:The numerical calculation of submarine induced magnetic fields by integral equation method is described,and the part ring cylinder element is adopted.A formula of coupling coefficients is deduced,and a numerical calculating program is written for a type of submarines.Then,a good result has been obtained. K ey w ords:ship;induced magnetic fields;integral equation method;numerical analysis(上接第40页)Influence of chelant and surfactant on separation propertiesof membranes in desalinationYE Y ong1,WAN G Yuan2sheng2,ZHU Jin2hua1(1.Dept.of Basic Courses,Naval Univ.of Engineering,Wuhan430033,China;2.AdministrativeOffice of Training,Naval Univ.of Engineering,Wuhan430033,China)Abstract:Polysulfone membrane,cellulose acetate membrane and polyvinyl alcohol composite membrane are selected to perform separation experiments of single aqueous solution of salt and mixed solution of it with chelant,surfactant or both of them.The effects of chelant,surfactant and both of them on desalination ra2 tio and permeation flux of three kinds of membranes are investigated.K ey w ords:membrane separation;polysulfone;cellulose acetate;polyvinyl alcohol;composite membrane;chelant;surfactant。
清洗剂组成成分一、引言清洗剂是日常生活中不可或缺的化学品,它们用于清洗各种表面,从家庭清洁到工业清洁都有广泛的应用。
清洗剂组成成分是制造商和消费者关注的主要问题之一。
在本文中,我们将探讨清洗剂的组成成分。
二、基本原理清洗剂的基本原理是通过表面活性剂和其他化学物质来改变水的表面张力,使其能够渗透到污垢中并将其溶解或乳化。
表面活性剂是一种具有亲水性和亲油性的分子,可以在水和油之间建立桥梁,从而使污垢分散在水中。
三、主要成分1. 表面活性剂表面活性剂是清洗剂最重要的成分之一。
它们可以根据其亲水性和亲油性被分类为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。
这些表面活性剂可以单独使用或组合使用以达到最佳效果。
2. 溶解剂溶解剂通常用于去除难以处理的油脂、胶黏物和其他污垢。
常见的溶解剂包括酒精、丙酮、氯化物和苯乙烯等。
3. 螯合剂螯合剂是一种可以与金属离子结合的分子,从而使其变得不活跃。
在清洗剂中,螯合剂可以用于去除水垢和其他金属沉积物。
4. pH调节剂pH调节剂用于调节清洗剂的酸碱度,以便最大程度地发挥其清洁效果。
通常使用的pH调节剂包括碱性化学品如氢氧化钠和酸性化学品如硫酸。
5. 香料和染料香料和染料通常被添加到清洗剂中以增加其吸引力,并使其更易于识别。
这些成分对于清洁作用没有影响,但可以提高消费者的体验。
四、其他成分除了上述主要成分之外,还有一些其他成分也被添加到清洗剂中以增强其效果。
这些成分包括防腐剂、抗菌剂、泡沫稳定剂等。
五、结论综上所述,清洗剂组成成分是多种化学物质的组合,包括表面活性剂、溶解剂、螯合剂、pH调节剂和其他成分。
这些成分可以单独使用或组合使用以达到最佳效果。
消费者应该选择适合其需要的清洗剂,并遵循正确的使用方法以确保安全和最佳效果。
化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的研究本文研究了化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的变化,探讨了不同清洗液对硅片表面的影响,以及硅片表面化学键和形貌对清洗效果的影响。
下面是本店铺为大家精心编写的5篇《化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的研究》,供大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
《化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的研究》篇1引言硅片是半导体工业中不可或缺的重要材料,其在制造过程中需要经过多次清洗,以去除表面污垢和杂质,保证其表面干净度和电学性能。
化学清洗是硅片表面处理中最常用的方法之一,而清洗液的组成和浓度对硅片表面的化学键和形貌有着重要的影响。
本文旨在研究不同化学清洗液中硅片表面化学键及形貌的变化,并探讨这些变化对清洗效果的影响。
实验方法本次实验采用三种不同的化学清洗液,分别为 A、B、C。
A 液主要成分为氢氟酸和硝酸,B 液主要成分为氢氧化钠和过氧化氢,C 液主要成分为硫酸和氢氧化钠。
将硅片分别浸泡在三种清洗液中,浸泡时间分别为 10 分钟、20 分钟和 30 分钟。
浸泡结束后,用去离子水将硅片清洗干净,并用吹风机将其吹干。
实验结果使用扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 对硅片表面形貌进行观察和分析。
结果表明,不同清洗液对硅片表面的形貌和化学键有着不同的影响。
在 A 液中浸泡 10 分钟后,硅片表面出现明显的腐蚀和刻蚀现象,表面形貌变得粗糙。
在 AFM 图像中,可以观察到硅片表面出现了许多纳米级别的凹凸不平的结构。
同时,X 射线光电子能谱 (XPS) 分析结果显示,硅片表面化学键的主要成分为氟化硅和氧化硅。
在 B 液中浸泡 20 分钟后,硅片表面变得光滑,表面形貌得到改善。
在 AFM 图像中,可以观察到硅片表面出现了许多微米级别的平滑结构。
同时,XPS 分析结果显示,硅片表面化学键的主要成分为氢氧化钠和过氧化氢。
在 C 液中浸泡 30 分钟后,硅片表面出现了一些微小的凹凸结构,表面形貌较之前略有改善。
rca 清洗硅片原理RCA清洗硅片原理引言:硅片是集成电路制造中的重要材料,其表面的纯净度对电路性能起着至关重要的作用。
然而,在制造过程中,硅片表面常常会受到各种污染物的污染,影响其品质和效果。
为了保证硅片的质量,需要对其进行清洗处理。
RCA清洗法是一种常用的硅片清洗方法,本文将介绍RCA清洗硅片的原理。
一、RCA清洗法简介RCA清洗法是一种使用一氧化氮、硫酸和过氧化氢的混合液体对硅片进行清洗的方法。
其名称来源于该方法的发明者Robert W. K. Ried、David L. Scheiber和William J. Grove的姓氏首字母缩写。
RCA清洗法以其高效、彻底和可控的特点,成为了半导体工业中最常用的硅片清洗方法之一。
二、RCA清洗硅片的原理RCA清洗硅片的原理主要基于化学反应和表面张力的作用。
1. 化学反应RCA清洗法使用的混合液体包含一氧化氮、硫酸和过氧化氢。
这三种成分分别负责去除有机污染物、金属离子和有机残留物。
- 一氧化氮(HNO):一氧化氮具有强氧化性,能够迅速分解有机物,去除硅片表面的有机污染物。
- 硫酸(H2SO4):硫酸具有强酸性,能够与金属离子发生反应,将其从硅片表面去除。
- 过氧化氢(H2O2):过氧化氢是一种氧化剂,能够去除硅片表面的有机残留物。
通过混合液体中这三种成分的协同作用,可以有效去除硅片表面的污染物,使硅片恢复到纯净的状态。
2. 表面张力RCA清洗法中,硅片在混合液体中的悬浮液中进行清洗。
悬浮液的表面张力能够帮助在硅片表面形成均匀的液膜,使清洗液能够充分接触并清洗硅片表面的污染物。
悬浮液的表面张力不仅可以保证清洗液的均匀分布,还能够使清洗液在硅片表面形成薄膜,提高清洗效果。
三、RCA清洗硅片的步骤RCA清洗法一般分为两个步骤:预清洗和主清洗。
1. 预清洗预清洗主要是为了去除硅片表面的有机污染物,准备好进一步的主清洗。
预清洗的具体步骤如下:(1)将硅片浸入一氧化氮溶液中,去除表面的有机污染物。
硅片清洗中静电吸附问题的解决方案静电吸附问题是硅片清洗过程中经常遇到的一个难题。
硅片是集成电路制造中的重要材料,其表面需要保持干净无尘,以确保电路的正常运行。
然而,在清洗过程中,由于硅片的特殊性质和静电效应的存在,静电吸附问题往往会导致颗粒和杂质的重新附着,从而影响清洗效果和产品质量。
本文将探讨一些解决硅片清洗中静电吸附问题的方案。
一、合适的清洗溶液选择清洗溶液是硅片清洗过程中的核心环节。
合适的清洗溶液可以有效地解决静电吸附问题。
首先,我们需要选择去离子水作为基础溶剂,因为去离子水具有高纯度和低电导率的特点,可以在清洗过程中避免静电的产生。
其次,可以添加一些表面活性剂或消雾剂,这些物质可以改善清洗液与硅片表面之间的接触,降低静电的产生和吸附。
最后,根据具体的清洗要求,可以添加一些特定的清洗剂,如脱脂剂、酸碱中和剂等,以去除油污和表面氧化物等杂质。
二、优化的清洗工艺参数除了选择合适的清洗溶液外,优化清洗工艺参数也是解决静电吸附问题的关键。
首先,我们需要控制清洗温度。
过高或过低的清洗温度都会增加静电的产生和吸附,因此应选择适当的温度范围。
其次,清洗时间也需要恰到好处。
过短的清洗时间可能无法完全去除污染物,而过长的清洗时间则容易引起静电吸附。
此外,合理的气体流速、流向和压力等参数也需要进行调整,以保证清洗过程中的稳定性和均匀性。
三、静电除尘设备的运用静电除尘设备是一种专门用于去除静电和清除颗粒污染物的装置。
在硅片清洗过程中,可以引入静电除尘设备来解决静电吸附问题。
静电除尘设备的工作原理是利用静电吸附颗粒,然后通过电场或气流将其引导至收集器中。
通过设置合适的电压和电场强度,可以有效地去除硅片表面的杂质,并减少静电吸附的产生。
四、加强防护措施除了上述解决方案外,加强防护措施也是解决硅片清洗中静电吸附问题的重要手段。
在清洗过程中,人员应该配备合适的防静电服装,以减少静电的产生和传导。
此外,工作环境中应保持适当的湿度,以减少静电的积累和吸附。
2.4硅片清洗的一般程序杂质可以分为分子型,离子型和原子型三种情况。
分子型大多为油脂类的杂质,有疏水性。
离子和原子型为化学吸附杂质,其吸附力较强。
所以步骤为去分子→去离子→去原子→去离子水清洗。
另外为了取出硅片表面的氧化层,常要增加一个稀氢氟酸浸泡步骤。
3.1湿法化学清洗利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或融解作用,或伴以超声,加热,抽真空等物理措施,使杂事从被清除的物体的表面脱附,然后用大量的高纯热,冷去离子水冲洗,从而获得洁净表面的过程。
3.1.1常用化学试剂及洗液的性质3.1.2溶液浸泡法最简单,最常用的方法,但是效率往往不及如人意,所以往往伴以加热,超声,搅拌等物理措施。
3.13机械擦洗法高压擦片机由于无机械摩擦,则不会划伤硅片的表面,而且可以达到清除槽痕里的沾污。
3.14超声波清洗技术其优点是:清洗效果号,操作简单,对于复杂的器件和容器也能清洗。
原理:在频率为20kHz到40kHz的超声波的作用下,液体介质内部会产生疏部和密部,疏部产生近乎真空的空腔泡,当空腔泡消失的瞬间,其附近便产生强大的局部压力。
使分子内部的化学键断裂,一次使硅片表面的杂质解吸。
当超声波的频率和空腔泡的振动频率共振时,机械作用力达到最大,泡内积聚的大量热能,时温度升高,促进了化学反应的发生。
它的效果与温度,压力,超声频率,功率等有关,小于1μm的颗粒的去除效果的并不太好。
3.15兆声波清洗技术机理:又高能(850khz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对硅片进行清洗的。
在清洗的时候,由换能器发出不哦成为1.5μm频率为0.8兆赫的高能声波。
溶液分子产生瞬时速度为30cm/s的流体波。
它可以去处小于0.2μm的粒子。
3.16旋转喷林法用机械的方法将硅片以较高的速度旋转起来,在旋转的过程中通过不断的向其表面喷液体(高纯度去离子水或其他清洗液)而达到清除硅片目的的方法。
它可以和甩干的工序结合在一起进行。
硅片脏污清洗分析报告一、硅片表面污染硅片表面的最外层即为吸附层,是氧化层与环境气氛的界面,吸附一些污染杂质,这些沾污可以分为分子、离子、原子、或者分为有机杂质、金属和粒子,如下图1所示。
图1 硅片表面污染示意图二、清洗工艺程序吸附在硅片表面上的杂质可分为原子型、离子型和分子型。
1、分子型杂质与硅片表面之间的吸附力较弱,清楚这类杂质粒子比较容易。
它们多属油脂类杂质,具有疏水性的特点,对于清除离子型和原子型杂质具有掩蔽作用。
因此在对硅片进行化学清洗时,首先应该把它们清楚干净。
2、离子型和原子型吸附的杂质属于化学吸附杂质,其吸附力都较强。
在一般情况下,原子型吸附杂质的量较小,在化学清洗时,先清除掉离子型吸附杂质,然后再清除残存的离子型杂质及原子型杂质。
清洗硅片的一般工艺程序为:去分子→去离子→去原子→去离子水冲洗,清洗时清洗剂配合超声波清洗。
三、硅片清洗剂清洗原理图2 清洗剂清洗硅片表面脏污示意图硅片清洗剂大多数呈碱性液体,主要成分是苛性碱、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、螯合剂和表面活性剂。
1、苛性碱具有强碱性,中和硅片表面的酸性沾污,强碱的皂化作用可以将油脂分解成可溶的物质随清洗液冲走。
2、磷酸盐和硅酸盐具有一定的清洁效果。
3、碳酸盐呈弱碱性,PH值在9-9.5,起到缓冲作用,使清洗液的PH值保持在一定的范围内。
4、螯合剂与溶液中的金属离子结合,并且减少溶液中的金属离子吸附到硅片表面。
5、表面活性剂现在主要是非离子型表面活性剂,吸附各种粒子、有机分子,并且在硅片表面形成一层吸附膜,阻止粒子和有机分子沾粘到硅片表面,另一方面可渗入到粒子和油污粘附的界面上,把粒子和油污从界面分离随清洗液带走,起到清洗作用。
五、粉尘脏污清洗出现粉尘脏污,所谓的“粉尘”到底是什么物质,目前并没有分析出结果。
个人认为“粉尘”有可能是两种,需要专业人员及专业仪器进行分析,利用原子吸收光谱与扫描电镜进行分析,可寻找合适机构进行检测。
1、“粉尘”为硅粉:“粉尘”为硅粉,是因为硅片表面有损伤,在硅片与硅片摩擦的过程中,产生的硅粉,在清洗过程中硅粉是无法存在的,在加热并且有氢氧化钠的情况下,硅粉是会与氢氧化钠反应的。
化学与洗涤剂探索洗衣液和洗洁精的化学原理洗衣液和洗洁精是我们日常生活中常用的清洁产品,它们能够有效地去除衣物和餐具上的污渍。
这些清洁产品的背后隐藏着许多化学原理,让我们一起来探索一下吧。
一、洗衣液的化学原理洗衣液是一种专门用于清洗衣物的清洁剂。
它主要由表面活性剂、助剂和其他添加剂组成。
1. 表面活性剂表面活性剂是洗衣液中最重要的成分之一。
它能够降低水的表面张力,使水更容易渗透到衣物纤维中,从而更好地清洁衣物。
常见的表面活性剂有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。
阴离子表面活性剂是洗衣液中最常见的表面活性剂,它能够与水中的阳离子和油脂结合,形成胶体颗粒,将污渍从衣物上分散悬浮在水中。
非离子表面活性剂则是通过与水分子形成氢键,使水更容易渗透到衣物纤维中。
阳离子表面活性剂主要用于柔顺剂中,能够使衣物柔软光滑。
2. 助剂洗衣液中的助剂主要包括增白剂、漂白剂、螯合剂等。
增白剂能够吸收紫外线,使衣物看起来更白更亮。
漂白剂则能够去除衣物上的顽固污渍,如茶渍、咖啡渍等。
螯合剂能够与水中的金属离子结合,防止其对衣物的污染。
3. 其他添加剂洗衣液中还可能添加一些其他的成分,如香精、防腐剂等。
香精能够给衣物带来清新的香气,而防腐剂则能够延长洗衣液的保存期限。
二、洗洁精的化学原理洗洁精是一种用于清洁餐具和厨房用具的清洁剂。
它主要由表面活性剂、助剂和其他添加剂组成。
1. 表面活性剂洗洁精中的表面活性剂与洗衣液中的表面活性剂类似,也是通过降低水的表面张力来清洁餐具和厨房用具。
不同的是,洗洁精中的表面活性剂更强力,能够更好地去除油脂和顽固污渍。
2. 助剂洗洁精中的助剂主要包括增稠剂、螯合剂等。
增稠剂能够增加洗洁精的黏稠度,使其更容易附着在餐具和厨房用具上。
螯合剂则能够与水中的金属离子结合,防止其对餐具和厨房用具的污染。
3. 其他添加剂洗洁精中还可能添加一些其他的成分,如香精、防腐剂等。
香精能够给餐具和厨房用具带来清新的香气,而防腐剂则能够延长洗洁精的保存期限。