Trattamento Acqua Ultra Pura (UPW)

Lenntech progetta e fornisce sistemi di produzione di acqua ultrapura (UPW) per applicazioni industriali che richiedono i più elevati standard di qualità dell'acqua, inclusi progettazione di processo, ingegneria, fornitura di apparecchiature, installazione e collaudo.

L'acqua ultrapura è necessaria nei settori industriali in cui anche concentrazioni minime di solidi disciolti, composti organici o particelle possono influire sulla qualità del prodotto o sulle prestazioni del processo.

I sistemi Lenntech sono progettati per raggiungere livelli estremamente bassi di solidi totali disciolti (TDS), silice, carbonio organico totale (TOC) e particelle, garantendo un funzionamento affidabile in applicazioni altamente sensibili.

Contesto applicativo

L'acqua ultrapura viene utilizzata in settori con rigorosi requisiti di qualità dell'acqua, tra cui:

• Produzione di microelettronica e semiconduttori
• Produzione di idrogeno (acqua di reintegro per elettrolisi)
• Processi farmaceutici e biotecnologici
• Generazione di energia e caldaie ad alta pressione

Le fonti tipiche di acqua di alimentazione includono:

• Acqua comunale acqua o acqua industriale trattata
• Acqua di processo pretrattata

Le principali sfide includono:

• Raggiungere livelli di conducibilità e TDS estremamente bassi
• Rimuovere i composti organici in tracce (TOC)
• Controllare particelle e batteri
• Garantire una qualità dell'acqua costante 24 ore su 24, 7 giorni su 7
• Mantenere la stabilità del sistema in funzionamento continuo

In particolare, la produzione di idrogeno (elettrolisi) richiede acqua di reintegro di elevata purezza, di qualità simile ai sistemi UPW utilizzati nella microelettronica.

Soluzione tipica Lenntech

Un tipico sistema Lenntech UPW è costituito da un processo multi-barriera che combina tecnologie avanzate di filtrazione, separazione a membrana, scambio ionico ed elettro‑deionizzazione, progettato per la massima purezza e affidabilità.

Pretrattamento

• Filtrazione multimediale (MMF) o equivalente
• Rimozione di solidi sospesi e torbidità
• Protezione dei sistemi a valle

Illustrazione di un'unità di filtraggio multimediale

Separazione a membrana

• Osmosi inversa (RO), spesso multistadio
• Riduzione dei sali disciolti e dei composti organici
• Rimozione ad alta efficienza di TDS

Illustrazione di un'unità ad osmosi inversa

Lucidatura e deionizzazione

• Elettrodeionizzazione (EDI)
• Unità di lucidatura a scambio ionico (IEX)
• Degasatori a membrana per la rimozione dei gas disciolti

Illustrazione di un'unità di elettrodeionizzazione (EDI)

Purificazione avanzata

• Scambio ionico (IEX) per prevenire l'accumulo di TDS nel circuito di ricircolo – soprattutto per applicazioni con elettrolizzatori
• Ossidazione UV per la riduzione del TOC
• Filtrazione finale per una concentrazione di particelle ultra-bassa

Ciclo di distribuzione

• Ricircolo continuo (anello UPW)
• Materiali controllati (ad esempio acciaio inossidabile, plastica ad alta purezza)
• Mantenimento della qualità dell'acqua fino al punto di utilizzo

Questo approccio in più fasi garantisce la rimozione dei contaminanti fino a livelli di tracce o ppb, soddisfacendo i requisiti industriali più esigenti.

Diagramma di flusso del processo

Di seguito è illustrato un tipico sistema Lenntech per il trattamento dell'acqua ultrapura:

Complessità della progettazione e controllo del processo

I sistemi per l'acqua ultrapura richiedono ingegneria avanzata e controllo preciso a causa dei livelli di contaminanti estremamente bassi presi di mira.

Le considerazioni chiave sulla progettazione includono:

• Treni di trattamenti multibarriera che combinano più tecnologie
• Selezione dei materiali per prevenire la contaminazione (acciaio inossidabile elettrolucidato, PP, tubazioni ad alta purezza)
• Ridondanza completa del sistema per garantire un funzionamento ininterrotto
• Monitoraggio continuo dei parametri critici:
  • Conduttività/resistività
  • Silice
  • TOC (carbonio organico totale)
  • Concentrazione di particelle
  • Temperatura e flusso

Il mantenimento di livelli TDS e TOC molto bassi richiede:

• Attenta integrazione di sistemi RO, EDI, IEX, UV e di filtrazione
• Riduzione al minimo delle zone morte e di ristagno nelle tubazioni
• Ricircolo continuo nei circuiti di distribuzione
• Strategie di manutenzione preventiva e pulizia

La progettazione e l'assemblaggio di tali sistemi sono estremamente complessi e richiedono l'integrazione precisa di più unità di processo, strumentazione, automazione e materiali di elevata purezza.

Esempio di configurazione del sistema

Portata: 30 m²/ora

Acqua di alimentazione: acqua freatica

Tecnologia:

• Filtrazione multimediale (MMF)
• Osmosi inversa (RO)
• Elettrodeionizzazione (EDI)
• Scambio ionico (IEX)
• Ultrafiltrazione (UF)
• Ossidazione UV
• Degassamento a membrana

Configurazione del sistema:

• Impianto completamente automatizzato con monitoraggio avanzato (TOC, particelle, resistività)
• Trattamento multistadio con ridondanza completa (2 volte; 100%)
• Installazione modulare su skid (più di 15 skid)
• Circuito di distribuzione UPW continuo

Effluente qualità:

• Conduttività <0,06 µS/cm
• TOC < 10 ppb
• Concentrazione di particelle estremamente bassa
• Temperatura controllata

Applicazione: Produzione di acqua ultrapura per la fabbricazione di microchip

Risultato:
Il sistema garantisce la produzione continua di acqua ultrapura con livelli estremamente bassi di solidi disciolti, sostanze organiche e particelle, soddisfacendo i rigorosi standard dell'industria dei semiconduttori e garantendo un'affidabilità operativa 24 ore su 24, 7 giorni su 7.

Una scheda di progetto di riferimento più dettagliata è disponibile qui.

Ambito di fornitura Lenntech

Lenntech fornisce sistemi di produzione UPW completi, tra cui:

• Progettazione del processo e selezione della tecnologia
• Ingegneria dettagliata e integrazione di sistema
• Fornitura di attrezzature (membrane, EDI, filtrazione, strumentazione)
• Costruzione modulare basata su skid
• Installazione e messa in servizio
• Monitoraggio e automazione avanzati
• Supporto post-vendita e manutenzione preventiva

9. Configurazioni opzionali e flessibilità

A seconda dell'applicazione e del livello di purezza richiesto, i sistemi possono includere:

• Configurazioni RO multi-passaggio
• Sistemi avanzati di rimozione del TOC (ossidazione UV)
• Unità di degasaggio per gas disciolti
• Linee di processo ridondanti (backup al 100%)
• Circuiti di distribuzione ad elevata purezza
• Integrazione con sistemi di produzione di idrogeno

Le configurazioni del sistema sono personalizzate per soddisfare rigorosi standard di settore e requisiti di funzionamento continuo.

1. Perché scegliere Lenntech per sistemi di acqua ultrapura

Lenntech combina competenze tecniche e capacità di integrazione di sistema che lo rendono particolarmente adatto per applicazioni con acqua ultrapura:

• Comprovata esperienza in sistemi di acqua ad elevata purezza per industrie esigenti
• Forte esperienza nelle tecnologie a membrana, EDI e di lucidatura avanzate
• Capacità di progettare e fornire sistemi di trattamento complessi e multistadio con ridondanza completa
• Vasta esperienza nel controllo di bassi TDS, silice e TOC a livelli di ppb
• Capacità di integrare strumentazione avanzata e sistemi di monitoraggio in tempo reale
• Soluzioni flessibili tra cui sistemi modulari montati su skid
• Esperienza in applicazioni emergenti come la produzione di idrogeno

Lenntech supporta i clienti dalla progettazione iniziale del processo fino all'implementazione su vasta scala, garantendo una produzione affidabile e continua di acqua ultrapura.