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鑫藍環(huán)保-半導體行業(yè)廢氣處理工藝

文章出處：原創(chuàng)網(wǎng)責任編輯：蔡作者：蔡人氣：-發(fā)表時間：2025-08-04 00:00:00【大中小】

半導體行業(yè)廢氣處理需針對其復雜成分（酸性/堿性氣體、VOCs、特殊有毒氣體、顆粒物等）設計分質(zhì)處理工藝，結(jié)合預處理、核心處理及末端控制，確保達標排放并兼顧安全與經(jīng)濟性。以下是半導體廢氣處理詳細工藝解析：

一、半導體廢氣類型與特性

半導體工藝（如光刻、蝕刻、CVD、PVD等）產(chǎn)生的廢氣主要分五類：

酸性廢氣：HCl、HF、H2SO4、HNO3等（來自蝕刻、清洗工藝），腐蝕性強，需中和處理。

堿性廢氣：NH3（來自氮化、清洗），需酸化中和。

有機廢氣（VOCs）：異丙醇（IPA）、丙酮、光刻膠溶劑等（光刻、顯影工藝），易揮發(fā)、有異味，需控制VOCs排放。

特殊有毒/可燃氣體：SiH4（硅烷）、PH3（磷烷）、B2H6（硼烷）等（CVD工藝），易燃易爆且劇毒，需安全銷毀。

顆粒物：工藝副產(chǎn)物（如CVD中的硅顆粒）、設備磨損粉塵，粒徑0.1-10μm，需高效過濾。

二、處理原則與流程

遵循“分質(zhì)收集→預處理→分類型處理→末端治理→安全環(huán)保”的流程，核心是避免混合后反應（如酸性+堿性氣體中和放熱）、提升處理效率。

三、具體處理工藝

1.酸性廢氣處理（HCl、HF等）

原理：堿液中和（NaOH、Ca(OH)?）。

工藝：

廢氣收集后進入堿液噴淋塔，酸性氣體與堿液充分接觸，發(fā)生中和反應：

HCl+NaOH→NaCl+H2O

HF+NaOH→NaF+H2O

噴淋液（含鹽廢液）需定期更換，交由危廢處置單位處理。

2.堿性廢氣處理（NH3等）

原理：酸液中和（H2SO4、HNO3）。

工藝：

廢氣進入酸液噴淋塔，NH3與酸反應生成鹽：

2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4

酸液需控制濃度，避免過量引入其他污染物（如SO?）。

3.有機廢氣（VOCs）處理

半導體VOCs多為低濃度（100-1000ppm）、大風量，需濃縮后處理，常見工藝：

活性炭吸附+脫附催化燃燒：

吸附：VOCs被活性炭孔隙吸附，飽和后用熱氮氣/蒸汽脫附，濃縮5-15倍。

催化燃燒：濃縮后的VOCs進入催化燃燒裝置（貴金屬催化劑，如Pt/Pd），在200-400℃下氧化為CO?和H?O，能耗低、無二次污染。

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+催化燃燒/RTO：

沸石轉(zhuǎn)輪（蜂窩狀多孔材料）吸附低濃度VOCs，脫附區(qū)用熱空氣（180-220℃）脫附，濃縮10-20倍。

濃縮后的高濃度VOCs進入催化燃燒（低溫氧化）或蓄熱式熱力焚燒（RTO）（高溫850-950℃分解，效率＞99%），適合大風量場景。

4.特殊有毒/可燃氣體處理（SiH4、PH3等）

此類氣體易燃（爆炸極限寬）、劇毒，需徹底銷毀，核心工藝：

催化燃燒法：

催化劑（Al?O?負載Pt/Pd）降低反應溫度（300-500℃），SiH4氧化為SiO?和H?O，PH3氧化為P?O?和H?O：SiH4+2O2

催化劑SiO2+2H2O2PH3+4O2

催化劑P2O5+3H2O

安全性高（避免熱力燃燒的高溫風險），催化劑需定期再生。

等離子體分解法：

高壓電場產(chǎn)生高能等離子體（電子、離子、自由基），分解氣體為無害物質(zhì)，適用于低濃度、難燃氣體（如NF3）。

5.顆粒物處理

半導體顆粒物粒徑小（0.1-1μm為主），需高效過濾：

HEPA過濾器：過濾效率≥99.97%（對0.3μm顆粒），用于潔凈室末端，避免顆粒影響產(chǎn)品良率。

濕式洗滌塔：利用液滴捕集親水性顆粒（如硅顆粒），適合預處理階段（與酸性/堿性廢氣協(xié)同處理）。

四、預處理工藝

預處理是核心處理的前提，解決溫度、濕度、顆粒物等問題：

降溫：高溫廢氣（如CVD工藝，150-300℃）通過換熱器或冷卻塔降溫至＜60℃，避免活性炭失效或燃燒風險。

除塵：旋風分離器（大顆粒）、布袋除塵器（中顆粒）或濕式洗滌塔（小顆粒）去除粉塵，防止噴淋塔堵塞或活性炭孔隙堵塞。

除濕：冷凝器或干燥劑降低廢氣濕度（＜80%），避免酸性/堿性廢氣中和時生成鹽霧，或影響活性炭吸附效率。

五、安全與環(huán)保措施

防爆設計：處理可燃氣體（SiH4、H2）時，設備（管道、燃燒器）需防爆，控制氧氣含量（避免爆炸極限），設置泄爆裝置。

副產(chǎn)物管理：噴淋廢液（含鹽、重金屬）、飽和活性炭、催化劑等屬危廢，需分類收集，交由有資質(zhì)單位處置。

排放監(jiān)測：安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS），實時監(jiān)測SO?、NOx、VOCs、顆粒物等指標，確保符合《半導體器件制造業(yè)污染物排放標準》（GB 39731）及地方標準。

六、典型工藝流程示例

酸性廢氣流程：收集→降溫→除塵→堿液噴淋塔→排放。

有機廢氣流程（低濃度）：收集→除濕→沸石轉(zhuǎn)輪濃縮→催化燃燒→排放。

混合廢氣流程：分質(zhì)收集（酸性走噴淋，有機走濃縮+燃燒），或先處理酸性再處理有機（需驗證交叉影響）。

總結(jié)

半導體廢氣處理需結(jié)合廢氣特性（成分、濃度、風量）選擇工藝，強調(diào)“分質(zhì)處理、預處理優(yōu)先、安全第一”，通過中和、吸附濃縮、催化燃燒等技術(shù)實現(xiàn)高效治理，同時滿足環(huán)保法規(guī)和安全生產(chǎn)要求。

鑫藍環(huán)保科技（昆山）有限公司多年來專注于半導體廢氣處理設計、制造和安裝。我們產(chǎn)品有RTO蓄熱焚燒、RCO蓄熱催化燃燒、CO催化燃燒、TO直燃爐、有機廢氣處理設備、冷凝回收、防爆除塵器、酸堿廢氣處理、濾筒除塵器、防爆除塵器、單機除塵器、倉頂除塵器、旋風除塵器、洗滌塔、活性炭吸附箱、靜電除油設備等。