世界净化技术与设备的发展和应用趋势

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世界净化技术与设备的发展和应用趋势(2372) 中国电子报 陆起瑞/蒋英 包括特种气体在内的工业气体在世界上是一个新兴的工业领域，随着工业规模的扩大和科学技术水平的发展，至今工业气体在世界上已形成了一个规模宏大的工业体系。进入到八十年代以来，随着电子工业、石油化工等高新技术的发展，出现了电子气及其特殊用途的高纯气和混合气的特种气体。目前世界工业气体总产值占国民生产总值（ＧＮＰ）的１．５％－－２％，但产值增长率为国民生产总值增长率的２．５倍。１９９０年美国工业气体总销售额为４８亿美元，世界最大的法国液化空气公司为３８亿美元，世界总销售额为１５０亿美元，超纯气体和特种气体约占工业气体销售额的２％－－４％，约为３－－６亿美元。与微电子、激光、光导纤维等工业发展配套的高纯气体和特种气体共１５０种及１５种混合气，我国仅能生产Ｈ(2)、Ｏ(2)、Ｎ(2)、Ａｒ为数不多的几种，有一部分国内能够制备，但不够级别，还需依靠进口。我国高纯气体纯化设备及配套件的年销售额１９９３年约为１．２亿元，其中大型深冷法制取高纯气体设备占６０％－－７０％。非低温分离设备占国际市场销售额的１．２％。随着变压吸附（ＰＳＡ）技术和膜分离技术的迅速发展，我国高纯气体制取设备的市场将得到进一步扩大。 在超纯水纯化处理技术和设备方面，美国处于领先地位，日本、英国和德国也在世界市场上达到一定水平和规模。反渗透器中空纤维式产品以美国ＤＵＰＯＮＴ公司最著名，生产卷式反渗透器主要有美国ＵＯＰ公司，日本东丽公司和美国ＧＶＬＦＥＮＶＩＲＯＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ公司。脱盐率一般均能达到９５％以上。目前我国生产的反渗透器脱盐率只能达到８５％左右。超滤材料和超滤装置无论是醋酸纤维素、聚啮等，还是分管式、中空或卷式，国外都有商品化的成套超滤设备供应，如美国ＶＡＰＯＮＩＣＳ公司供应的带有自动化学清洗的超滤装置。我国还处于起步阶段。总体来讲我国纯水处理技术和设备与微电子工业等一大批高新技术产业的发展需求差距还很大。１９９３年全国纯水设备制造行业销售额约为１亿元，约占国际市场的５％。 我国经过《六五》、《七五》、《八五》连续不断的努力，在净化设备和技术领域与国际先进水平的差距正在缩小。 1 q' w5 o# R% l( K# `+ E 《八五》期间苏净集团公司承担国家重点科技攻关项目“０．１微米空气净化设备的研制”，通过“八五”科技攻关已研制成功“０．１微米无隔板ＵＬＰＡ过滤器”；研制成功我国空气净化技术的最高水平“０．１微米１０级超净室”，控温精度达±０．２℃，湿度控制精度±４％，为发展我国硅片图形线宽１微米的超大规模集成电路提供关键设备，打破了西方发达国家对我国的技术封锁；研制成功的“０．１微米激光尘埃粒子计数器”，达到国际先进水平，使我国成为世界上能生产０．１微米激光粒子计数器为数不多的国家之一。 在《八五》期间，净化空调系统工程的设计采用了美国联邦２０９Ｅ标准已达到国外同类产品九十年代初的设计水平，在国内遥遥领先，并在西昌卫星发射基地、秦山核电站中央控制室、北京正负离子对撞机等国家重点工程中应用。 《九五》期间原国家计委和电子工业部下达国家重点科技攻关项目“使用隔离技术的亚微米生产微环境系统设备的研制”。跟踪国际九十年代净化技术和设备的先进技术，已由苏净集团公司通过与同济大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学的产学研合作，于１９９８年研制成功“标准机械接口ＳＭＩＦ系统设备”和“灵敏跟踪ＳＴＳ系统设备”的样机。使我国在高级别空气净化技术和设备领域进入世界先进水平。 在超纯水制造设备的研制和生产方面，苏净集团公司从美国ＰＥＲＭＵＴＩＴ公司引进了“空气冲刷型多介质过滤器设计和制造”、“防止纯水污染的钢材衬胶容器设计和制造”、“反渗透器组装”、“氮气保护水箱的设计和制造”、“脱气塔的设计和制造”等五项专有技术和生产销售许可证，经过消化吸收制造的１８ＭΩ．Ｃｍ（２５℃）超纯水设备，出水水质达到美国ＡＳＴＭ－－Ｅ１级纯水标准。《八五》期间承担江苏省火炬项目，建立了超纯水系统ＣＡＤ计算机辅助设计工作站和超纯水测试实验室，建成了ＲＯ反渗透机组的组装生产线，产品水平达到国际先进水平，大大缩短了我国在该技术领域与国际上的差距。 & ~0 z& y; z! R 超纯水设备在我国具有广泛而又巨大的市场前景，出水水质达到美国ＡＳＴＭ－－Ｅ１级纯水标准可以在众多技术中应用，目前我国生产的超纯水设备和系统已在上海大众、北京切诺基、一汽奥迪、二汽富康等众多汽车行业中得到广泛应用，在水处理工艺中增加超滤、杀菌和臭氧处理后，已在制药、生物制品、化妆品行业得到广泛应用。广东健力宝、杭州娃哈哈等我国著名饮料品牌也均采用了我国生产的超纯水设备和系统。 《八五》、《九五》期间我国紧紧跟踪国际上高纯气体制造技术和设备的发展，采用膜分离法制氮、制氢、和富氧，推出了第二代膜分离制氮装置，每小时产氮能力２００ｍ３，组合装置可达到１４００ｍ３／ｈ，氮气纯度可达到９９．９％以上。同时广泛采用变压吸附（ＰＳＡ）技术制氢，制氧和制氮，采用真空变压吸附（ＶＰＳＡ）技术生产纯度为９９．９５％的氮气和９９．５％的氧气。 1 y+ X* `" v; f 表１ Ｍ位器件要求的超纯水水质： * D# a3 y* O$ Y/ y) @ . W. K+ c: k4 _) `项目\集成度 1M 4M 16M 线宽(μm) 1.0-1.2 0.8 0.5 电阻率(MΩ·Cm25℃) 17.5-18 >18 >18 微米 0.1μm 10-20 <5 <1 (个/ml) 0.05μm <10 <5 - h# I' d" s8 k/ \& l J0 u 活菌(个/升) 10-50 <10 <1 0 a+ o- H4 F k! {" A7 R+ BTOC(ppb) 30-50 <10 <5 7 w5 l" X, F% D! z$ B" ? 9 w, K+ @5 o$ P$ cDO(ppb) 50-100 <50 <5 ' L, N' [2 w2 N, O. O9 A1 C离子(ppt) 100-500 <100 <50 硅(ppb) <5 <1 <1 表２ 目前我国超纯水可达到水平： , @ O) O- X" V9 C% K- }* g ! e [$ U% y8 u4 `6 F# c项目 数值 ( k& { w1 c# k, r7 m. b. U x3 c 电阻率(MΩ·Cm25℃) 18.25 6 m# B* D5 ~; f3 R! n1 ?# [- ` % M) {8 v. ~6 K8 A/ ^7 m; YTOC(ppb) <1.0 8 Z$ y+ N3 R v5 L DO(ppb) <0.5 微粒(>0.07μm颗/ml) <1.0 6 z T2 n. R/ n. t3 A0 MSiO(2)(ppb) <1.0 Q' |* I* ]# z" J 蒸发残渣(ppb) <1.0