अल्ट्राप्योर पानी: Difference between revisions

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[[सिलिकॉन डाइऑक्साइड]] एक संदूषक है जो [[microelectronics|micआरओelectआरओnics]] प्रसंस्करण के लिए हानिकारक है और इसे उप-पीपीबी स्तरों पर बनाए रखा जाना चाहिए। भाप विद्युत उत्पादन में सिलिका ताप-विनिमय सतहों पर जमा कर सकती है जहां यह तापीय क्षमता को कम करती है। उच्च तापमान वाले बॉयलरों में, सिलिका वाष्पित हो जाएगी और भाप के साथ आगे बढ़ जाएगी जहां यह टरबाइन ब्लेड पर जमा हो सकती है जो वायुगतिकीय दक्षता को कम करती है। सिलिका जमा को हटाना बहुत मुश्किल होता है। सिलिका खर्च किए गए आयन-एक्सचेंज राल द्वारा जारी की जाने वाली पहली आसानी से मापने योग्य प्रजाति है और इसलिए इसे आयनों राल पुनर्जनन के लिए ट्रिगर के रूप में उपयोग किया जाता है। सिलिका गैर-प्रवाहकीय है और इसलिए चालकता द्वारा पता लगाने योग्य नहीं है।
[[सिलिकॉन डाइऑक्साइड|सिलिका]] संदूषक है जो [[microelectronics|माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक]] प्रसंस्करण के लिए हानिकारक है और इसे उप-पीपीबी स्तरों पर बनाए रखा जाना चाहिए। भाप विद्युत उत्पादन में सिलिका ताप-विनिमय सतहों पर जमा कर सकती है जहां यह तापीय क्षमता को कम करती है। उच्च तापमान वाले बॉयलरों में, सिलिका वाष्पित हो जाएगी और भाप के साथ आगे बढ़ जाएगी जहां यह टरबाइन ब्लेड पर जमा हो सकती है जो वायुगतिकीय दक्षता को कम करती है। सिलिका जमा को हटाना बहुत मुश्किल होता है। सिलिका खर्च किए गए आयन-एक्सचेंज राल द्वारा जारी की जाने वाली पहली आसानी से मापने योग्य प्रजाति है और इसलिए इसे आयनों राल पुनर्जनन के लिए ट्रिगर के रूप में उपयोग किया जाता है। सिलिका गैर-प्रवाहकीय है और इसलिए चालकता द्वारा पता लगाने योग्य नहीं है।


सिलिका को कलरिमेट्रिक एनालाइजर के साथ साइड स्ट्रीम सैंपल पर मापा जाता है। माप एक नीले सिलिको-मोलिब्डेट जटिल रंग का उत्पादन करने के लिए मोलिब्डेट यौगिक और एक कम करने वाले एजेंट सहित अभिकर्मकों को जोड़ता है जो वैकल्पिक रूप से पाया जाता है और बीयर-लैंबर्ट कानून के अनुसार एकाग्रता से संबंधित है। अधिकांश सिलिका विश्लेषक एक स्वचालित अर्ध-निरंतर आधार पर काम करते हैं, नमूने की एक छोटी मात्रा को अलग करते हैं, अभिकर्मकों को क्रमिक रूप से जोड़ते हैं और अभिकर्मकों की खपत को कम करते हुए प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त समय देते हैं। सामान्यतः 10 से 20 मिनट के अंतराल पर प्रत्येक बैच माप परिणाम के साथ डिस्प्ले और आउटपुट सिग्नल अपडेट किए जाते हैं।<ref>ASTM D7126 Standard Test Method for On-Line Colorimetric Measurement of Silica</ref>
सिलिका को कलरिमेट्रिक एनालाइजर के साथ साइड स्ट्रीम सैंपल पर मापा जाता है। माप एक नीले सिलिको-मोलिब्डेट जटिल रंग का उत्पादन करने के लिए मोलिब्डेट यौगिक और एक कम करने वाले एजेंट सहित अभिकर्मकों को जोड़ता है जो वैकल्पिक रूप से पाया जाता है और बीयर-लैंबर्ट कानून के अनुसार एकाग्रता से संबंधित है। अधिकांश सिलिका विश्लेषक एक स्वचालित अर्ध-निरंतर आधार पर काम करते हैं, नमूने की एक छोटी मात्रा को अलग करते हैं, अभिकर्मकों को क्रमिक रूप से जोड़ते हैं और अभिकर्मकों की खपत को कम करते हुए प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त समय देते हैं। सामान्यतः 10 से 20 मिनट के अंतराल पर प्रत्येक बैच माप परिणाम के साथ डिस्प्ले और आउटपुट सिग्नल अपडेट किए जाते हैं।<ref>ASTM D7126 Standard Test Method for On-Line Colorimetric Measurement of Silica</ref>

Revision as of 00:21, 15 June 2023

अल्ट्राप्योर पानी (यूपीडब्ल्यू), उच्च शुद्धता वाला पानी या अत्यधिक शुद्ध पानी (एचपीडब्ल्यू) असामान्य रूप से दृढ़ विनिर्देशों के लिए शुद्ध किया गया है। अल्ट्राप्योर पानी ऐसा शब्द है जिसका उपयोग सामान्यतः निर्माण में इस तथ्य पर महत्त्व देने के लिए किया जाता है कि कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों; विघटित और कण पदार्थों; वाष्पशील और गैर-वाष्पशील; प्रतिक्रियाशील और निष्क्रिय; हाइड्रोफिलिक और हाइड्रोफोबिक; तथा घुलित गैस सहित सभी दूषित प्रकारों के लिए पानी को शुद्धता के उच्चतम स्तर तक उपचारित किया जाता है।

यूपीडब्ल्यू और सामान्यतः उपयोग किया जाने वाला शब्द विआयनीकृत पानी समान नहीं है। इस तथ्य के अतिरिक्त कि यूपीडब्ल्यू में कार्बनिक कण होते हैं और घुलित गैसें विस्थापित कर दी जाती हैं। विशिष्ट यूपीडब्ल्यू प्रणाली में तीन चरण होते हैं जिनमें शुद्ध पानी का उत्पादन करने के लिए प्रीट्रीटमेंट चरण, पानी को अधिक शुद्ध करने के लिए प्राथमिक चरण, और उपचार प्रक्रिया का सबसे बहुमूल्य अंश पॉलिशिंग चरण सम्मिलित हैं।[upper-alpha 1]

कई संगठन और समूह यूपीडब्ल्यू के उत्पादन से जुड़े मानकों को विकसित और प्रकाशित करते हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और विद्युत के लिए, उनमें अर्धचालक उपकरण और सामग्री इंटरनेशनल (एसईएमआई) (माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और फोटोवोल्टिक), एएसटीएम इंटरनेशनल (अर्धचालक, शक्ति), विद्युत शक्ति शोध संस्था (ईपीआरआई) (शक्ति), यांत्रिक इंजीनियरों का अमरीकी समुदाय (एएसएमई) (शक्ति), पानी और भाप के गुणों के लिए अंतर्राष्ट्रीय संघ (आईएपीडब्ल्यूएस) सम्मिलित हैं। फार्माकोपियास द्वारा विकसित फार्मास्युटिकल प्लांट जल गुणवत्ता मानकों का पालन करते हैं, जिनके तीन उदाहरण संयुक्त राज्य अमेरिका फार्माकोपिया, यूरोपीय फार्माकोपिया और जापानी फार्माकोपिया हैं।

यूपीडब्ल्यू गुणवत्ता के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली आवश्यकताओं को ASTM D5127 "इलेक्ट्रॉनिक्स और अर्धचालक उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्राप्योर पानी के लिए मानक गाइड"[1] और SEMI F63 "अर्धचालक प्रसंस्करण में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्राप्योर पानी के लिए गाइड" द्वारा प्रलेखित किया गया है।[2]

यूके एजीआर बेड़े में अल्ट्रा शुद्ध पानी का उपयोग बायलर फ़ीड पानी के रूप में भी किया जाता है।

स्रोत और नियंत्रण

संदूषण के बैक्टीरिया, कण, कार्बनिक और अकार्बनिक स्रोत कई कारकों के आधार पर भिन्न होते हैं, जिसमें यूपीडब्ल्यू बनाने के लिए फ़ीड पानी के साथ इसे संप्रेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली पाइपिंग सामग्री का चयन भी सम्मिलित है। यूपीडब्ल्यू के प्रति वॉल्यूम कॉलोनी बनाने वाली इकाइयों (सीएफयू) में सामान्यतः बैक्टीरिया की सूचना दी जाती है। कण यूपीडब्ल्यू के प्रति वॉल्यूम संख्या का उपयोग करते हैं। कुल कार्बनिक कार्बन (टीओसी), धात्विक संदूषक, और आयनिक संदूषकों को पीपीएम, पीपीबी, पीपीटी और पीपीक्यू जैसे भाग-प्रति संकेतन के आयाम रहित शब्दों में मापा जाता है।

बैक्टीरिया को नियंत्रण सारिणी में सबसे अधिक आग्रही के रूप में संदर्भित किया गया है।[3] तकनीकें जो यूपीडब्ल्यू धाराओं के भीतर बैक्टीरिया कॉलोनी के विकास को कम करने में सहायता करती हैं, उनमें सामयिक रासायनिक या भाप स्वच्छता (जो दवा उद्योग में सामान्य है), अल्ट्राफिल्ट्रेशन (कुछ फार्मास्युटिकल, किन्तु अधिकांशतः अर्धचालक उद्योगों में प्राप्त होता है), ओजोनेशन और पाइपिंग प्रणाली डिज़ाइन का अनुकूलन सम्मिलित है जो न्यूनतम प्रवाह के लिए रेनॉल्ड्स संख्या मानदंड के उपयोग को प्रोत्साहित करती हैं,[4] और डेड लेग्स को कम करती है। आधुनिक और उन्नत यूपीडब्ल्यू प्रणालियों में, सकारात्मक (शून्य से अधिक) बैक्टीरिया की संख्या सामान्यतः नवनिर्मित सुविधाओं पर अवलोकित की जाती है। ओजोन या हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग करके स्वच्छता द्वारा इस अभिप्राय को प्रभावी रूप से संबोधित किया जाता है। पॉलिशिंग और वितरण प्रणाली के उचित डिजाइन के साथ, यूपीडब्ल्यू प्रणाली के पूर्ण जीवन चक्र में सामान्यतः कोई सकारात्मक बैक्टीरिया प्राप्त नहीं होता है।

यूपीडब्ल्यू में कण अर्धचालक उद्योग के लिए अभिशाप हैं, जो संवेदनशील फोटोलिथोग्राफिक प्रक्रियाओं में दोष उत्पन्न करते हैं और नैनोमीटर-आकार की विशेषताओं को परिभाषित करते हैं। अन्य उद्योगों में उनके प्रभाव उपद्रव से घातक दोषों तक हो सकते हैं। कणों को निस्पंदन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। स्रोतों में बैक्टीरिया के खंड, धारा के भीतर घटक की दीवारों की कटाई, और पाइपिंग प्रणाली बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली संयुक्त प्रक्रियाएँ सम्मिलित हो सकती है।

अति शुद्ध जल में कुल कार्बनिक कार्बन पोषक तत्व प्रदान करके जीवाणु प्रसार में योगदान दे सकता है, संवेदनशील तापीय प्रक्रिया में अन्य रासायनिक प्रजातियों के लिए कार्बाइड के रूप में स्थानापन्न कर सकता है, जैव प्रसंस्करण में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ अवांछित विधियों से प्रतिक्रिया करता है, और गंभीर स्थितियों में उत्पादन भागों पर अवांछित अवशेषों को त्याग देता है। टीओसी यूपीडब्ल्यू का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले फ़ीड पानी से (निर्माण पाइपिंग उत्पादों या एक्सट्रूज़न सहयोगी और मोल्ड रिलीज एजेंटों में योजक), यूपीडब्ल्यू को संप्रेषित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटकों से, पाइपिंग प्रणाली की स्वच्छ्ता से, या दूषित पाइप, फिटिंग और वाल्व से आ सकता है।

यूपीडब्ल्यू प्रणाली में धात्विक और ऋणात्मक संदूषण बायोप्रोसेसिंग में एंजाइमी प्रक्रियाओं को संवृत कर सकता है, विद्युत ऊर्जा उत्पादन उद्योग में कोरोड उपकरण, अर्धचालक चिप और फोटोवोल्टिक सेल में इलेक्ट्रॉनिक घटकों की छोटी या लंबी अवधि की विफलता का परिणाम हो सकता है। इसके स्रोत टीओसी के समान हैं। शुद्धता के स्तर के आधार पर इन संदूषकों को ज्ञात करने के लिए सरल चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक) रीडिंग, आयन क्रोमैटोग्राफी (आईसी), परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (एए) और इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (आईसीपी-एमएस) जैसे परिष्कृत इंस्ट्रूमेंटेशन हो सकते हैं।

अनुप्रयोग

विभिन्न उपयोगकर्ताओं के लिए गुणवत्ता मानकों को पूर्ण करने के लिए अल्ट्राप्योर पानी को कई चरणों के माध्यम से उपचारित किया जाता है।

यूपीडब्ल्यू का उपयोग करने वाले प्राथमिक उद्योग हैं:

  • अर्धचालक उपकरण निर्माण प्रक्रिया
  • सौर फोटोवोल्टिक्स
  • फार्मास्यूटिकल्स
  • विद्युत उत्पादन (उप और सुपर क्रिटिकल बॉयलर)
  • अनुसंधान प्रयोगशालाओं जैसे विशेष अनुप्रयोग

इन उद्योगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले पानी की विशेष गुणवत्ता के वर्णन करने के लिए 1970 के अंत और 1980 के प्रारम्भ में अल्ट्राप्योर पानी शब्द लोकप्रिय हुआ था।

जबकि प्रत्येक उद्योग अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग करते हैं, गुणवत्ता मानकों में भिन्नता होती है, जिसका अर्थ है कि फार्मास्युटिकल प्लांट द्वारा उपयोग किया जाने वाला यूपीडब्ल्यू अर्धचालक फैब या पावर स्टेशन में उपयोग किए जाने वाले से भिन्न होता है। मानक अनुप्रयोगों पर आधारित होते हैं। उदाहरण के लिए, अर्धचालक संयंत्र यूपीडब्ल्यू को शोधन अभिकर्मक के रूप में उपयोग करते हैं, इसलिए यह महत्वपूर्ण है कि पानी में घुले हुए दूषित पदार्थ न हों जो अवक्षेपित हो सकते हैं या ऐसे कण जो परिपथ पर एकत्र हो सकते हैं और माइक्रोचिप विफलताओं का कारण बन सकते हैं। विद्युत उद्योग भाप टर्बाइनों को चलाने के लिए और भाप बनाने के लिए यूपीडब्ल्यू का उपयोग करते हैं; फार्मास्युटिकल सुविधाएं यूपीडब्ल्यू को शोधन अभिकर्मक के साथ उत्पादों में घटक के रूप में उपयोग करती हैं, इसलिए वे एंडोटॉक्सिन, माइक्रोबियल और वायरस रहित पानी का अनुसंधान करते हैं।

वर्तमान में, रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) के पश्चात अधिकांश स्थितियों में, आयन विनिमय (आईएक्स) और विद्युतीकरण (ईडीआई) यूपीडब्ल्यू उत्पादन से जुड़ी प्राथमिक विआयनीकरण तकनीकें हैं। आवश्यक पानी की गुणवत्ता के आधार पर, यूपीडब्ल्यू उपचार संयंत्रों में प्रायः गैसीकरण, माइक्रोफिल्ट्रेशन, अल्ट्राफिल्ट्रेशन, पराबैंगनी विकिरण और माप उपकरणों (जैसे, कुल कार्बनिक कार्बन [टीओसी], प्रतिरोधकता/चालकता, कण, पीएच और विशिष्ट आयनों के लिए विशेष माप) की सुविधा होती है।

प्रारंभ में, जिओलाइट सॉफ्टनिंग या कोल्ड लाइम सॉफ्टनिंग जैसी तकनीकों द्वारा उत्पादित मृदुल जल आधुनिक यूपीडब्ल्यू उपचार का अग्रदूत था। जहाँ से, विआयनीकृत पानी शब्द आगामी उन्नति थी क्योंकि 1935 में सिंथेटिक आईएक्स सीमा का आविष्कार किया गया था जिसके पश्चात 1940 के दशक में इसका व्यवसायीकरण हो गया था। प्रतिरोधकता या चालकता माप द्वारा निर्धारित उच्च शुद्धता का उत्पादन करने के लिए विआयनीकृत जल प्रणाली आईएस उपचार पर निर्भर थी। 1960 के दशक में व्यावसायिक आरओ झिल्लियों के आविर्भाव के पश्चात, आईएक्स उपचार के साथ आरओ का उपयोग अंततः सामान्य हो गया था। 1980 में ईडीआई का व्यावसायीकरण किया गया था और यह तकनीक अब सामान्यतः यूपीडब्ल्यू उपचार से जुड़ी हुई है।

अर्धचालक उद्योग में अनुप्रयोग

यूपीडब्ल्यू का अर्धचालक उद्योग में बड़े स्तर पर उपयोग किया जाता है जहां शुद्धता के उच्चतम ग्रेड की आवश्यकता होती है। अर्धचालक उद्योग द्वारा उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड या आणविक-ग्रेड के पानी की मात्रा छोटे शहर के पानी के व्यय के समान है; कारखाना 2 एमजीडी, या ~ 5500 m3/दिन की दर से अतिशुद्ध पानी (यूपीडब्ल्यू) का उपयोग कर सकता है। यूपीडब्ल्यू सामान्यतः ऑन-साइट निर्मित होता है।[5]

यूपीडब्ल्यू के उपयोग भिन्न-भिन्न होते हैं; इसका उपयोग विसर्जन फोटोलिथोग्राफी के लिए, ऑप्टिक्स प्रणाली में रसायनों के तनुकरण के लिए, रासायनिक अनुप्रयोगों के पश्चात सिलिकॉन बिस्किट को धोने के लिए या कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में कूलिंग तरल पदार्थ में किया जा सकता है। यूपीडब्ल्यू को कभी-कभी क्लीनरूम वातावरण के लिए आर्द्रीकरण स्रोत के रूप में भी उपयोग किया जाता है।[6]

यूपीडब्ल्यू का प्राथमिक और सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग एफईओएल चरण के समय एचिंग (माइक्रोफैब्रिकेशन) चरण में और वेफर शोधन में है।[7]: 118  अशुद्धियाँ जो उत्पाद संदूषण या प्रभाव प्रक्रिया दक्षता (जैसे ईचिंग रेट) का कारण बन सकती हैं, उन्हें शोधन और एचिंग चरण के समय पानी से निकाल देना चाहिए। रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग प्रक्रियाओं में, अभिकर्मकों और अपघर्षक कणों के अतिरिक्त पानी का उपयोग किया जाता है। 2002 तक प्रति दस लाख पानी वाले दूषित अणुओं के 1-2 भागों को अति शुद्ध पानी माना जाता था।[7]: 118 

अर्धचालक उद्योग में उपयोग के लिए जल गुणवत्ता मानक-

Test Parameter Advanced
Semiconductor
यूपीडब्ल्यू[1][2]
Resistivity (25 °C) >18.18 MΩ·cm
Total Organic Carbon
(on-line for <10 ppb)		 <1 μg/L
On-line dissolved oxygen 10 μg/L
On-line particles (>0.05 μm) <200 particles/L
Non-Volatile Residue 100 ng/L
Silica (total and dissolved) 50 ng/L
Metals/Boआरओn (by ICP/MS)
22 most common elements
(see F63-0213[2] for details)		 <1–10 ng/L
Ions (by IC)
7 major Anions and ammonium
(see F63-0213[2] for details)		 50 ng/L
Micआरओbiological
Bacteria <1 CFU/100 mL

इसका उपयोग अन्य प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण जैसे फ्लैट पैनल डिस्प्ले, असतत घटक (जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड), हार्ड डिस्क ड्राइव प्लैटर (एचडीडी) और सॉलिड-स्टेट ड्राइव एनएएनडी फ्लैश (एसएसडी), इमेज सेंसर और इमेज प्रोसेसर / वेफर-लेवल ऑप्टिक्स (डब्ल्यूएलओ), और क्रिस्टलीय सिलिकॉन फोटोवोल्टिक्स में इसी प्रकार से किया जाता है; अर्धचालक उद्योग में स्वच्छता की आवश्यकताएं, चूँकि, वर्तमान में सबसे कठोर हैं।[5]


औषधि उद्योग में अनुप्रयोग

फार्मास्युटिकल और बायोटेक्नोलॉजी उद्योगों में अल्ट्राप्योर पानी का विशिष्ट उपयोग नीचे दी गई तालिका में संक्षेप में दिया गया है:[8]

फार्मास्युटिकल और बायोटेक्नोलॉजी उद्योगों में अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग

Type Use
Bacteriostatic water for injection Diluent for ophthalmic and multiple-dose injections
Sterile water for inhalation Diluent for inhalation therapy pआरओducts
Sterile water for injection Diluent for injections
Sterile water for irrigation Diluent for internal irrigation therapy pआरओducts
Water for injections in bulk Water for the bulk preparation of mईडीआईcines for parenteral administration

लाइसेंस प्राप्त मानव और पशु चिकित्सा स्वास्थ्य निरीक्षण उत्पादों के उत्पादन के लिए औषधि और जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों के लिए उपयोग हेतु इसे निम्नलिखित फार्माकोपियास मोनोग्राफ के विनिर्देशों का पालन करना चाहिए:

  • ब्रिटिश फार्माकोपिया (बीपी):[9] शुद्ध पानी
  • जापानी फार्माकोपिया (जेपी):[10] शुद्ध पानी
  • यूरोपीय फार्माकोपिया (पीएच यूरो):[11] एक्वा प्यूरीफिकेशन
  • यूनाइटेड स्टेट्स फार्माकोपिया (यूएसपी):[12] शुद्ध पानी

नोट: शुद्ध पानी सामान्यतः मुख्य मोनोग्राफ होता है जो अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग करने वाले अन्य अनुप्रयोगों का संदर्भ देता है।

अल्ट्राप्योर पानी प्रायः शोधन अनुप्रयोगों (आवश्यकतानुसार) के लिए महत्वपूर्ण उपयोगिता के रूप में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग विसंक्रमण के लिए स्वच्छ भाप उत्पन्न करने के लिए भी किया जाता है।

निम्न तालिका 'इंजेक्शन के लिए पानी' के दो प्रमुख फार्माकोपिया के विनिर्देशों का सार प्रस्तुत करती है:

इंजेक्शन के लिए पानी के लिए फार्माकोपिया विनिर्देश

Pआरओperties Euआरओpean
Pharmacopoeia
(Ph. Eur.)[13] 		United States
Pharmacopeia
(USP)[14]
Conductivity[upper-alpha 2] (25 °C) <1.3 μS/cm <1.3 μS/cm
Total Organic Carbon (टीओसी) <0.5 mg/L <0.5 mg/L
Bacteria (guideline) <10 CFU/100 mL <10 CFU/100 mL
Endotoxin <0.25 IU/mL <0.25 EU/mL [upper-alpha 3]
Nitrates <0.2 ppm N/A
Aluminium <10 ppb N/A
अल्ट्राप्योर जल प्रणाली सत्यापन प्रक्रिया प्रवाह[15]

अल्ट्राप्योर पानी और विआयनीकृत पानी का मान्यकरण

अल्ट्राप्योर जल सत्यापन को संकट-आधारित जीवनचक्र दृष्टिकोण का उपयोग करना चाहिए।[15][16][17][18] इस दृष्टिकोण में तीन चरण डिजाइन एवं विकास, योग्यता और निरंतर सत्यापन सम्मिलित हैं। विनियामक अपेक्षाओं का अनुपालन करने के लिए व्यक्ति को वर्तमान विनियामक मार्गदर्शन का उपयोग करना चाहिए। लेखन के समय परामर्श करने के लिए विशिष्ट मार्गदर्शन प्रलेख जिनमें उच्च शुद्धता जल प्रणालियों के निरीक्षण के लिए एफडीए गाइड उच्च शुद्धता जल प्रणाली (7/93),[19] फार्मास्युटिकल उपयोग के लिए पानी की गुणवत्ता पर मार्गदर्शन के लिए ईएमईए सीपीएमपी/सीवीएमपी नोट (लंदन, 2002),[20] और यूएसपी मोनोग्राफ <1231> फार्मास्युटिकल प्रयोजनों के लिए पानी सम्मिलित हैं।[21] चूँकि, अन्य न्यायालयों के प्रलेख उपस्थित हो सकते हैं, और यह उन चिकित्सकों का दायित्व है जो जल प्रणालियों को मान्य करते हैं जिससे कि वे उनसे परामर्श कर सकें। वर्तमान में, विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) [22] के साथ औषधि निरीक्षण सहयोग योजना (पीआईसी/एस) [23] ने तकनीकी प्रलेख विकसित किए हैं जो जल प्रणालियों के लिए सत्यापन आवश्यकताओं और रणनीतियों की रूपरेखा प्रस्तुत करते हैं।

विश्लेषणात्मक विधि और तकनीक

ऑन-लाइन विश्लेषणात्मक माप

चालकता / प्रतिरोधकता

शुद्ध जल प्रणालियों में, इलेक्ट्रोलाइटिक चालकता या प्रतिरोधकता माप आयनिक संदूषण का सबसे सामान्य संकेतक है। समान मूल माप को फार्मास्यूटिकल और विद्युत उद्योगों के विशिष्ट माइक्रोसेमेन्स (यूनिट) प्रति सेंटीमीटर (μS/cm) की चालकता इकाइयों में या माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले मेगओम-सेंटीमीटर (MΩ⋅cm) की प्रतिरोधकता इकाइयों में पढ़ा जाता है। ये इकाइयां एक दूसरे के पारस्परिक हैं। पूर्ण रूप से शुद्ध पानी में 0.05501 μS/cm की चालकता और 25 डिग्री सेल्सियस पर 18.18 MΩ⋅cm की प्रतिरोधकता होती है, यह सबसे सामान्य संदर्भ तापमान है जिसके लिए इन मापों की आपूर्ति की जाती है। इन मापों के संदूषण के प्रति संवेदनशीलता का उदाहरण यह है कि सोडियम क्लोराइड 0.1 पीपीबी शुद्ध पानी की चालकता को 0.05523 μS/cm तक अधिक कर देता है और प्रतिरोधकता को 18.11 MΩ⋅cm तक कम कर देता है।[24][25]

जब माप के लिए प्रारूप लाइन का उपयोग किया जाता है तो अल्ट्राप्योर पानी छोटे लीक से निकलने वाले वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड के चिन्ह या पतली दीवार पॉलीमर टयूबिंग के माध्यम से विस्तारित होने पर सरलता से दूषित हो जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड पानी में प्रवाहकीय कार्बोनिक अम्ल बनाता है। इस कारण से, संदूषण को वास्तविक समय निरंतर निरीक्षण प्रदान करने के लिए चालकता अन्वेषण को प्रायः मुख्य अल्ट्राप्योर जल प्रणाली पाइपिंग में स्थायी रूप से प्रविष्ट किया जाता है। इन अन्वेषणों में शुद्ध जल की चालकता पर अत्यधिक तापमान प्रभाव के लिए त्रुटिहीन प्रतिपूर्ति को सक्षम करने के लिए चालकता और तापमान सेंसर दोनों होते हैं। चालकता अन्वेषण में शुद्ध जल प्रणालियों में कई वर्षों का परिचालन चक्र होता है। सामान्यतः वार्षिक माप त्रुटिहीनता के आवधिक सत्यापन के अतिरिक्त उन्हें किसी निरीक्षण की आवश्यकता नहीं होती है।

सोडियम

सोडियम सामान्यतः प्रथम आयन होता है जो समाप्त धनायन विनिमयक से खंडित होता है। सोडियम माप शीघ्रता से इस स्थिति को ज्ञात कर सकता है और व्यापक रूप से धनायन विनिमय उत्थान के लिए संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है। आयनों और हाइड्रोजन आयनों की उपस्थिति के कारण धनायन विनिमय प्रवाह की चालकता सदैव अधिक होती है और इसलिए इस उद्देश्य के लिए चालकता माप उपयोगी नहीं होता है। सोडियम को विद्युत संयंत्र के जल और भाप के प्रारूपों में भी मापा जाता है क्योंकि यह सामान्य संक्षारक संदूषक है और उच्च मात्रा में अमोनिया या अमीन उपचार की उपस्थिति में कम सांद्रता में इसे ज्ञात किया जा सकता है जिसमें अपेक्षाकृत उच्च पृष्ठभूमि चालकता होती है।

अल्ट्राप्योर पानी में ऑन-लाइन सोडियम माप सामान्यतः ग्लास झिल्ली सोडियम आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड और रेफ्रेन्स इलेक्ट्रोड का उपयोग साइड-स्ट्रीम प्रारूप को मापने वाले विश्लेषक में करता है। नेर्न्स्ट समीकरण के अनुसार, इलेक्ट्रोड के मध्य मापा गया वोल्टेज सोडियम आयन गतिविधि या एकाग्रता के लघुगणक के समानुपाती होता है। लघुगणकीय प्रतिक्रिया के कारण, उप-भागों में प्रति बिलियन श्रेणियों में कम सांद्रता को नियमित रूप से मापा जा सकता है। हाइड्रोजन आयन से व्यतिकरण को रोकने के लिए, माप से पूर्व शुद्ध अमीन के निरंतर जोड़ से प्रारूप पीएच विस्तारित किया जाता है। समय बचाने और मैनुअल अंशांकन के चर को समाप्त करने के लिए कम सांद्रता पर अंशांकन प्रायः स्वचालित विश्लेषक के साथ किया जाता है।[26]


घुलित ऑक्सीजन

उन्नत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक निर्माण प्रक्रियाओं को वेफर फिल्मों और परतों के ऑक्सीकरण को बाधित करने के लिए अल्ट्राप्योर रिन्स पानी में 10 पीपीबी घुलित ऑक्सीजन (डीओ) सांद्रता के लिए कम एकल अंक की आवश्यकता होती है। जंग को कम करने के लिए पावर प्लांट में पानी और भाप को पीपीबी स्तर तक नियंत्रित किया जाना चाहिए। विद्युत संयंत्रों में कॉपर मिश्र धातु घटकों को एकल अंक पीपीबी डीओ सांद्रता की आवश्यकता होती है, जबकि लौह मिश्र धातु 30 से 150 पीपीबी सीमा में उच्च सांद्रता के निष्क्रियता प्रभाव से लाभान्वित हो सकते हैं।

घुलित ऑक्सीजन को दो मूल तकनीकों विद्युत रासायनिक सेल या ऑप्टिकल फ्लोरेसेंस द्वारा मापा जाता है। विद्युत रासायनिक माप गैस-पारगम्य झिल्ली के साथ सेंसर का उपयोग करता है। झिल्ली के पीछे, इलेक्ट्रोलाइट में निमग्न इलेक्ट्रोड प्रारूप के ऑक्सीजन आंशिक दबाव के आनुपातिक विद्युत प्रवाह विकसित करते हैं। संकेत पानी में ऑक्सीजन की घुलनशीलता, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल आउटपुट और झिल्ली के माध्यम से ऑक्सीजन की प्रसार दर के लिए तापमान प्रतिपूर्ति है।

ऑप्टिकल फ्लोरोसेंट डीओ सेंसर प्रकाश स्रोत, फ्लोरोफोरे और ऑप्टिकल डिटेक्टर का उपयोग करते हैं। फ्लोरोफोर प्रारूप में निमग्न है। प्रकाश फ्लोरोफोर पर निर्देशित होता है जो ऊर्जा को अवशोषित करता है और तत्पश्चात लंबी तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश का उत्सर्जन करता है। पुन: उत्सर्जित प्रकाश की अवधि और तीव्रता स्टर्न-वोल्मर संबंध द्वारा घुलित ऑक्सीजन आंशिक दबाव से संबंधित है। संकेत पानी में ऑक्सीजन की घुलनशीलता और डीओ सान्द्रता मान प्राप्त करने के लिए फ्लोरोफोर विशेषताओं के लिए तापमान प्रतिपूर्ति है।[27]


सिलिका

सिलिका संदूषक है जो माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रसंस्करण के लिए हानिकारक है और इसे उप-पीपीबी स्तरों पर बनाए रखा जाना चाहिए। भाप विद्युत उत्पादन में सिलिका ताप-विनिमय सतहों पर जमा कर सकती है जहां यह तापीय क्षमता को कम करती है। उच्च तापमान वाले बॉयलरों में, सिलिका वाष्पित हो जाएगी और भाप के साथ आगे बढ़ जाएगी जहां यह टरबाइन ब्लेड पर जमा हो सकती है जो वायुगतिकीय दक्षता को कम करती है। सिलिका जमा को हटाना बहुत मुश्किल होता है। सिलिका खर्च किए गए आयन-एक्सचेंज राल द्वारा जारी की जाने वाली पहली आसानी से मापने योग्य प्रजाति है और इसलिए इसे आयनों राल पुनर्जनन के लिए ट्रिगर के रूप में उपयोग किया जाता है। सिलिका गैर-प्रवाहकीय है और इसलिए चालकता द्वारा पता लगाने योग्य नहीं है।

सिलिका को कलरिमेट्रिक एनालाइजर के साथ साइड स्ट्रीम सैंपल पर मापा जाता है। माप एक नीले सिलिको-मोलिब्डेट जटिल रंग का उत्पादन करने के लिए मोलिब्डेट यौगिक और एक कम करने वाले एजेंट सहित अभिकर्मकों को जोड़ता है जो वैकल्पिक रूप से पाया जाता है और बीयर-लैंबर्ट कानून के अनुसार एकाग्रता से संबंधित है। अधिकांश सिलिका विश्लेषक एक स्वचालित अर्ध-निरंतर आधार पर काम करते हैं, नमूने की एक छोटी मात्रा को अलग करते हैं, अभिकर्मकों को क्रमिक रूप से जोड़ते हैं और अभिकर्मकों की खपत को कम करते हुए प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त समय देते हैं। सामान्यतः 10 से 20 मिनट के अंतराल पर प्रत्येक बैच माप परिणाम के साथ डिस्प्ले और आउटपुट सिग्नल अपडेट किए जाते हैं।[28]


कण

यूपीडब्ल्यू में कण हमेशा अर्धचालक निर्माण के लिए एक बड़ी समस्या प्रस्तुत करते हैं, क्योंकि सिलिकॉन वेफर पर उतरने वाला कोई भी कण अर्धचालक सर्किटरी में विद्युत मार्गों के बीच की खाई को पाट सकता है। जब एक पाथवे को शॉर्ट-सर्किट किया जाता है तो अर्धचालक डिवाइस ठीक से काम नहीं करेगा; इस तरह की विफलता को उपज हानि कहा जाता है, जो अर्धचालक उद्योग में सबसे अधिक देखे जाने वाले मापदंडों में से एक है। इन एकल कणों का पता लगाने की पसंद की तकनीक यूपीडब्ल्यू की एक छोटी मात्रा के माध्यम से एक प्रकाश किरण (एक लेज़र) को चमकाना और किसी भी कण द्वारा बिखरे हुए प्रकाश का पता लगाना है (इस तकनीक पर आधारित उपकरणों को कण काउंटर या एलपीसी कहा जाता है)। जैसा कि अर्धचालक निर्माता अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर को एक ही भौतिक स्थान में पैक करते हैं, सर्किटरी लाइन-चौड़ाई संकीर्ण और संकरी हो गई है। नतीजतन, एलपीसी निर्माताओं को गति बनाए रखने के लिए अधिक से अधिक शक्तिशाली लेजर और बहुत परिष्कृत बिखरे हुए प्रकाश डिटेक्टरों का उपयोग करना पड़ा है। जैसे-जैसे लाइन-चौड़ाई 10 एनएम तक पहुंचती है (एक मानव बाल लगभग 100,000 एनएम व्यास में होता है) एलपीसी तकनीक माध्यमिक ऑप्टिकल प्रभावों द्वारा सीमित होती जा रही है, और नए कण माप तकनीकों की आवश्यकता होगी। हाल ही में, स्टॉकहोम, स्वीडन में इलेक्ट्रम लेबोरेटरी (रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी) में एनडीएलएस नामक एक ऐसी उपन्यास विश्लेषण पद्धति को सफलतापूर्वक उपयोग में लाया गया है। NDLS डायनामिक लाइट स्कैटरिंग (DLS) इंस्ट्रूमेंटेशन पर आधारित है।

अवाष्पशील अवशेष

यूपीडब्ल्यू में एक अन्य प्रकार का संदूषण अकार्बनिक पदार्थ, मुख्य रूप से सिलिका में घुल जाता है। सिलिका ग्रह पर सबसे प्रचुर मात्रा में खनिजों में से एक है और सभी जल आपूर्ति में पाया जाता है। किसी भी घुलित अकार्बनिक सामग्री में वेफर पर बने रहने की क्षमता होती है क्योंकि यूपीडब्ल्यू सूख जाता है। एक बार फिर इससे उपज में भारी नुकसान हो सकता है। भंग अकार्बनिक सामग्री की ट्रेस मात्रा का पता लगाने के लिए सामान्यतः गैर-वाष्पशील अवशेषों का मापन किया जाता है। इस तकनीक में हवा की एक धारा में निलंबित यूपीडब्ल्यू की बूंदों को बनाने के लिए एक छिटकानेवाला का उपयोग करना सम्मिलित है। गैर-वाष्पशील अवशेष कणों के एरोसोल का उत्पादन करने के लिए इन बूंदों को उच्च तापमान पर सुखाया जाता है। कंडेनसेशन पार्टिकल काउंटर नामक एक मापन उपकरण फिर अवशेषों के कणों की गणना करता है ताकि वजन के हिसाब से भागों प्रति ट्रिलियन (पीपीटी) में रीडिंग दी जा सके।[29]


टीओसी

कुल कार्बनिक कार्बन को सामान्यतः सीओ में पानी में कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करके मापा जाता है2, सीओ में वृद्धि को मापना2 ऑक्सीकरण या डेल्टा सीओ के बाद एकाग्रता2, और मापे गए डेल्टा CO को परिवर्तित करना2 मात्रा कार्बन के द्रव्यमान में प्रति आयतन सांद्रण इकाई। प्रारंभिक सीओ2 पानी के नमूने में अकार्बनिक कार्बन या आईसी के रूप में परिभाषित किया गया है। सह2 ऑक्सीकृत ऑर्गेनिक्स और किसी भी प्रारंभिक सीओ से उत्पादित2 (आईसी) दोनों को एक साथ कुल कार्बन या टीसी के रूप में परिभाषित किया गया है। टीओसी मान तब TC और IC के बीच के अंतर के बराबर होता है।[30]


टीओसी विश्लेषण के लिए कार्बनिक ऑक्सीकरण विधि

सीओ को ऑर्गेनिक्स का ऑक्सीकरण2 अत्यधिक ऑक्सीकरण रासायनिक प्रजातियों, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल (OH•) के निर्माण द्वारा तरल समाधानों में सबसे अधिक प्राप्त किया जाता है। एक दहन वातावरण में कार्बनिक ऑक्सीकरण में अन्य सक्रिय आणविक ऑक्सीजन प्रजातियों का निर्माण सम्मिलित है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में विशिष्ट टीओसी स्तरों के लिए अधिकांश विधियाँ तरल चरण में हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स का उपयोग करती हैं।

पानी में ऑर्गेनिक्स को सीओ में पूरी तरह से ऑक्सीकरण करने के लिए आवश्यक हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स की पर्याप्त सांद्रता बनाने के लिए कई तरीके हैं2, प्रत्येक विधि विभिन्न जल शुद्धता स्तरों के लिए उपयुक्त है। एक यूपीडब्ल्यू शुद्धिकरण प्रणाली के सामने के छोर में भरने वाले विशिष्ट कच्चे पानी के लिए कच्चे पानी में 0.7 मिलीग्राम/ली से 15 मिलीग्राम/लीटर के बीच टीओसी स्तर हो सकते हैं और इसके लिए एक मजबूत ऑक्सीकरण विधि की आवश्यकता होती है जो यह सुनिश्चित कर सके कि सभी को पूरी तरह से परिवर्तित करने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन उपलब्ध है। CO में कार्बनिक अणुओं में कार्बन परमाणु2. मजबूत ऑक्सीकरण विधियाँ जो पर्याप्त ऑक्सीजन की आपूर्ति करती हैं, उनमें निम्नलिखित विधियाँ सम्मिलित हैं; पराबैंगनी प्रकाश (यूवी) और पर्सल्फ़ेट, गर्म पर्सल्फ़ेट, दहन और सुपर क्रिटिकल ऑक्सीकरण। हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स की सल्फ़ेट पीढ़ी को दर्शाने वाले विशिष्ट समीकरण इस प्रकार हैं।

S
2O2−
8 + hν (254 एनएम) → 2 SO−
2• और SO−
2 • + H
2O → HSO−
4 + ओह •

जब टीओसी के रूप में कार्बनिक सांद्रता 1 mg/L से कम हो और पानी ऑक्सीजन से संतृप्त हो तो UV प्रकाश ऑर्गेनिक्स को CO में ऑक्सीकृत करने के लिए पर्याप्त होता है2, यह एक सरल ऑक्सीकरण विधि है। कम टीओसी पानी के लिए यूवी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य 200 एनएम से कम होनी चाहिए और सामान्यतः 184 एनएम कम दबाव एचजी वाष्प लैंप द्वारा उत्पन्न होती है। 184 एनएम यूवी प्रकाश पानी के अणु को ओएच और एच रेडिकल्स में तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान है। हाइड्रोजन मूलक H बनाने के लिए शीघ्रता से प्रतिक्रिया करते हैं2. समीकरण इस प्रकार हैं: एच2O + hν (185 nm) → OH• + H • और H • + H • → H2

यूपीडब्ल्यू टीओसी एनालाइजर के विभिन्न प्रकार

आईसी (अकार्बनिक कार्बन) = CO
2 + HCO−
3 + CO2−
3

टीसी (कुल कार्बन) = जैविक कार्बन + आईसी

टीओसी (कुल कार्बनिक कार्बन) = टीसी - आईसी

एच2O + hν (185 nm) → OH• + H •

S
2O2−
8 + hν (254 एनएम) → 2 SO−
2 •

SO−
2 • + H
2O → HSO−
4 + ओह •

ऑफलाइन लैब विश्लेषण

यूपीडब्ल्यू की गुणवत्ता का परीक्षण करते समय, इस बात पर विचार किया जाता है कि उस गुणवत्ता की आवश्यकता कहाँ है और इसे कहाँ मापा जाना है। वितरण या वितरण बिंदु (POD) प्रणाली में अंतिम उपचार चरण के तुरंत बाद और वितरण लूप से पहले का बिंदु है। यह अधिकांश विश्लेषणात्मक परीक्षणों के लिए मानक स्थान है। यूपीडब्ल्यू की गुणवत्ता को मापने के लिए कनेक्शन का बिंदु (पीओसी) एक अन्य सामान्य रूप से उपयोग किया जाने वाला बिंदु है। यह उपकरण को यूपीडब्ल्यू आपूर्ति के लिए उपयोग किए जाने वाले सबमेन या लेटरल टेक ऑफ वाल्व के आउटलेट पर स्थित है।

ग्रैब सैंपल यूपीडब्ल्यू विश्लेषण या तो उपकरणों की उपलब्धता और यूपीडब्ल्यू गुणवत्ता विनिर्देशों के स्तर के आधार पर ऑन-लाइन परीक्षण या वैकल्पिक के पूरक हैं। ग्रैब सैंपल विश्लेषण सामान्यतः निम्नलिखित मापदंडों के लिए किया जाता है: धातु, आयन, अमोनियम, सिलिका (दोनों भंग और कुल), एसईएम द्वारा कण (इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप स्कैनिंग), टीओसी (कुल कार्बनिक यौगिक) और विशिष्ट कार्बनिक यौगिक।[1][2]

धातु विश्लेषण सामान्यतः ICP-MS (इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री) द्वारा किया जाता है। पता लगाने का स्तर उपयोग किए गए विशिष्ट प्रकार के उपकरण और नमूना तैयार करने और संभालने की विधि पर निर्भर करता है। वर्तमान अत्याधुनिक तरीके उप-पीपीटी (प्रति ट्रिलियन भाग) स्तर (<1 पीपीटी) तक पहुंचने की अनुमति देते हैं, सामान्यतः आईसीपीएमएस द्वारा परीक्षण किया जाता है।[31] सात सबसे आम अकार्बनिक आयनों (सल्फेट, क्लोराइड, फ्लोराइड, फॉस्फेट, नाइट्राइट, नाइट्रेट और ब्रोमाइड) के लिए आयनों का विश्लेषण आयन क्रोमैटोग्राफी (आईसी) द्वारा किया जाता है, जो एकल अंक पीपीटी पहचान सीमा तक पहुंचता है। आईसी का उपयोग अमोनिया और अन्य धातु के पिंजरों के विश्लेषण के लिए भी किया जाता है। चूँकि कम पता लगाने की सीमा और यूपीडब्ल्यू में भंग और गैर-भंग दोनों धातुओं का पता लगाने की क्षमता के कारण आईसीपीएमएस धातुओं के लिए पसंदीदा तरीका है। IC का उपयोग यूपीडब्ल्यू में 0.5 पीपीबी स्तर तक यूरिया की पहचान के लिए भी किया जाता है। यूरिया यूपीडब्ल्यू में अधिक आम प्रदूषकों में से एक है और शायद उपचार के लिए सबसे कठिन है।

यूपीडब्ल्यू में सिलिका विश्लेषण में आम तौर पर प्रतिक्रियाशील और कुल सिलिका का निर्धारण सम्मिलित होता है।[32] सिलिका रसायन विज्ञान की जटिलता के कारण, मापे गए सिलिका के रूप को मोलिब्डेट-प्रतिक्रियाशील सिलिका के रूप में फोटोमेट्रिक (रंगमिति) विधि द्वारा परिभाषित किया गया है। सिलिका के वे रूप जो मोलिब्डेट-रिएक्टिव हैं, उनमें घुले हुए सरल सिलिकेट्स, मोनोमेरिक सिलिका और सिलिकिक एसिड और पॉलीमेरिक सिलिका का एक अनिर्धारित अंश सम्मिलित हैं। पानी में कुल सिलिका निर्धारण उच्च रिज़ॉल्यूशन ICPMS, GFAA (ग्रेफाइट भट्टी परमाणु अवशोषण) को नियोजित करता है,[33] और सिलिका पाचन के साथ संयुक्त फोटोमेट्रिक विधि। कई प्राकृतिक जलों के लिए, इस परीक्षण विधि द्वारा मोलिब्डेट-प्रतिक्रियाशील सिलिका का माप कुल सिलिका का एक निकट सन्निकटन प्रदान करता है, और, व्यवहार में, वर्णमिति विधि को अक्सर अन्य अधिक समय लेने वाली तकनीकों के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। चूँकि, यूपीडब्ल्यू में कुल सिलिका विश्लेषण अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है, जहां आयन एक्सचेंज कॉलम में सिलिका पोलीमराइजेशन के कारण कोलाइडल सिलिका की उपस्थिति अपेक्षित है। अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया पर पानी में नैनो-कणों के बड़े प्रभाव के कारण कोलाइडल सिलिका को इलेक्ट्रॉनिक उद्योग में घुलने की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण माना जाता है। सिलिका के सब-पीपीबी (पार्ट्स पर बिलियन) स्तर प्रतिक्रियाशील और कुल सिलिका विश्लेषण दोनों के लिए इसे समान रूप से जटिल बनाते हैं, जिससे कुल सिलिका परीक्षण का विकल्प अक्सर पसंद किया जाता है।

चूँकि कण और टीओसी सामान्यतः ऑन-लाइन विधियों का उपयोग करके मापा जाता है, पूरक या वैकल्पिक ऑफ-लाइन प्रयोगशाला विश्लेषण में महत्वपूर्ण मूल्य है। प्रयोगशाला विश्लेषण के मूल्य के दो पहलू हैं: लागत और प्रजाति। छोटी यूपीडब्ल्यू सुविधाएं जो ऑनलाइन इंस्ट्रूमेंटेशन खरीदने का जोखिम नहीं उठा सकती हैं, वे अक्सर ऑफ-लाइन परीक्षण चुनती हैं। टीओसी को ग्रैब सैंपल में 5 पीपीबी जितनी कम सांद्रता पर मापा जा सकता है, ऑन-लाइन विश्लेषण के लिए नियोजित उसी तकनीक का उपयोग करके (ऑन-लाइन विधि विवरण देखें)। यह पता लगाने का स्तर कम महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक और सभी फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों की अधिकांश जरूरतों को कवर करता है। समस्या निवारण या डिजाइन उद्देश्यों के लिए जब ऑर्गेनिक्स की प्रजाति की आवश्यकता होती है, तो तरल क्रोमैटोग्राफी-ऑर्गेनिक कार्बन डिटेक्शन (LC-OCD) एक प्रभावी विश्लेषण प्रदान करता है। यह विधि टीओसी के उप-पीपीपीबी स्तर के साथ यूपीडब्ल्यू में लगभग 100% कार्बनिक संरचना की विशेषता के साथ बायोपॉलिमर्स, ह्यूमिक्स, कम आणविक भार एसिड और न्यूट्रल और अधिक की पहचान करने की अनुमति देती है।[34][35] टीओसी के समान, SEM कण विश्लेषण महंगे ऑनलाइन मापों के लिए कम लागत वाले विकल्प का प्रतिनिधित्व करता है और इसलिए यह सामान्यतः कम महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में पसंद का एक तरीका है। एसईएम विश्लेषण 50 एनएम तक कण आकार के लिए कण गिनती प्रदान कर सकता है, जो आम तौर पर ऑनलाइन उपकरणों की क्षमता के अनुरूप होता है। परीक्षण में यूपीडब्ल्यू सैंपलिंग पोर्ट पर SEM कैप्चर फिल्टर कार्ट्रिज की स्थापना सम्मिलित है, जो झिल्ली डिस्क पर यूपीडब्ल्यू कणों के लक्ष्य आकार के बराबर या छोटे आकार के साथ झिल्ली डिस्क पर नमूना लेने के लिए है। इसके बाद फिल्टर को एसईएम माइक्रोस्कोप में स्थानांतरित कर दिया जाता है जहां कणों की पहचान और पहचान के लिए इसकी सतह को स्कैन किया जाता है। SEM विश्लेषण का मुख्य नुकसान लंबे समय तक नमूना लेने का समय है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में ताकना आकार और दबाव के आधार पर, नमूना लेने का समय एक सप्ताह और एक महीने के बीच हो सकता है। चूँकि, कण निस्पंदन प्रणाली की विशिष्ट मजबूती और स्थिरता SEM विधि के सफल अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देती है। एनर्जी डिस्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (SEM-EDS) का अनुप्रयोग कणों का संरचनागत विश्लेषण प्रदान करता है, जिससे SEM ऑन-लाइन कण काउंटर वाले प्रणाली के लिए भी सहायक होता है।

जीवाणु विश्लेषण सामान्यतः एएसटीएम विधि F1094 के बाद किया जाता है।[36] परीक्षण पद्धति में जल शोधन प्रणाली और जल संचरण प्रणाली से उच्च शुद्धता वाले पानी के नमूने और विश्लेषण को प्रत्यक्ष नमूनाकरण नल और बैग में एकत्र किए गए नमूने के निस्पंदन द्वारा सम्मिलित किया गया है। इन परीक्षण विधियों में संस्कृति तकनीक द्वारा पानी की रेखाओं के नमूने और नमूने के बाद के सूक्ष्मजैविक विश्लेषण दोनों सम्मिलित हैं। पानी के नमूनों से बरामद और फिल्टर पर गिने जाने वाले सूक्ष्मजीवों में एरोबेस और ऐच्छिक एनारोब दोनों सम्मिलित हैं। ऊष्मायन का तापमान 28 ± 2 डिग्री सेल्सियस पर नियंत्रित किया जाता है, और यदि समय अनुमति देता है तो ऊष्मायन की अवधि 48 घंटे या 72 घंटे है। अधिकांश महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए सामान्यतः लंबे समय तक ऊष्मायन समय की सिफारिश की जाती है। चूँकि 48 घंटे सामान्यतः पानी की गुणवत्ता में गड़बड़ी का पता लगाने के लिए पर्याप्त होते हैं।

शुद्धिकरण प्रक्रिया

अर्धचालक उद्योग के लिए यूपीडब्ल्यू प्रणाली डिजाइन

अर्धचालक संयंत्र में विशिष्ट अतिशुद्ध जल शोधन विन्यास

सामान्यतः, शहरी फ़ीड-पानी (जिसमें पहले बताए गए सभी अवांछित संदूषक होते हैं) को शुद्धिकरण चरणों की एक श्रृंखला के माध्यम से लिया जाता है, जो यूपीडब्ल्यू की वांछित गुणवत्ता के आधार पर, बड़े कणों के लिए सकल निस्पंदन, कार्बन निस्पंदन, पानी नरम करना, विपरीत परासरण, एक्सपोजर सम्मिलित है। टीओसी और/या बैक्टीरियल स्टैटिक कंट्रोल के लिए पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश, आयन एक्सचेंज रेजिन या इलेक्ट्रोडियोनाइजेशन (ईडीआई) द्वारा पॉलिश करना, और अंत में निस्पंदन या अल्ट्राफिल्ट्रेशन।

कुछ प्रणाली डायरेक्ट रिटर्न, रिवर्स रिटर्न या टेढ़े-मेढ़े लूप का उपयोग करते हैं जो पानी को भंडारण क्षेत्र में लौटाते हैं, निरंतर पुन: परिसंचरण प्रदान करते हैं, जबकि अन्य एकल-उपयोग प्रणाली हैं जो यूपीडब्ल्यू उत्पादन के बिंदु से उपयोग के बिंदु तक चलते हैं। पूर्व में निरंतर पुन: परिसंचरण क्रिया हर पास के साथ पानी को लगातार पॉलिश करती है। उत्तरार्द्ध को संदूषण के निर्माण का खतरा हो सकता है यदि इसे बिना किसी उपयोग के स्थिर छोड़ दिया जाए।

आधुनिक यूपीडब्ल्यू प्रणालियों के लिए विशिष्ट साइट और प्रक्रिया आवश्यकताओं पर विचार करना महत्वपूर्ण है जैसे कि पर्यावरणीय बाधाएं (जैसे, अपशिष्ट जल निर्वहन सीमा) और अवसरों को पुनः प्राप्त करना (उदाहरण के लिए, पुनः दावा की एक अनिवार्य न्यूनतम राशि आवश्यक है)। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में तीन सबप्रणाली होते हैं: प्रीट्रीटमेंट, प्राइमरी और पॉलिशिंग। अधिकांश प्रणालियाँ डिज़ाइन में समान हैं किन्तु स्रोत के पानी की प्रकृति के आधार पर प्रीट्रीटमेंट सेक्शन में भिन्न हो सकती हैं।

प्रीट्रीटमेंट: प्रीट्रीटमेंट से शुद्ध पानी बनता है। नियोजित पूर्व उपचार दो पास रिवर्स ऑस्मोसिस, डिमिनरलाइजेशन प्लस रिवर्स ऑस्मोसिस या हीरो (उच्च दक्षता रिवर्स ऑस्मोसिस) हैं।[37][38] इसके अलावा, इन प्रक्रियाओं के अपस्ट्रीम के निस्पंदन की डिग्री स्रोत के पानी में मौजूद निलंबित ठोस, मैलापन और ऑर्गेनिक्स के स्तर से तय होगी। फिल्ट्रेशन के सामान्य प्रकार मल्टी-मीडिया, स्वचालित बैकवॉशेबल फिल्टर और सस्पेंडेड सॉलिड रिमूवल और टर्बिडिटी रिडक्शन के लिए अल्ट्राफिल्ट्रेशन और ऑर्गेनिक्स को कम करने के लिए एक्टिवेटेड कार्बन हैं। सक्रिय कार्बन का उपयोग विखनिजीकरण चरणों के रिवर्स ऑस्मोसिस के अपस्ट्रीम क्लोरीन को हटाने के लिए भी किया जा सकता है। यदि सक्रिय कार्बन का उपयोग नहीं किया जाता है तो सोडियम बाइसल्फाइट का उपयोग फ़ीड पानी को डी-क्लोरीनेट करने के लिए किया जाता है।

प्राथमिक: प्राथमिक उपचार में जैविक कमी के लिए पराबैंगनी प्रकाश (यूवी), ईडीआई और या विखनिजीकरण के लिए मिश्रित बेड आयन एक्सचेंज सम्मिलित हैं। मिश्रित बेड गैर-पुनर्योजी योग्य (ईडीआई के बाद), इन-सीटू या बाह्य रूप से पुनर्जीवित हो सकते हैं। इस खंड के अंतिम चरण में झिल्ली डिगैसिफिकेशन प्रक्रिया या वैक्यूम डिगैसिफिकेशन का उपयोग करके ऑक्सीजन को हटाने को भंग किया जा सकता है।

पॉलिशिंग: पॉलिशिंग में यूपीडब्ल्यू आपूर्ति में निरंतर तापमान को नियंत्रित करने के लिए यूवी, हीट एक्सचेंज, गैर-पुनर्योजी आयन एक्सचेंज, मेम्ब्रेन डिगैसिफिकेशन (अंतिम यूपीडब्ल्यू आवश्यकताओं को पॉलिश करने के लिए) और आवश्यक कण स्तर प्राप्त करने के लिए अल्ट्राफिल्ट्रेशन सम्मिलित हैं। कुछ अर्धचालक फ़ैबों को उनकी कुछ प्रक्रियाओं के लिए गर्म यूपीडब्ल्यू की आवश्यकता होती है। इस उदाहरण में पॉलिश किए गए यूपीडब्ल्यू को मैन्युफैक्चरिंग में डिलीवर करने से पहले 70 से 80C की रेंज में गर्म किया जाता है। इनमें से अधिकांश प्रणालियों में हीट रिकवरी सम्मिलित है, जिसमें गर्म पानी के उपयोग या गर्म यूपीडब्ल्यू रिटर्न फ्लो को ठंडा करने की आवश्यकता के संरक्षण के लिए यूपीडब्ल्यू फीड टैंक में लौटने से पहले मैन्युफैक्चरिंग से लौटा अतिरिक्त गर्म यूपीडब्ल्यू हीट रिकवरी यूनिट में जाता है।[39]


अर्धचालक निर्माण के लिए प्रमुख यूपीडब्ल्यू डिजाइन मानदंड

प्रणाली में यथासंभव व्यावहारिक और लागत प्रभावी संदूषकों को दूर करें।

टीओसी और कंडक्टिविटी स्पाइक्स (कोई स्टार्ट/स्टॉप ऑपरेशन) से बचने के लिए मेकअप और प्राथमिक वर्गों में स्थिर स्थिति प्रवाह। अतिरिक्त प्रवाह को ऊपर की ओर पुन: प्रवाहित करें।

रिवर्स ऑस्मोसिस यूनिट के बाद रसायनों का उपयोग कम से कम करें।

इष्टतम गुणवत्ता वाले यूपीडब्ल्यू मेकअप को सुनिश्चित करने और गड़बड़ी की संभावना को कम करने के लिए इन-सीटू या बाहरी रूप से पुनर्जीवित प्राथमिक बेड के बदले में ईडीआई और गैर-पुनर्योजी प्राथमिक मिश्रित बेड पर विचार करें।

ऐसी सामग्री का चयन करें जो विशेष रूप से प्राथमिक और पॉलिशिंग अनुभागों में प्रणाली में टीओसी और कणों का योगदान नहीं करेगी। पॉलिशिंग लूप में स्टेनलेस स्टील सामग्री को कम से कम करें और, यदि उपयोग किया जाता है, तो इलेक्ट्रोपॉलिशिंग की सिफारिश की जाती है।

बैक्टीरिया के प्रसार की संभावना से बचने के लिए पाइपिंग में डेड लेग्स को कम करें।

अशांत प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए पाइपिंग और वितरण नेटवर्क में न्यूनतम अभिमार्जन वेग बनाए रखें। अनुशंसित न्यूनतम 3,000 रे या अधिक रेनॉल्ड्स संख्या पर आधारित है। यह डिजाइनर के आराम स्तर के आधार पर 10,000 रुपये तक हो सकता है।

पॉलिशिंग मिश्रित बिस्तरों में केवल कुंवारी राल का प्रयोग करें। हर एक से दो साल में बदलें।

कण फटने जैसे प्रणाली अपसेट से बचने के लिए निरंतर प्रवाह और निरंतर दबाव पर निर्माण के लिए यूपीडब्ल्यू की आपूर्ति करें।

हाइड्रोलिक बैलेंस के लिए रिवर्स रिटर्न डिस्ट्रीब्यूशन लूप डिजाइन का उपयोग करें और बैकफ्लो (आपूर्ति पर लौटें) से बचें।

क्षमता विचार

अतिशुद्ध जल प्रवाह और वेफर आकार के बीच संबंध

यूपीडब्ल्यू प्रणाली कॉन्फ़िगरेशन और साइज़िंग के बारे में इंजीनियरिंग निर्णयों में क्षमता महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, पुराने और छोटे आकार के इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली के पॉलिश प्रणाली को बैक्टीरिया के संदूषण से बचने के लिए पाइप के अंत में 60 सेमी (2 फीट) प्रति सेकंड तक के न्यूनतम प्रवाह वेग मानदंड के लिए डिज़ाइन किया गया था। बड़े फ़ैब्स के लिए बड़े आकार के यूपीडब्ल्यू प्रणाली की आवश्यकता होती है। नीचे दिया गया आंकड़ा नए फ़ैब्स में निर्मित वेफर के बड़े आकार द्वारा संचालित बढ़ती खपत को दिखाता है। चूँकि, बड़े पाइप (उच्च खपत से संचालित) के लिए 60 सेमी (2 और फीट) प्रति सेकंड मानदंड का मतलब अत्यधिक उच्च खपत और एक बड़े आकार की पॉलिशिंग प्रणाली है। उद्योग ने इस मुद्दे पर प्रतिक्रिया दी और व्यापक जांच के माध्यम से, उच्च शुद्धता सामग्री का विकल्प, और अनुकूलित वितरण डिजाइन रेनॉल्ड्स नंबर मानदंड का उपयोग करके न्यूनतम प्रवाह के लिए डिजाइन मानदंड को कम करने में सक्षम था।

दाईं ओर का आंकड़ा एक दिलचस्प संयोग दिखाता है कि यूपीडब्ल्यू की मुख्य आपूर्ति लाइन का सबसे बड़ा व्यास उत्पादन में वेफर के आकार के बराबर है (इस संबंध को क्लेबर के नियम के रूप में जाना जाता है)। पाइपिंग के बढ़ते आकार के साथ-साथ प्रणाली को समग्र रूप से अंतरिक्ष प्रबंधन और प्रक्रिया अनुकूलन के लिए नए दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। नतीजतन, नए यूपीडब्ल्यू प्रणाली एक जैसे दिखते हैं, जो कि छोटे यूपीडब्ल्यू प्रणाली के विपरीत है, जो कि लागत और अंतरिक्ष प्रबंधन पर अक्षमता के कम प्रभाव के कारण कम अनुकूलित डिजाइन हो सकता है।

एक अन्य क्षमता विचार प्रणाली की संचालन क्षमता से संबंधित है। छोटे प्रयोगशाला पैमाने (एक दर्जन लीटर-प्रति-मिनट/कुछ गैलन-प्रति-मिनट-क्षमता) प्रणाली में सामान्यतः ऑपरेटर सम्मिलित नहीं होते हैं, जबकि बड़े पैमाने पर प्रणाली सामान्यतः अच्छी तरह से प्रशिक्षित ऑपरेटरों द्वारा 24x7 संचालित होते हैं। नतीजतन, छोटे प्रणाली को बड़े प्रणाली की तुलना में रसायनों के उपयोग और कम पानी और ऊर्जा दक्षता के साथ डिजाइन किया गया है।

क्रिटिकल यूपीडब्ल्यू मुद्दे

कण नियंत्रण

यूपीडब्ल्यू में कण महत्वपूर्ण संदूषक हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेफर सतहों पर कई प्रकार के दोष होते हैं। यूपीडब्ल्यू की बड़ी मात्रा के साथ, जो प्रत्येक वेफर के संपर्क में आता है, वेफर पर कण जमाव आसानी से होता है। एक बार जमा हो जाने पर, कणों को वेफर सतहों से आसानी से हटाया नहीं जाता है। तनु रसायन के बढ़ते उपयोग के साथ, यूपीडब्ल्यू में कण न केवल वेफर्स के यूपीडब्ल्यू कुल्ला के साथ एक मुद्दा हैं, बल्कि तनु गीली सफाई और ईच के दौरान कणों की शुरूआत के कारण भी हैं, जहां यूपीडब्ल्यू रसायन विज्ञान का एक प्रमुख घटक है।

कण स्तरों को एनएम आकार तक नियंत्रित किया जाना चाहिए, और यूपीडब्ल्यू में कण नियंत्रण के लिए मौजूदा रुझान 10 एनएम और छोटे तक पहुंच रहे हैं। जबकि मुख्य लूप के लिए फिल्टर का उपयोग किया जाता है, यूपीडब्ल्यू प्रणाली के घटक पानी में अतिरिक्त कण संदूषण का योगदान कर सकते हैं, और उपयोग के बिंदु पर अतिरिक्त निस्पंदन की सिफारिश की जाती है।

फिल्टर स्वयं अल्ट्राक्लीन और मजबूत सामग्रियों से बने होने चाहिए, जो यूपीडब्ल्यू में ऑर्गेनिक्स या केशन/आयनों का योगदान नहीं करते हैं, और विश्वसनीयता और प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए कारखाने से अखंडता का परीक्षण किया जाना चाहिए। सामान्य सामग्रियों में नायलॉन, POLYETHYLENE, polysulfone और फ्लोरोपॉलीमर सम्मिलित हैं। फिल्टर सामान्यतः पॉलिमर के संयोजन से बनाए जाते हैं, और यूपीडब्ल्यू उपयोग के लिए चिपकने वाले या अन्य दूषित योजक का उपयोग किए बिना थर्मल रूप से वेल्डेड होते हैं।

फ़िल्टर की सूक्ष्म सामग्री संरचना कण नियंत्रण प्रदान करने में महत्वपूर्ण है, और यह संरचना समदैशिक या विषमता हो सकती है। पूर्व मामले में छिद्र वितरण फिल्टर के माध्यम से एक समान होता है, जबकि बाद में महीन सतह कण को ​​​​हटाने की सुविधा प्रदान करती है, मोटे ढांचे के साथ भौतिक समर्थन देने के साथ-साथ समग्र अंतर दबाव को कम करता है।

फ़िल्टर कार्ट्रिज प्रारूप हो सकते हैं जहां यूपीडब्ल्यू को चुन्नटदार संरचना के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है जिसमें फ़िल्टर सतह पर सीधे संदूषक एकत्र होते हैं। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में सामान्य अल्ट्राफिल्टर (यूएफ) होते हैं, जो खोखले फाइबर झिल्ली से बने होते हैं। इस कॉन्फ़िगरेशन में, यूपीडब्ल्यू को खोखले फाइबर में प्रवाहित किया जाता है, दूषित पदार्थों को एक अपशिष्ट धारा में प्रवाहित किया जाता है, जिसे रेटेंटेट स्ट्रीम के रूप में जाना जाता है। रिटेंटेट धारा कुल प्रवाह का केवल एक छोटा प्रतिशत है, और इसे बर्बाद कर दिया जाता है। उत्पाद पानी, या परमीट स्ट्रीम, यूपीडब्ल्यू है जो खोखले फाइबर की त्वचा से होकर गुजरता है और खोखले फाइबर के केंद्र से बाहर निकलता है। UF, यूपीडब्ल्यू के लिए एक अत्यधिक कुशल फिल्ट्रेशन उत्पाद है, और रिटेंटेट स्ट्रीम में कणों को व्यापक रूप से फैलाने से केवल सामयिक सफाई की आवश्यकता के साथ बहुत लंबा जीवन मिलता है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में यूएफ का उपयोग सिंगल डिजिट नैनोमीटर कण आकार के लिए उत्कृष्ट कण नियंत्रण प्रदान करता है।[39]

यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए प्वाइंट ऑफ यूज एप्लिकेशन (पीओयू) में वेट ईच और क्लीन, आईपीए वेपर या लिक्विड ड्राई से पहले खंगालना, साथ ही विकसित होने के बाद लिथोग्राफी डिस्पेंस यूपीडब्ल्यू रिंस सम्मिलित हैं। ये एप्लिकेशन POU यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए विशिष्ट चुनौतियां पेश करते हैं।

वेट ईच और क्लीन के लिए, अधिकांश उपकरण एकल वेफर प्रक्रियाएं हैं, जिन्हें उपकरण की मांग पर फिल्टर के माध्यम से प्रवाह की आवश्यकता होती है। परिणामी आंतरायिक प्रवाह, जो स्प्रे नोजल के माध्यम से यूपीडब्ल्यू प्रवाह की शुरुआत पर फिल्टर के माध्यम से पूर्ण प्रवाह से लेकर, और फिर एक ट्रिकल प्रवाह तक होगा। टूल में डेड लेग को रोकने के लिए सामान्यतः ट्रिकल फ्लो को बनाए रखा जाता है। फिल्टर को दबाव और कम साइकिलिंग का सामना करने के लिए मजबूत होना चाहिए, और फिल्टर के पूरे सेवा जीवन में कैप्चर किए गए कणों को बनाए रखना जारी रखना चाहिए। इसके लिए उचित प्लीट डिज़ाइन और ज्योमेट्री की आवश्यकता होती है, साथ ही मीडिया को ऑप्टिमाइज्ड पार्टिकल कैप्चर और रिटेंशन के लिए डिज़ाइन किया गया है। कुछ उपकरण बदली फिल्टर के साथ एक निश्चित फिल्टर हाउसिंग का उपयोग कर सकते हैं, जबकि अन्य उपकरण POU यूपीडब्ल्यू के लिए डिस्पोजेबल फिल्टर कैप्सूल का उपयोग कर सकते हैं।

लिथोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए, छोटे फ़िल्टर कैप्सूल का उपयोग किया जाता है। गीले ईच और स्वच्छ पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए चुनौतियों के समान, लिथोग्राफी यूपीडब्ल्यू कुल्ला के लिए, फिल्टर के माध्यम से प्रवाह रुक-रुक कर होता है, चूँकि कम प्रवाह और दबाव पर, इसलिए शारीरिक मजबूती उतनी महत्वपूर्ण नहीं है। लिथोग्राफी के लिए एक और पीओयू यूपीडब्ल्यू एप्लिकेशन 193 एनएम इमर्शन लिथोग्राफी पैटर्निंग के लिए लेंस/वेफर इंटरफेस में उपयोग किया जाने वाला विसर्जन पानी है। यूपीडब्ल्यू लेंस और वेफर के बीच एक पोखर बनाता है, NA में सुधार करता है, और यूपीडब्ल्यू बेहद शुद्ध होना चाहिए। POU फिल्ट्रेशन का उपयोग यूपीडब्ल्यू पर स्टेपर स्कैनर से ठीक पहले किया जाता है।

POU यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए, उप 15 एनएम फ़िल्टर वर्तमान में उन्नत 2x और 1x नोड्स के लिए उपयोग में हैं। फ़िल्टर सामान्यतः नायलॉन, उच्च-घनत्व पॉलीथीन (एचडीपीई), पॉलीएरील्सल्फ़ोन (या पॉलीसल्फ़ोन), या पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई) झिल्ली से बने होते हैं, जिसमें सामान्यतः एचडीपीई या पीएफए ​​​​सम्मिलित होते हैं।

ऑर्गेनिक्स के लिए उपयोग के बिंदु (पीओयू) उपचार

निरंतर अतिशुद्ध पानी की गुणवत्ता बनाए रखने के लिए विसर्जन लिथोग्राफी और मास्क तैयार करने जैसे महत्वपूर्ण उपकरण अनुप्रयोगों में उपयोग के बिंदु उपचार को अक्सर लागू किया जाता है। सेंट्रल यूटिलिटी बिल्डिंग में स्थित यूपीडब्ल्यू प्रणाली फैब को गुणवत्तापूर्ण पानी प्रदान करते हैं किन्तु इन प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त जल शोधन स्थिरता प्रदान नहीं कर सकते हैं।

ऐसे मामले में जब यूरिया, टीएचएम, आइसोप्रोपाइल एल्कोहल (आईपीए) या अन्य मुश्किल (कम आणविक भार तटस्थ यौगिक) टीओसी प्रजातियां मौजूद हो सकती हैं, प्रणाली का उपयोग करके उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया (एओपी) के माध्यम से अतिरिक्त उपचार की आवश्यकता होती है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब 1 पीपीबी से कम टीओसी विनिर्देश प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। ऑर्गेनिक्स को नियंत्रित करने में ये कठिन साबित हुए हैं, विशेष रूप से सबसे अधिक मांग वाले प्रक्रिया चरणों में उपज और डिवाइस के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। POU ऑर्गेनिक्स के 0.5 ppb टीओसी स्तर तक नियंत्रण के सफल उदाहरणों में से एक AOP अमोनियम परसल्फेट और UV ऑक्सीकरण का संयोजन है (टीओसी माप अनुभाग में persulfate+UV ऑक्सीकरण रसायन देखें)।

उपलब्ध मालिकाना POU उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं लगातार तापमान, ऑक्सीजन और SEMI F063 आवश्यकताओं से अधिक कणों को बनाए रखने के अलावा टीओसी को 0.5 भागों प्रति बिलियन (ppb) तक कम कर सकती हैं।[2]यह महत्वपूर्ण है क्योंकि थोड़ी सी भी भिन्नता सीधे निर्माण प्रक्रिया को प्रभावित कर सकती है, उत्पाद की पैदावार को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है।[39][40]


अर्धचालक उद्योग में यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण

अर्धचालक संयंत्र में विशिष्ट जल प्रणाली की रूपरेखा

अर्धचालक उद्योग सिलिकॉन वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) की सतह से दूषित पदार्थों को साफ करने के लिए बड़ी मात्रा में अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग करता है जो बाद में कंप्यूटर चिप्स में बदल जाते हैं। अल्ट्राप्योर पानी परिभाषा के अनुसार संदूषण में बेहद कम है, किन्तु एक बार जब यह वेफर सतह से संपर्क करता है तो यह सतह से अवशिष्ट रसायनों या कणों को ले जाता है जो कि विनिर्माण सुविधा के औद्योगिक अपशिष्ट उपचार प्रणाली में समाप्त हो जाता है। खंगालने के पानी का संदूषण स्तर उस समय खंगाले जा रहे विशेष प्रक्रिया चरण के आधार पर काफी हद तक भिन्न हो सकता है। पहले खंगालने के चरण में बड़ी मात्रा में अवशिष्ट प्रदूषक और कण हो सकते हैं, जबकि पिछले खंगालने में संदूषण की अपेक्षाकृत कम मात्रा हो सकती है। विशिष्ट अर्धचालक संयंत्रों में इन सभी धुलाई के लिए केवल दो निकास प्रणालियां होती हैं जो एसिड अपशिष्ट के साथ भी संयुक्त होती हैं और इसलिए धुलाई के पानी का प्रभावी ढंग से पुन: उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि निर्माण प्रक्रिया दोषों के कारण संदूषण का खतरा होता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अल्ट्राप्योर पानी सामान्यतः अर्धचालक अनुप्रयोगों में पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जाता है, बल्कि अन्य प्रक्रियाओं में पुनः प्राप्त किया जाता है। यूएस में एक कंपनी है, इरविन, कैलिफ़ोर्निया की एक्सर्जी प्रणाली्स, इंक., जो एक पेटेंट विआयनीकृत जल पुनर्चक्रण प्रक्रिया प्रदान करती है। इस उत्पाद का कई अर्धचालक प्रक्रियाओं में सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है।

परिभाषाएँ:

निम्नलिखित परिभाषाओं का उपयोग आईटीआरएस द्वारा किया जाता है:[6]

  • यूपीडब्ल्यू रीसायकल - उपचार के बाद उसी एप्लिकेशन में पानी का पुन: उपयोग
  • पानी का पुन: उपयोग - द्वितीयक अनुप्रयोग में उपयोग करें
  • वाटर रिक्लेम - अपशिष्ट जल से पानी निकालना

पानी पुनः प्राप्त और पुनर्चक्रण:

कुछ अर्धचालक मैन्युफैक्चरिंग प्लांट गैर-प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए पुनः प्राप्त पानी का उपयोग कर रहे हैं, जैसे कि रासायनिक एस्पिरेटर जहां डिस्चार्ज पानी को औद्योगिक कचरे में भेजा जाता है। जल पुनर्ग्रहण भी एक विशिष्ट अनुप्रयोग है जहाँ निर्माण सुविधा से खर्च किए गए कुल्ला पानी का उपयोग कूलिंग टॉवर आपूर्ति, एग्जॉस्ट स्क्रबर आपूर्ति, या पॉइंट ऑफ़ यूज़ एबेटमेंट प्रणाली में किया जा सकता है। यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण विशिष्ट नहीं है और इसमें खर्च किए गए विनिर्माण कुल्ला पानी को इकट्ठा करना, इसका उपचार करना और वेफर कुल्ला प्रक्रिया में इसे फिर से उपयोग करना सम्मिलित है। इनमें से किसी भी मामले के लिए कुछ अतिरिक्त जल उपचार की आवश्यकता हो सकती है जो खर्च किए गए खंगालने वाले पानी की गुणवत्ता और पुनः प्राप्त पानी के उपयोग पर निर्भर करता है। दुनिया भर में कई अर्धचालक सुविधाओं में ये काफी सामान्य प्रथाएं हैं, चूँकि निर्माण प्रक्रिया में पुन: उपयोग पर विचार न करने पर कितना पानी पुनः प्राप्त और पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, इसकी एक सीमा है।

यूपीडब्ल्यू रीसाइक्लिंग:

अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया से कुल्ला पानी को पुनर्चक्रित करना कई निर्माण इंजीनियरों द्वारा दशकों से हतोत्साहित किया गया है क्योंकि रासायनिक अवशेषों और कणों से संदूषण यूपीडब्ल्यू फ़ीड पानी में वापस समाप्त हो सकता है और उत्पाद दोषों का परिणाम हो सकता है। आधुनिक अल्ट्राप्योर जल प्रणालियां आयनिक संदूषण को प्रति ट्रिलियन स्तर (पीपीटी) तक कम करने में बहुत प्रभावी हैं, जबकि अल्ट्राप्योर जल प्रणालियों का जैविक संदूषण अभी भी भागों में प्रति बिलियन स्तर (पीपीबी) में है। किसी भी मामले में यूपीडब्ल्यू मेकअप के लिए पानी के धुलाई की प्रक्रिया को पुनर्चक्रित करना हमेशा एक बड़ी चिंता का विषय रहा है और हाल तक यह एक सामान्य अभ्यास नहीं था। अमेरिका और एशिया के कुछ हिस्सों में पानी और अपशिष्ट जल की बढ़ती लागत ने कुछ अर्धचालक कंपनियों को यूपीडब्ल्यू मेकअप प्रणाली में निर्माण प्रक्रिया के कुल्ला पानी के पुनर्चक्रण की जांच करने के लिए प्रेरित किया है। कुछ कंपनियों ने एक दृष्टिकोण सम्मिलित किया है जो संयुक्त अपशिष्ट जल निर्वहन की सबसे खराब स्थिति के लिए डिज़ाइन किए गए जटिल बड़े पैमाने के उपचार का उपयोग करता है। उपचार प्रणाली की लागत और जटिलता को कम करने की कोशिश करने के लिए हाल ही में एक विस्तृत जल प्रबंधन योजना को सम्मिलित करने के लिए नए दृष्टिकोण विकसित किए गए हैं।

जल प्रबंधन योजना:

पानी की पुनःप्राप्ति, पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग को अधिकतम करने की कुंजी एक सुविचारित जल संसाधन प्रबंधन योजना है। एक सफल जल प्रबंधन योजना में इस बात की पूरी समझ सम्मिलित है कि खंगालने वाले पानी का निर्माण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले रसायनों और उनके उपोत्पादों सहित कैसे उपयोग किया जाता है। इस महत्वपूर्ण घटक के विकास के साथ, एक नाली संग्रह प्रणाली को मध्यम दूषित कुल्ला पानी से केंद्रित रसायनों को अलग करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, और हल्के से दूषित कुल्ला पानी। एक बार अलग-अलग संग्रह प्रणालियों में अलग हो जाने के बाद रासायनिक प्रक्रिया अपशिष्ट धाराओं को एक बार फिर से तैयार किया जा सकता है या उत्पाद धारा के रूप में बेचा जा सकता है, और कुल्ला पानी को पुनः प्राप्त किया जा सकता है।

एक जल प्रबंधन योजना के लिए पर्याप्त मात्रा में नमूना डेटा और विश्लेषण की आवश्यकता होगी ताकि उचित नाली अलगाव, ऑनलाइन विश्लेषणात्मक माप के आवेदन, डायवर्जन नियंत्रण और अंतिम उपचार तकनीक का निर्धारण किया जा सके। इन नमूनों को एकत्रित करने और प्रयोगशाला विश्लेषण करने से विभिन्न अपशिष्ट धाराओं को चिह्नित करने और उनके संबंधित पुन: उपयोग की क्षमता निर्धारित करने में मदद मिल सकती है। यूपीडब्ल्यू प्रक्रिया कुल्ला पानी के मामले में प्रयोगशाला विश्लेषण डेटा का उपयोग तब संदूषण के विशिष्ट और गैर-विशिष्ट स्तरों को प्रोफ़ाइल करने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग कुल्ला जल उपचार प्रणाली को डिजाइन करने के लिए किया जा सकता है। सामान्य तौर पर 80-90% समय में होने वाले संदूषण के विशिष्ट स्तर के उपचार के लिए प्रणाली को डिजाइन करना सबसे अधिक लागत प्रभावी होता है, फिर कुल्ला पानी को औद्योगिक अपशिष्ट या गैर-महत्वपूर्ण में बदलने के लिए ऑन-लाइन सेंसर और नियंत्रण सम्मिलित करें। संदूषण होने पर कूलिंग टावर जैसे उपयोग करेंस्तर उपचार प्रणाली की क्षमता से अधिक है। एक अर्धचालक निर्माण स्थल में जल प्रबंधन योजना के इन सभी पहलुओं को सम्मिलित करके पानी के उपयोग के स्तर को 90% तक कम किया जा सकता है।

परिवहन

थंब थंबस्टेनलेस स्टील फार्मास्युटिकल उद्योग के लिए पसंदीदा पाइपिंग सामग्री बनी हुई है। इसके धात्विक योगदान के कारण, अधिकांश स्टील को 1980 के दशक में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक यूपीडब्ल्यू प्रणाली से हटा दिया गया था और पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड (PVDF) के उच्च प्रदर्शन वाले पॉलिमर के साथ बदल दिया गया था।[1]अमेरिका और यूरोप में perfluoआरओalkoxy (PFA), ECTFE (ECTFE) और पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (PTFE)। एशिया में, पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), क्लोरीनयुक्त पॉलीविनाइल क्लोराइड (सीपीवीसी) और polypआरओpylene (पीपी) उच्च प्रदर्शन वाले पॉलिमर के साथ लोकप्रिय हैं।

यूपीडब्ल्यू परिवहन के लिए प्रयुक्त थर्मोप्लास्टिक्स को जोड़ने के तरीके

थर्मोप्लास्टिक्स को विभिन्न थर्मोफ्यूजन तकनीकों से जोड़ा जा सकता है।

  • सॉकेट फ्यूजन (एसएफ) एक ऐसी प्रक्रिया है जहां पाइप का बाहरी व्यास फिटिंग के भीतरी व्यास के करीब फिट मैच का उपयोग करता है। पाइप और फिटिंग दोनों को निर्धारित अवधि के लिए झाड़ी (क्रमशः बाहरी और आंतरिक) पर गरम किया जाता है। फिर पाइप को फिटिंग में दबाया जाता है। ठंडा होने पर वेल्डेड भागों को क्लैंप से हटा दिया जाता है।
  • पारंपरिक बट फ्यूजन (CBF) एक ऐसी प्रक्रिया है, जिसमें जुड़ने वाले दो घटकों के आंतरिक और बाहरी व्यास समान होते हैं। एक निर्धारित अवधि के लिए एक हीटर प्लेट के विपरीत पक्षों के खिलाफ उन्हें दबाकर सिरों को गर्म किया जाता है। फिर दो घटकों को एक साथ लाया जाता है। ठंडा होने पर वेल्डेड भागों को क्लैंप से हटा दिया जाता है।
  • मनका और दरार मुक्त (बीसीएफ), एक ही आंतरिक और बाहरी व्यास वाले दो थर्माप्लास्टिक घटकों को एक साथ रखने की प्रक्रिया का उपयोग करता है। इसके बाद एक इन्फ्लेटेबल ब्लैडर को घटकों के आंतरिक बोर में डाला जाता है और दो घटकों के भीतर समान दूरी पर रखा जाता है। एक हीटर सिर घटकों को एक साथ जोड़ता है और मूत्राशय फुलाया जाता है। निर्धारित अवधि के बाद हीटर का सिरा ठंडा होने लगता है और मूत्राशय की हवा निकल जाती है। एक बार पूरी तरह से ठंडा होने पर मूत्राशय को हटा दिया जाता है और जुड़े हुए घटकों को क्लैम्पिंग स्टेशन से बाहर निकाल दिया जाता है। बीसीएफ प्रणाली का लाभ यह है कि कोई वेल्ड बीड नहीं है, जिसका अर्थ है कि वेल्ड ज़ोन की सतह नियमित रूप से पाइप की भीतरी दीवार की तरह चिकनी होती है।
  • इन्फ्रारेड फ्यूजन (आईआर) सीबीएफ के समान एक प्रक्रिया है सिवाय इसके कि घटक के सिरे कभी भी हीटर के सिरे को नहीं छूते हैं। इसके बजाय, थर्माप्लास्टिक को पिघलाने की ऊर्जा को उज्ज्वल गर्मी से स्थानांतरित किया जाता है। आईआर दो भिन्नताओं में आता है; एक ओवरलैप दूरी का उपयोग करता है[41] दो घटकों को एक साथ लाने पर जबकि दूसरा दबाव का उपयोग करता है। पूर्व में ओवरलैप का उपयोग मनका आकार में भिन्नता को कम करता है, जिसका अर्थ है कि औद्योगिक प्रतिष्ठानों के लिए आवश्यक सटीक आयामी सहनशीलता को बेहतर बनाए रखा जा सकता है।

संदर्भ

टिप्पणियाँ

  1. ↑ The polishing stage is a set of treatment steps and is usually a recirculation and distribution system, continuously treating and recirculating the purified water to maintain a stable, high-purity quality of supplied water. Traditionally the resistivity of water serves as an indication of the level of purity of UPW. Deionized (DI) water may have a purity of at least one million ohms-centimeter or one MΩ⋅cm. Typical UPW quality is at the theoretical maximum of water resistivity (18.18 MΩ⋅cm at 25 °C). Therefore, the term has acquired measurable standards that further define both advancing needs and advancing technology in ultrapure water production.
  2. ↑ If in-line conductivity exceeds values additional testing is required before a conclusion can be made. Refer to the respective pharmacopoeia for details.
  3. ↑ One USP Endotoxin Unit (EU) is equal to one International Unit (IU) of endotoxin


संदर्भ

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