अल्ट्राप्योर पानी: Difference between revisions
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{{Short description|Water purified to uncommonly stringent specifications}} | {{Short description|Water purified to uncommonly stringent specifications}} | ||
अल्ट्राप्योर पानी (यूपीडब्ल्यू), उच्च शुद्धता वाला | '''अल्ट्राप्योर पानी''' ('''यूपीडब्ल्यू'''), '''उच्च शुद्धता वाला पानी''' या '''अत्यधिक शुद्ध पानी''' ('''एचपीडब्ल्यू''') को 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।<ref group=upper-alpha>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.</ref> | 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।<ref group=upper-alpha>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.</ref> | ||
कई संगठन और समूह यूपीडब्ल्यू के उत्पादन से जुड़े मानकों को विकसित और प्रकाशित करते हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और विद्युत के लिए, उनमें [[ अर्द्ध |अर्धचालक]] उपकरण और सामग्री इंटरनेशनल (एसईएमआई) (माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और फोटोवोल्टिक), [[एएसटीएम इंटरनेशनल]] (अर्धचालक, शक्ति), [[इलेक्ट्रिक पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट|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। [[ औषध-संस्कार ग्रन्थ | | कई संगठन और समूह यूपीडब्ल्यू के उत्पादन से जुड़े मानकों को विकसित और प्रकाशित करते हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और विद्युत के लिए, उनमें [[ अर्द्ध |अर्धचालक]] उपकरण और सामग्री इंटरनेशनल (एसईएमआई) (माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और फोटोवोल्टिक), [[एएसटीएम इंटरनेशनल]] (अर्धचालक, शक्ति), [[इलेक्ट्रिक पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट|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। [[ औषध-संस्कार ग्रन्थ |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"<ref name="ASTM D5127">[http://www.astm.org/Standards/D5127.htm ASTM D5127] Standard Guide for Ultra-Pure Water Used in the Electronics and Semiconductor Industries</ref> और SEMI F63 "अर्धचालक प्रसंस्करण में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्राप्योर पानी के लिए गाइड" द्वारा प्रलेखित किया गया है।<ref name="SEMI F63">[http://ams.semi.org/ebusiness/standards/SEMIStandardDetail.aspx?ProductID=211&DownloadID=2950 SEMI F63] Guide for Ultrapure Water Used in Semiconductor Processing</ref> | 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"<ref name="ASTM D5127">[http://www.astm.org/Standards/D5127.htm ASTM D5127] Standard Guide for Ultra-Pure Water Used in the Electronics and Semiconductor Industries</ref> और SEMI F63 "अर्धचालक प्रसंस्करण में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्राप्योर पानी के लिए गाइड" द्वारा प्रलेखित किया गया है।<ref name="SEMI F63">[http://ams.semi.org/ebusiness/standards/SEMIStandardDetail.aspx?ProductID=211&DownloadID=2950 SEMI F63] Guide for Ultrapure Water Used in Semiconductor Processing</ref> | ||
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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। | 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।<ref>Mittlemann MW and Geesey GC,"Biofouling of Industrial Water Systems: A Problem Solving Approach", Water Micro Associates, 1987</ref> तकनीकें जो यूपीडब्ल्यू धाराओं के भीतर बैक्टीरिया कॉलोनी के विकास को कम करने में | बैक्टीरिया को नियंत्रण सारिणी में सबसे अधिक आग्रही के रूप में संदर्भित किया गया है।<ref>Mittlemann MW and Geesey GC,"Biofouling of Industrial Water Systems: A Problem Solving Approach", Water Micro Associates, 1987</ref> 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,<ref>Libman S, "Use of Reynolds Number as a Criteria for Design of High-Purity Water Systems", Ultrapure Water, October 2006</ref> 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 | 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 |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 | 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 [[ विवेचनात्मक रूप से संयोजित प्लाज्मा द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री |इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री]] (आईसीपी-एमएस) जैसे परिष्कृत इंस्ट्रूमेंटेशन हो सकते हैं। | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
विभिन्न उपयोगकर्ताओं के लिए गुणवत्ता मानकों को | 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: | यूपीडब्ल्यू का उपयोग करने वाले प्राथमिक उद्योग हैं: | ||
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* सौर फोटोवोल्टिक्स | * सौर फोटोवोल्टिक्स | ||
* फार्मास्यूटिकल्स | * फार्मास्यूटिकल्स | ||
* विद्युत उत्पादन ( | * विद्युत उत्पादन (उप और सुपर क्रिटिकल बॉयलर) | ||
* अनुसंधान प्रयोगशालाओं जैसे विशेष | * अनुसंधान प्रयोगशालाओं जैसे विशेष अनुप्रयोग | ||
इन उद्योगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले पानी की विशेष गुणवत्ता | 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 | 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 |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 कीटाणुनाशक विकिरण|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 | 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। | ||
=== [[सेमीकंडक्टर उद्योग]] में अनुप्रयोग === | === [[सेमीकंडक्टर उद्योग|अर्धचालक उद्योग]] में अनुप्रयोग === | ||
यूपीडब्ल्यू का | 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 m<sup>3</sup>/दिन की दर से अतिशुद्ध पानी (यूपीडब्ल्यू) का उपयोग कर सकता है। यूपीडब्ल्यू सामान्यतः ऑन-साइट निर्मित होता है।<ref name="ultrapuremicro.com">{{Cite web |url=http://www.ultrapuremicro.com/micro-journal |title=अति शुद्ध सूक्ष्म|access-date=2018-12-12 |archive-date=2018-12-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181216032247/https://www.ultrapuremicro.com/micro-journal |url-status=dead }}</ref> | ||
यूपीडब्ल्यू | 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 |सिलिकॉन बिस्किट]] को धोने के लिए या कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में कूलिंग तरल पदार्थ में किया जा सकता है। यूपीडब्ल्यू को कभी-कभी [[ साफ कमरा |क्लीनरूम]] वातावरण के लिए आर्द्रीकरण स्रोत के रूप में भी उपयोग किया जाता है।<ref name="ITRS">{{cite web|title=ITRS Annual Report 2013 Edition |url=http://www.itrs.net/Links/2013ITRS/Home2013.htm |website=International Technology Roadmap for Semiconductors |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140921053040/http://www.itrs.net/Links/2013ITRS/Home2013.htm |archivedate=September 21, 2014 }}</ref> | ||
अर्धचालक उद्योग में उपयोग के लिए जल गुणवत्ता मानक<br /> | यूपीडब्ल्यू का प्राथमिक और सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग एफईओएल चरण के समय [[नक़्क़ाशी (माइक्रोफैब्रिकेशन)|एचिंग (माइक्रोफैब्रिकेशन)]] चरण में और वेफर शोधन में है।<ref name=":0">{{Cite web |title=पीडीएफ - सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी ए से जेड तक - Halbleiter.org|url=https://www.halbleiter.org/en/pdf/ |access-date=2022-06-14 |website=www.halbleiter.org}}</ref>{{Rp|page=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।<ref name=":0" />{{Rp|page=118}} | ||
अर्धचालक उद्योग में उपयोग के लिए जल गुणवत्ता मानक-<br /> | |||
{| class="wikitable sortable" | {| class="wikitable sortable" | ||
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! | ! टेस्ट पैरामीटर !! विकसित | ||
अर्धचालक<br> यूपीडब्ल्यू<ref name="ASTM D5127" /><ref name="SEMI F63" /> | |||
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| '''[[Conductivity (electrolytic)| | | '''[[Conductivity (electrolytic)|प्रतिरोधकता]]''' (25 °C) || >18.18 MΩ·cm | ||
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| '''[[Total organic carbon| | | '''[[Total organic carbon|कुल कार्बनिक कार्बन]]'''<br><small>(ऑनलाइन <10 पीपीबी के लिए)</small> || <1 μg/L | ||
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| ''' | | '''ऑनलाइन घुलित ऑक्सीजन''' || 10 μg/L | ||
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| ''' | | '''ऑनलाइन कण''' (>0.05 μm) || <200 particles/L | ||
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| ''' | | '''गैर-वाष्पशील अवशेष''' || 100 ng/L | ||
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| ''' | | '''सिलिका''' (कुल और भंग) || 50 ng/L | ||
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| ''' | | '''धातु/बोरॉन''' ([[Inductively coupled plasma mass spectrometry|आईसीपी/एमएस]] द्वारा) || | ||
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| 22 | | 22 सबसे सामान्य तत्व<br><small>(विवरण के लिए F63-0213 देखें<ref name="SEMI F63" />)</small>|| <1–10 ng/L | ||
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| ''' | | '''आयन''' ([[Ion chromatography|आईसी]] द्वारा) || | ||
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| 7 | | 7 प्रमुख आयन और अमोनियम<br><small>(विवरण के लिए F63-0213 देखें<ref name="SEMI F63" />)</small>|| 50 ng/L | ||
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| ''' | | '''माइक्रोबायोलॉजिकल''' || | ||
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| | | जीवाणु || <1 [[Colony-forming unit|CFU]]/100 mL | ||
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इसका उपयोग अन्य प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण | इसका उपयोग अन्य प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण जैसे [[फ्लैट पैनल प्रदर्शित करता है|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]] [[फोटोवोल्टिक|फोटोवोल्टिक्स]] में इसी प्रकार से किया जाता है; अर्धचालक उद्योग में स्वच्छता की आवश्यकताएं वर्तमान में सबसे कठोर हैं।<ref name="ultrapuremicro.com"/> | ||
=== औषधि उद्योग में अनुप्रयोग === | |||
फार्मास्युटिकल और बायोटेक्नोलॉजी उद्योगों में अल्ट्राप्योर पानी का विशिष्ट उपयोग नीचे दी गई तालिका में संक्षेप में दिया गया है:<ref name="excipients">{{cite web|title= Rowe RC, Sheskey PJ, Owen SC (eds), Pharmaceutical Excipients. Pharmaceutical Press and American Pharmacists Association. Electronic version, (MedicinesComplete Browser version 3.0.2624.26119|url=http://www.pharmpress.com/product/9780857110275/excipients/|work=Current version of the book}}</ref> | |||
'''फार्मास्युटिकल और बायोटेक्नोलॉजी उद्योगों में अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग'''<br /> | |||
फार्मास्युटिकल और बायोटेक्नोलॉजी उद्योगों में अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग<br /> | |||
{| class="wikitable sortable" | {| class="wikitable sortable" | ||
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! | ! प्रकार !! उपयोग | ||
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| | | इंजेक्शन के लिए बैक्टीरियोस्टेटिक पानी || नेत्र और बहु-खुराक इंजेक्शन के लिए तनुकारक | ||
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| | | साँस लेने के लिए स्टेराइल पानी || इनहेलेशन थेरेपी उत्पादों के लिए तनुकारक | ||
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| | | इंजेक्शन के लिए स्टेराइल पानी || इंजेक्शन के लिए तनुकारक | ||
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| | | सिंचाई के लिए स्टेराइल पानी || आंतरिक सिंचाई चिकित्सा उत्पादों के लिए तनुकारक | ||
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| | | बल्क में इंजेक्शन के लिए पानी || पैरेंटेरल एडमिनिस्ट्रेशन के लिए औषधि के बल्क प्रिपरेशन के लिए पानी | ||
|} | |} | ||
लाइसेंस प्राप्त मानव और पशु चिकित्सा स्वास्थ्य | 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):<ref name="BP">{{cite web|title=ब्रिटिश फार्माकोपिया (बीपी)|url=http://www.pharmacopoeia.co.uk/|url-status=dead|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140926072905/http://www.pharmacopoeia.co.uk/|archivedate=2014-09-26}}</ref> शुद्ध पानी | * ब्रिटिश फार्माकोपिया (बीपी):<ref name="BP">{{cite web|title=ब्रिटिश फार्माकोपिया (बीपी)|url=http://www.pharmacopoeia.co.uk/|url-status=dead|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140926072905/http://www.pharmacopoeia.co.uk/|archivedate=2014-09-26}}</ref> शुद्ध पानी | ||
* जापानी फार्माकोपिया (जेपी):<ref name="JP">{{cite web|title=जापानी फार्माकोपिया (जेपी)|url=http://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140911004504/http://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html |archivedate=September 11, 2014 }}</ref> शुद्ध पानी | * जापानी फार्माकोपिया (जेपी):<ref name="JP">{{cite web|title=जापानी फार्माकोपिया (जेपी)|url=http://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140911004504/http://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html |archivedate=September 11, 2014 }}</ref> शुद्ध पानी | ||
* यूरोपीय फार्माकोपिया ( | * यूरोपीय फार्माकोपिया (पीएच यूरो):<ref name="EP">{{cite web|title= यूरोपीय फार्माकोपिया (पीएच यूरो)|url= https://www.edqm.eu/en/european-pharmacopoeia-8th-edition-1563.html/}}</ref> एक्वा प्यूरीफिकेशन | ||
* यूनाइटेड स्टेट्स फार्माकोपिया (यूएसपी):<ref name="USP">{{cite web|title= यूनाइटेड स्टेट्स फार्माकोपिया (यूएसपी)|url= http://www.usp.org/}}</ref> शुद्ध पानी | * यूनाइटेड स्टेट्स फार्माकोपिया (यूएसपी):<ref name="USP">{{cite web|title= यूनाइटेड स्टेट्स फार्माकोपिया (यूएसपी)|url= http://www.usp.org/}}</ref> शुद्ध पानी | ||
<small>'' | <small>''नोट: शुद्ध पानी सामान्यतः मुख्य मोनोग्राफ होता है जो अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग करने वाले अन्य अनुप्रयोगों का संदर्भ देता है।''</small><br /> | ||
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 | 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<br /> | '''इंजेक्शन के लिए पानी के लिए फार्माकोपिया विनिर्देश'''<br /> | ||
{| class="wikitable sortable" | {| class="wikitable sortable" | ||
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! | ! गुण | ||
! [[European Pharmacopoeia| | ! [[European Pharmacopoeia|यूरोपीय<br>फार्माकोपिया<br>(Ph. Eur.)]]<ref>{{cite book|title=European Pharmacopoeia|date=2013|publisher=Council of Europe|location=Strasbourg, France|isbn=978-92-871-7531-1|pages=3555–3558|edition=8|language=English|chapter=Water for injections}}</ref> | ||
! [[United States Pharmacopeia| | ! [[United States Pharmacopeia|यूनाइटेड स्टेट<br>फार्माकोपिया<br>(यूएसपी)]]<ref>{{cite book|title=United States Pharmacopeia and the National Formulary (USP-NF)|date=October 2014|publisher=U.S. Pharmacopeial Convention|location=Rockville, MD, USA|page=5805|edition=USP38–NF33|chapter=USP Monographs: Water for Injection}}</ref> | ||
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| | | चालकता<ref group=upper-alpha>If in-line conductivity exceeds values additional testing is required before a conclusion can be made. Refer to the respective pharmacopoeia for details.</ref> (25 °C) || <1.3 μS/cm ||<1.3 μS/cm | ||
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| [[Total organic carbon| | | [[Total organic carbon|कुल कार्बनिक कार्बन]] (टीओसी) || <0.5 mg/L || <0.5 mg/L | ||
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| | | बैक्टीरिया (दिशानिर्देश) || <10 [[Colony-forming unit|CFU]]/100 mL || <10 [[Colony-forming unit|CFU]]/100 mL | ||
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| | | एंडोटॉक्सिन || <0.25 IU/mL || <0.25 EU/mL <ref group=upper-alpha>One USP Endotoxin Unit (EU) is equal to one International Unit (IU) of endotoxin</ref> | ||
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| | | नाइट्रेट || <0.2 ppm || N/A | ||
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| | | अल्युमीनियम || <10 ppb || N/A | ||
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[[File:Water System Validation Process Flow.jpg|thumb|upright=1.4| | [[File:Water System Validation Process Flow.jpg|thumb|upright=1.4|अल्ट्राप्योर जल प्रणाली सत्यापन प्रक्रिया प्रवाह<ref name="Gorsky1" />]]अल्ट्राप्योर पानी और विआयनीकृत पानी का मान्यकरण | ||
अल्ट्राप्योर जल सत्यापन को संकट-आधारित जीवनचक्र दृष्टिकोण का उपयोग करना चाहिए।<ref name="Gorsky1">{{cite web|title= Gorsky, I., Validating Purified Water Systems with a Lifecycle Approach, UltraPure Water Journal, November/December, 2013.|url= http://www.ultrapurewater.com/issues/67/|archive-url= https://archive.today/20140917233404/http://www.ultrapurewater.com/issues/67/|url-status= dead|archive-date= 2014-09-17}}</ref><ref name="ICHQ">{{cite web|title= FDA/ICH, (CDER and CBER), Q8(R2) Pharmaceutical Development, guidance for industry, November 2009; Q9 Quality Risk Management, guidance for industry, June 2006; Q10 Pharmaceutical Quality System, guidance for industry, April 2009.|url=http://www.ich.org/products/guidelines/quality/article/quality-guidelines.html/ | |||
|work=The International Conference on Harmonisation }}</ref><ref name="ASTM2500">{{cite web|title=ASTM E2500-07 Standard Guide for Specification, Design, and Verification of Pharmaceutical and Biopharmaceutical Manufacturing Systems and Equipment. |url=http://www.astm.org/Standards/E2500.htm/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140212090305/http://www.astm.org/Standards/E2500.htm |archivedate=February 12, 2014 }}</ref><ref name="Gorsky2">{{cite web|title= Gorsky, I., Lifecycle Approach to Validation of Water Systems, NEXUS Magazine of Southern California PDA chapter and its affiliate student chapter at the Keck Graduate Institute, Vol. I, Issue 1, April 2014.|url= http://www.pda.org/chapters/north-america/southern-california/ |work=Parenteral Drug Association Southern California Chapter }}</ref> इस दृष्टिकोण में तीन चरण | |work=The International Conference on Harmonisation }}</ref><ref name="ASTM2500">{{cite web|title=ASTM E2500-07 Standard Guide for Specification, Design, and Verification of Pharmaceutical and Biopharmaceutical Manufacturing Systems and Equipment. |url=http://www.astm.org/Standards/E2500.htm/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140212090305/http://www.astm.org/Standards/E2500.htm |archivedate=February 12, 2014 }}</ref><ref name="Gorsky2">{{cite web|title= Gorsky, I., Lifecycle Approach to Validation of Water Systems, NEXUS Magazine of Southern California PDA chapter and its affiliate student chapter at the Keck Graduate Institute, Vol. I, Issue 1, April 2014.|url= http://www.pda.org/chapters/north-america/southern-california/ |work=Parenteral Drug Association Southern California Chapter }}</ref> 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),<ref name="FDA-Water">{{cite web|title=FDA Guide to Inspections of High Purity Water Systems, High Purity Water Systems 07/93). |website=[[Food and Drug Administration]] |url=https://www.fda.gov/ICECI/Inspections/InspectionGuides/ucm074905.htm/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120926122750/https://www.fda.gov/ICECI/Inspections/InspectionGuides/ucm074905.htm |archivedate=September 26, 2012 }}</ref> फार्मास्युटिकल उपयोग के लिए पानी की गुणवत्ता पर मार्गदर्शन के लिए ईएमईए सीपीएमपी/सीवीएमपी नोट (लंदन, 2002),<ref name="EMA-Water">{{cite web|title= The EMEA CPMP/CVMP Note for Guidance on Quality of Water for Pharmaceutical Use (London, 2002).|url=http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Scientific_guideline/2009/09/WC500003394.pdf}}</ref> और यूएसपी मोनोग्राफ <1231> फार्मास्युटिकल प्रयोजनों के लिए पानी सम्मिलित हैं।<ref name="USP1231">{{cite web|title= USP Monograph <1231> Water For Pharmaceutical Purposes.|url=http://www.usp.org/usp-nf/|work=United States Pharmacopeial Convention web site }}</ref> 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) <ref name="WHO-Water">{{cite web|title=WHO Annex 2: Good manufacturing practice: water for pharmaceutical use. |url=http://apps.who.int/prequal/info_general/documents/TRS970/TRS_970_Annex2.pdf/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140407032623/http://apps.who.int/prequal/info_general/documents/TRS970/TRS_970_Annex2.pdf |archivedate=April 7, 2014 }}</ref> के साथ औषधि निरीक्षण सहयोग योजना (पीआईसी/एस) <ref name="PICS-Water">{{cite web|title=Pharmaceutical Inspection Convention Pharmaceutical Inspection Co-Operation Scheme (PIC/S), PI 009-3, 25-September 2007, Aide-Memoire, Inspection of Utilities. |url=http://www.picscheme.org/pdf/12_pi-009-3-aide-memoire-on-utilities.pdf/ |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140327154810/http://www.picscheme.org/pdf/12_pi-009-3-aide-memoire-on-utilities.pdf |archivedate=March 27, 2014 }}</ref> ने तकनीकी प्रलेख विकसित किए हैं जो जल प्रणालियों के लिए सत्यापन आवश्यकताओं और रणनीतियों की रूपरेखा प्रस्तुत करते हैं। | ||
== विश्लेषणात्मक | == विश्लेषणात्मक विधि और तकनीक == | ||
=== ऑन-लाइन विश्लेषणात्मक माप === | === ऑन-लाइन विश्लेषणात्मक माप === | ||
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==== चालकता / प्रतिरोधकता ==== | ==== चालकता / प्रतिरोधकता ==== | ||
शुद्ध जल प्रणालियों में, इलेक्ट्रोलाइटिक चालकता या प्रतिरोधकता माप आयनिक संदूषण का सबसे | 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 [[सीमेंस (यूनिट)|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।<ref>ASTM D1125 Standard Test Methods for Electrical Conductivity and Resistivity of Water</ref><ref>ASTM D5391 Standard Test Method for Electrical Conductivity and Resistivity of a Flowing High Purity Water Sample</ref> | ||
जब माप के लिए | |||
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 ==== | ||
सोडियम सामान्यतः | 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 | 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 नियत 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।<ref>ASTM D2791 Standard Test Method for On-line Determination of Sodium in Water</ref> | ||
==== घुलित ऑक्सीजन ==== | ==== घुलित ऑक्सीजन ==== | ||
उन्नत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक निर्माण प्रक्रियाओं को वेफर फिल्मों और परतों के ऑक्सीकरण को | उन्नत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक निर्माण प्रक्रियाओं को वेफर फिल्मों और परतों के ऑक्सीकरण को बाधित करने के लिए अल्ट्राप्योर रिन्स पानी में 10 पीपीबी [[ऑक्सीजन संतृप्ति|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 | 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 | ऑप्टिकल फ्लोरोसेंट डीओ सेंसर प्रकाश स्रोत, [[ फ्लोरोफोरे |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।<ref>ASTM D5462 Standard Test Method for On-Line Measurement of Low-Level Dissolved Oxygen in Water</ref> | ||
==== सिलिका ==== | ==== सिलिका ==== | ||
[[सिलिकॉन डाइऑक्साइड]] | [[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 निक्षेपित हो सकती है जहां यह तापीय क्षमता को कम करती है। उच्च तापमान वाले बॉयलरों में सिलिका वाष्पीकृत हो जाएगी और भाप के साथ यह टरबाइन ब्लेड पर निक्षेपित हो सकती है जो वायुगतिकीय दक्षता को कम करती है। निक्षेपित सिलिका को विस्थापित करना अत्यंत कठिन होता है। सिलिका प्रथम मापन प्रजाति है जिसे उपयोग किए गए आयन विनिमय रेजिन द्वारा प्रस्तावित किया जाता है और इसलिए इसे आयन रेजिन उत्थान के लिए ट्रिगर के रूप में उपयोग किया जाता है। सिलिका अचालकीय है और इसलिए यह चालकता द्वारा ज्ञात करने योग्य नहीं है। | ||
सिलिका को कलरिमेट्रिक एनालाइजर के साथ साइड स्ट्रीम | सिलिका को कलरिमेट्रिक एनालाइजर के साथ साइड स्ट्रीम प्रारूप पर मापा जाता है। माप नीले सिलिको-मोलिब्डेट जटिल रंग का उत्पादन करने के लिए मोलिब्डेट यौगिक और अपचायक सहित अभिकर्मकों को जोड़ता है जो वैकल्पिक रूप से प्राप्त होता है और बीयर-लैंबर्ट नियम के अनुसार सांद्रता से संबंधित होता है। अधिकांश सिलिका विश्लेषक स्वचालित सेमि-कंटीन्यूअस आधार पर कार्य करते हैं, जो अभिकर्मकों को क्रमिक रूप से जोड़कर प्रारूप की छोटी मात्रा को पृथक करते हैं और अभिकर्मकों के व्यय 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> | ||
====कण ==== | ====कण ==== | ||
यूपीडब्ल्यू में कण | यूपीडब्ल्यू में कण सदैव अर्धचालक निर्माण के लिए बड़ी समस्या प्रस्तुत करते हैं, क्योंकि सिलिकॉन वेफर पर कोई भी कण अर्धचालक सर्किटरी में विद्युत मार्गों के मध्य रिक्त स्थान को समाप्त सकता है। जब पाथवे को शॉर्ट-सर्किट किया जाता है तो अर्धचालक उपकरण उचित रूप से कार्य नहीं करते हैं; इस प्रकार की विफलता को उपज हानि कहा जाता है, जो अर्धचालक उद्योग में सबसे अधिक देखे जाने वाले मापदंडों में से है। इन एकल कणों को ज्ञात करने की तकनीक यूपीडब्ल्यू की छोटी मात्रा के माध्यम से प्रकाश किरण (लेज़र) को चमकाना और किसी भी कण द्वारा विस्तृत हुए प्रकाश को ज्ञात करना है (इस तकनीक पर आधारित उपकरणों को [[कण काउंटर]] या एलपीसी कहा जाता है)। जैसा कि अर्धचालक निर्माता अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर को भौतिक स्थान में पैक करते हैं, सर्किटरी लाइन की चौड़ाई संकीर्ण हो जाती है। परिणामस्वरूप, एलपीसी निर्माताओं को गति को नियंत्रित रखने के लिए अधिक से अधिक शक्तिशाली लेजर और परिष्कृत प्रकाश डिटेक्टरों का उपयोग करना चाहिए। चूंकि लाइन की चौड़ाई 10 एनएम (मानव बाल लगभग 100,000 एनएम व्यास में होता है) एलपीसी प्रौद्योगिकी माध्यमिक ऑप्टिकल प्रभावों द्वारा सीमित होती जाती है और तब नए कण मापन तकनीकों की आवश्यकता होती है। स्टॉकहोम, स्वीडन में इलेक्ट्रम लेबोरेटरी (रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी) में एनडीएलएस नामक उपन्यास विश्लेषण पद्धति को सफलतापूर्वक उपयोग में लाया गया है। एनडीएलएस डायनामिक लाइट स्कैटरिंग (डीएलएस) इंस्ट्रूमेंटेशन पर आधारित है। | ||
==== अवाष्पशील अवशेष ==== | ==== अवाष्पशील अवशेष ==== | ||
यूपीडब्ल्यू में | यूपीडब्ल्यू में अन्य प्रकार का संदूषण अकार्बनिक पदार्थ, मुख्य रूप से सिलिका में घुल जाता है। सिलिका इस ग्रह पर सबसे प्रचुर मात्रा में उपस्थित खनिज है और सभी जल आपूर्ति में पाया जाता है। किसी भी घुलित अकार्बनिक सामग्री में वेफर पर रहने की क्षमता होती है क्योंकि यूपीडब्ल्यू सूख जाता है। पुनः इससे उपज में अधिक हानि हो सकती है। भंग अकार्बनिक सामग्री की ट्रेस मात्रा को ज्ञात करने के लिए सामान्यतः अवाष्पशील अवशेषों का मापन किया जाता है। इस तकनीक में वायु के प्रवाह में निलंबित यूपीडब्ल्यू की बूंदों को बनाने के लिए [[छिटकानेवाला|नेबुलाइज़र]] का उपयोग करना सम्मिलित है। अवाष्पशील अवशेष कणों के एरोसोल का उत्पादन करने के लिए इन बूंदों को उच्च तापमान पर सुखाया जाता है। कंडेनसेशन पार्टिकल काउंटर नामक मापन उपकरण अवशेषों के कणों की गणना करता है जिससे कि भार के अनुसार प्रति ट्रिलियन भाग (पीपीटी) में रीडिंग प्रदान की जा सके।<ref name="ASTM D5544">[http://www.astm.org/Standards/D5544.htm ASTM D5544] Standard Method for On-Line Measurement of residue After Evaporation of High Purity Water.</ref> | ||
==== टीओसी ==== | ==== टीओसी ==== | ||
ऑक्सीकरण या डेल्टा CO<sub>2</sub> के पश्चात CO<sub>2</sub> सांद्रता में वृद्धि को मापने और मापित डेल्टा CO<sub>2</sub> की मात्रा को प्रति आयतन सांद्रता इकाइयों में कार्बन के द्रव्यमान में परिवर्तित करने के लिए पानी में कार्बनिक पदार्थों को CO<sub>2</sub> में ऑक्सीकृत करके कुल कार्बनिक कार्बन को सबसे अधिक मापा जाता है। पानी के प्रारूप में प्रारंभिक CO<sub>2</sub> को अकार्बनिक कार्बन या आईसी के रूप में परिभाषित किया गया है। ऑक्सीकृत कार्बनिक पदार्थों से उत्पादित CO<sub>2</sub> और किसी भी प्रारंभिक CO<sub>2</sub> (आईसी) दोनों को कुल कार्बन या टीसी के रूप में परिभाषित किया गया है। टीओसी मान तब टीसी और आईसी के मध्य के अंतर के समान होता है।<ref name="ASTM D5997 - 96">[http://www.astm.org/Standards/D5997.htm ASTM D5997 - 96] Standard Test Method for On-Line Monitoring of Total Carbon, Inorganic Carbon in Water by Ultraviolet, Persulfate Oxidation, and Membrane Conductivity Detection.</ref> | |||
=== | === टीओसी विश्लेषण के लिए कार्बनिक ऑक्सीकरण विधि === | ||
अत्यधिक ऑक्सीडाइजिंग रासायनिक प्रजाति हाइड्रॉक्सिल रेडिकल (OH•) के निर्माण द्वारा कार्बनिक पदार्थों का CO<sub>2</sub> में ऑक्सीकरण सबसे अधिक तरल विलियनों में प्राप्त किया जाता है। दहन वातावरण के 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 | पानी में कार्बनिक पदार्थों को CO<sub>2</sub> में पूर्ण रूप से ऑक्सीकृत करने के लिए आवश्यक हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स की पर्याप्त सांद्रता बनाने के लिए कई विधियाँ उपस्थित हैं, प्रत्येक विधि विभिन्न जल शुद्धता स्तरों के लिए उपयुक्त है। यूपीडब्ल्यू शुद्धिकरण प्रणाली के समक्ष शीर्ष में संग्रहीत विशिष्ट पानी में 0.7 मिलीग्राम/ली से 15 मिलीग्राम/लीटर के मध्य टीओसी स्तर हो सकते हैं और इसके लिए शक्तिशाली ऑक्सीकरण विधि की आवश्यकता होती है जो यह सुनिश्चित कर सके कि कार्बनिक अणुओं में सभी कार्बन परमाणुओं को CO<sub>2</sub> में पूर्ण रूप से परिवर्तित करने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन उपलब्ध है। शक्तिशाली ऑक्सीकरण विधियाँ जो पर्याप्त ऑक्सीजन की आपूर्ति करती हैं, उनमें पराबैंगनी प्रकाश (यूवी), पर्सल्फ़ेट, गर्म पर्सल्फ़ेट, दहन और सुपर क्रिटिकल ऑक्सीकरण विधियाँ सम्मिलित हैं। हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स के पर्सल्फ़ेट को दर्शाने वाले विशिष्ट समीकरण इस प्रकार हैं- | ||
{{chem|S|2|O|8|2-}} + hν ( | {{chem|S|2|O|8|2-}} + hν (254 nm) → 2 {{chem|SO|2|-}}• और {{chem|SO|2|-}}• + {{chem|H|2|O}} → {{chem|HSO|4|-}} + OH • | ||
जब | जब टीओसी के रूप में कार्बनिक सांद्रता 1 mg/L से कम हो और पानी ऑक्सीजन से संतृप्त हो तो यूवी प्रकाश कार्बनिक पदार्थों को CO{{sub|2}} में ऑक्सीकृत करने के लिए पर्याप्त होता है, यह सरल ऑक्सीकरण विधि है। अल्प टीओसी जल के लिए यूवी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य 200 nm से कम होनी चाहिए, जो सामान्यतः 184 nm कम दबाव एचजी वाष्प लैंप द्वारा उत्पन्न होती है। 184 nm यूवी प्रकाश जल के अणु को OH और H रेडिकल्स में विभाजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान है। हाइड्रोजन मूलक H{{sub|2}} बनाने के लिए शीघ्रता से प्रतिक्रिया करते हैं। समीकरण इस प्रकार हैं: | ||
H<sub>2</sub>O + hν (185 nm) → OH• + H • और H • + H • → H{{sub|2}} | |||
'''यूपीडब्ल्यू टीओसी एनालाइजर के विभिन्न प्रकार''' | |||
IC (अकार्बनिक कार्बन) = {{chem|CO|2}} + {{chem|HCO|3|-}} + {{chem|CO|3|2-}} | |||
TC (कुल कार्बन) = कार्बनिक कार्बन + IC | |||
TOC (कुल कार्बनिक कार्बन) = TC - IC | |||
H<sub>2</sub>O + hν (185 nm) → OH• + H • | |||
{{chem| | {{chem|S|2|O|8|2-}} + hν (254 nm) → 2 {{chem|SO|2|-}} • | ||
{{chem|SO|2|-}} • + {{chem|H|2|O}} → {{chem|HSO|4|-}} + OH • | |||
=== ऑफलाइन प्रयोगशाला विश्लेषण === | |||
यूपीडब्ल्यू की गुणवत्ता का परीक्षण करते समय, इस तथ्य पर विचार किया जाता है कि उस गुणवत्ता की आवश्यकता कहाँ है और इसे कहाँ मापना चाहिए। वितरण बिंदु (पीओडी) प्रणाली में अंतिम उपचार चरण के पश्चात और वितरण लूप से पूर्व का बिंदु है। यह अधिकांश विश्लेषणात्मक परीक्षणों के लिए मानक स्थान है। यूपीडब्ल्यू की गुणवत्ता को मापने के लिए कनेक्शन बिंदु (पीओसी) 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 प्रारूप यूपीडब्ल्यू विश्लेषण या तो ऑन-लाइन परीक्षण के पूरक हैं या उपकरणों की उपलब्धता और यूपीडब्ल्यू गुणवत्ता विनिर्देशों के स्तर के आधार पर वैकल्पिक हैं। ग्रैब प्रारूप विश्लेषण सामान्यतः पैरामीटर धातुओं, आयनों, अमोनियम, सिलिका, एसईएम (स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप), टीओसी (कुल कार्बनिक यौगिकों) और विशिष्ट कार्बनिक यौगिकों के लिए किया जाता है।<ref name="ASTM D51272">[http://www.astm.org/Standards/D5127.htm ASTM D5127] Standard Guide for Ultra-Pure Water Used in the Electronics and Semiconductor Industries</ref><ref name="SEMI F632">[http://ams.semi.org/ebusiness/standards/SEMIStandardDetail.aspx?ProductID=211&DownloadID=2950 SEMI F63] Guide for Ultrapure Water Used in Semiconductor Processing</ref> | |||
धातु विश्लेषण सामान्यतः आईसीपी-एमएस (इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री) द्वारा किया जाता है। संसूचन स्तर उपयोग किए गए विशिष्ट प्रकार के उपकरण, प्रारूप प्रस्तुत करने और हैंडलिंग की विधि पर निर्भर करते है। वर्तमान अत्याधुनिक विधियाँ सामान्यतः आईसीपीएमएस द्वारा परीक्षण किए गए उप-पीपीटी (प्रति ट्रिलियन भाग) स्तर (<1 पीपीटी) तक पहुँचने की अनुमति देती हैं।<ref>{{cite web|last1=Lee|first1=Albert|last2=Yang|first2=Vincent|last3=Hsu|first3=Jones|last4=Wu|first4=Eva|last5=Shih|first5=Ronan|title=Ultratrace measurement of calcium in ultrapure water using the Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS|publisher=Agilent Technologies}}</ref> | |||
सात सामान्य 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 धनायन के विश्लेषण के लिए भी किया जाता है। चूँकि अल्प संसूचन सीमा और यूपीडब्ल्यू में भंग और गैर-भंग दोनों धातुओं को ज्ञात करने की क्षमता के कारण आईसीपीएमएस धातुओं के लिए रुचिकर विधि है। IC का उपयोग यूपीडब्ल्यू में 0.5 पीपीबी स्तर तक [[यूरिया]] की पहचान के लिए भी किया जाता है। यूरिया यूपीडब्ल्यू में अधिक सामान्य प्रदूषक है और संभवतः उपचार के लिए सबसे कठिन है। | |||
यूपीडब्ल्यू में सिलिका विश्लेषण में सामान्यतः प्रतिक्रियाशील और कुल सिलिका का निर्धारण सम्मिलित होता है।<ref name="ASTM D45172">[http://www.astm.org/Standards/D4517.htm ASTM D4517] Standard Test Method for Low-Level Total Silica in High-Purity Water by Flameless Atomic Absorption Spectroscopy</ref> 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 अम्ल और पॉलीमेरिक सिलिका का अनिर्धारित अंश सम्मिलित हैं। पानी में कुल सिलिका निर्धारण उच्च रिज़ॉल्यूशन आईसीपीएमएस, जीएफएए (ग्रेफाइट भट्टी परमाणु अवशोषण),<ref name="ASTM D8592">[http://www.astm.org/Standards/D859.htm ASTM D859] Standard Test Method for Silica in Water</ref> और सिलिका पाचन के साथ संयुक्त फोटोमेट्रिक विधि को नियोजित करता है। कई प्राकृतिक जलों के लिए, इस परीक्षण विधि द्वारा मोलिब्डेट-प्रतिक्रियाशील सिलिका का माप कुल सिलिका का निकट सन्निकटन प्रदान करता है और वर्णमिति विधि को अधिकांशतः अन्य तकनीकों के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। चूँकि, यूपीडब्ल्यू में कुल सिलिका विश्लेषण अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है, जहां आयन विनिमय 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 प्रायः उपयोग किया जाता है। | |||
चूँकि कण और टीओसी को 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 पार्श्व व्यय और प्रजाति हैं। छोटी यूपीडब्ल्यू सुविधाएं जो ऑनलाइन इंस्ट्रूमेंटेशन क्रय नहीं कर सकती हैं, वे प्रायः ऑफ-लाइन परीक्षण का चयन करती हैं। टीओसी को ऑन-लाइन विश्लेषण के लिए नियोजित तकनीक का उपयोग करके 5 पीपीबी जितनी कम सांद्रता पर ग्रैब प्रारूप में मापा जा सकता है (ऑन-लाइन विधि विवरण देखें)। यह संसूचन स्तर कम महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक और सभी फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों की अधिकांश आवश्यकताओं 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 (एलसी-ओसीडी) 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 अम्ल, न्यूट्रल और अन्य को प्रमाणित करने की अनुमति प्रदान करती है।<ref>Huber S. A., Balz A, Abert M., and Pronk W. (2011) Characterisation of Aquatic Humic and Non-humic Matter with Size-Exclusion Chromatography - Organic Carbon Detection - Organic Nitrogen Detection (LC-OCD-OND). Water Research 4 5 (2 011) 879-885.</ref><ref>{{cite journal|last1=Huber|first1=Stefan|last2=Libman|first2=Slava|title=Part 1: Overview of LC-OCD: Organic Speciation in Service of Critical Analytical Tasks of Semiconductor Industry|journal=Ultrapure Water Journal|date=May–June 2014|volume=31|issue=3|pages=10–16}}</ref> | |||
टीओसी के समान, एसईएम कण विश्लेषण बहुमूल्य ऑनलाइन मापों के लिए कम व्यय वाले विकल्प का प्रतिनिधित्व करता है और इसलिए यह सामान्यतः कम महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में उपयोग की विधि है। एसईएम विश्लेषण 50 nm तक कण आकार के लिए कण गणना प्रदान कर सकता है, जो सामान्यतः ऑनलाइन उपकरणों की क्षमता के अनुरूप होता है। परीक्षण में यूपीडब्ल्यू सैंपलिंग पोर्ट पर एसईएम कैप्चर फिल्टर कार्ट्रिज की स्थापना सम्मिलित है, जो मेम्ब्रेन डिस्क पर यूपीडब्ल्यू कणों के लक्ष्य आकार के समान या छोटे आकार के साथ मेम्ब्रेन डिस्क पर प्रारूप प्राप्त करने के लिए होती हैं। इसके पश्चात 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। एसईएम विश्लेषण की मुख्य हानि अधिक समय तक प्रारूप लेने का समय है। छिद्र के आकार और यूपीडब्ल्यू प्रणाली में दबाव के आधार पर प्रारूप लेने का समय एक सप्ताह और एक महीने के मध्य हो सकता है। चूँकि, कण निस्पंदन प्रणाली की विशिष्ट दृढ़ता और स्थिरता एसईएम विधि के सफल अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देती है। एनर्जी डिस्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसईएम-ईडीएस) का अनुप्रयोग कणों का संरचनागत विश्लेषण प्रदान करता है, जिससे एसईएम ऑन-लाइन कण काउंटर वाली प्रणाली के लिए भी सहायक होता है। | |||
जीवाणु विश्लेषण सामान्यतः एएसटीएम विधि F1094 के पश्चात किया जाता है।<ref name="ASTM F10942">[http://www.astm.org/Standards/F1094.htm ASTM F1094] Standard Test Methods for Microbiological Monitoring of Water Used for Processing Electron and Microelectronic Devices by Direct Pressure Tap Sampling Valve and by the Presterilized Plastic Bag Method</ref> परीक्षण पद्धति में जल शोधन प्रणाली और जल संचरण प्रणाली से उच्च शुद्धता वाले पानी के प्रारूप और विश्लेषण को प्रत्यक्ष प्रारूप टैप और बैग में एकत्र किए गए प्रारूप के निस्पंदन द्वारा सम्मिलित किया गया है। इन परीक्षण विधियों में तकनीक द्वारा जल के प्रारूप और प्रारूप के पश्चात सूक्ष्मजैविक विश्लेषण दोनों सम्मिलित हैं। जल के प्रारूपों से पुनः प्राप्त और फिल्टर पर संचित सूक्ष्मजीवों में एरोबेस और ऐच्छिक एनारोब दोनों सम्मिलित हैं। ऊष्मायन का तापमान 28 ± 2 डिग्री सेल्सियस पर नियंत्रित किया जाता है, और समय की अनुमति होने पर ऊष्मायन की अवधि 48 घंटे या 72 घंटे की होती है। अधिकांश महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए सामान्यतः अधिक समय तक ऊष्मायन समय की अनुशंसा की जाती है। चूँकि 48 घंटे सामान्यतः पानी की गुणवत्ता में अशुद्धता को ज्ञात करने के लिए पर्याप्त होते हैं। | |||
== शुद्धिकरण प्रक्रिया == | == शुद्धिकरण प्रक्रिया == | ||
=== | === अर्धचालक उद्योग के लिए यूपीडब्ल्यू प्रणाली डिजाइन === | ||
[[File:Typical Semiconductor Ultrapure Water System Configuration.jpg|thumb|upright=1.5|अर्धचालक संयंत्र में विशिष्ट अतिशुद्ध जल शोधन विन्यास]]सामान्यतः, शहरी फ़ीड-पानी (जिसमें | [[File:Typical Semiconductor Ultrapure Water System Configuration.jpg|thumb|upright=1.5|अर्धचालक संयंत्र में विशिष्ट अतिशुद्ध जल शोधन विन्यास]]सामान्यतः, शहरी फ़ीड-पानी (जिसमें पूर्व वर्णित सभी अवांछित संदूषक होते हैं) को शुद्धिकरण चरणों की श्रृंखला के माध्यम से लिया जाता है, जो यूपीडब्ल्यू की वांछित गुणवत्ता के आधार पर, बड़े कणों के लिए सकल निस्पंदन, कार्बन निस्पंदन, जल मृदुकरण, [[विपरीत परासरण]], टीओसी या जीवाणु स्थिर नियंत्रण के लिए पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश अनावरण, आयन एक्सचेंज रेजिन या इलेक्ट्रोडियोनाइजेशन (ईडीआई) द्वारा पॉलिश करना, और अंत में निस्पंदन या अल्ट्राफिल्ट्रेशन सम्मिलित करता है। | ||
कुछ | कुछ प्रणालियाँ डायरेक्ट रिटर्न, रिवर्स रिटर्न या सर्पेंटाइन लूप का उपयोग करती हैं जो पानी को भंडारण क्षेत्र में पुनः संग्रहीत करती है, और पुन: परिसंचरण प्रदान करती हैं, जबकि अन्य एकल-उपयोग प्रणाली हैं जो यूपीडब्ल्यू उत्पादन के बिंदु से उपयोग के बिंदु तक संचालित होती हैं। पुन: परिसंचरण क्रिया प्रत्येक पास के साथ पानी को निरन्तर पॉलिश करती है। उत्तरार्द्ध को संदूषण के निर्माण का संकट हो सकता है यदि इसे बिना किसी उपयोग के स्थिर छोड़ दिया जाए। | ||
आधुनिक यूपीडब्ल्यू प्रणालियों के लिए विशिष्ट साइट और प्रक्रिया आवश्यकताओं | आधुनिक यूपीडब्ल्यू प्रणालियों के लिए विशिष्ट साइट और प्रक्रिया आवश्यकताओं जैसे पर्यावरणीय बाधाओं (जैसे, अपशिष्ट जल निर्वहन सीमा) और अवसरों को पुनः प्राप्त करने पर विचार करना महत्वपूर्ण है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में तीन उपप्रणालियाँ प्रीट्रीटमेंट, प्राथमिक और पॉलिशिंग सम्मिलित हैं। अधिकांश प्रणालियाँ डिज़ाइन में समान होती हैं किन्तु पानी की प्रकृति के आधार पर प्रीट्रीटमेंट भाग में भिन्नता 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।<ref>{{cite web|title=कुशल जल उपचार तकनीकों के साथ ऊर्जा, पानी और धन की बचत|url=http://www.nrel.gov/docs/fy04osti/34721.pdf|publisher=Federal Energy Management Program}}</ref><ref>{{cite web|title=उच्च दक्षता रिवर्स ऑस्मोसिस (हीरो) तकनीक|date=9 April 2014|url=http://www.aquatech.com/innovations/high-efficiency-reverse-osmosis/|publisher=Aquatech International}}</ref> इसके | ''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।<ref>{{cite web|title=कुशल जल उपचार तकनीकों के साथ ऊर्जा, पानी और धन की बचत|url=http://www.nrel.gov/docs/fy04osti/34721.pdf|publisher=Federal Energy Management Program}}</ref><ref>{{cite web|title=उच्च दक्षता रिवर्स ऑस्मोसिस (हीरो) तकनीक|date=9 April 2014|url=http://www.aquatech.com/innovations/high-efficiency-reverse-osmosis/|publisher=Aquatech International}}</ref> इसके अतिरिक्त, इन प्रक्रियाओं के अपस्ट्रीम में निस्पंदन की डिग्री पानी के स्रोत में उपस्थित सस्पेंडेड सॉलिड्स, टर्बिडिटी और ऑर्गेनिक्स के स्तर से निर्धारित होती है। 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 में अपस्ट्रीम क्लोरीन को विस्थापित करने 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 | ''प्राथमिक'': प्राथमिक उपचार में कार्बनिक अपचयन के लिए पराबैंगनी प्रकाश (यूवी), ईडीआई या विखनिजीकरण के लिए मिश्रित बेड आयन विनिमय सम्मिलित हैं। मिश्रित बेड गैर-पुनर्योजी योग्य, इन-सीटू या बाह्य रूप से पुनर्जीवित हो सकते हैं। इस खंड के अंतिम चरण में मेम्ब्रेन डिगैसिफिकेशन प्रक्रिया या वैक्यूम डिगैसिफिकेशन का उपयोग करके विलीन ऑक्सीजन को विस्थापित किया जा सकता है। | ||
पॉलिशिंग: पॉलिशिंग में यूपीडब्ल्यू आपूर्ति में | ''पॉलिशिंग'': पॉलिशिंग में यूपीडब्ल्यू आपूर्ति में नियत तापमान को नियंत्रित करने के लिए यूवी, ऊष्मा विनिमय, गैर-पुनर्योजी आयन विनियम, 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 पूर्व 70 से 80C की रेंज में गर्म किया जाता है। इनमें से अधिकांश प्रणालियों में ऊष्मा उपलब्धि 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 जाने से पूर्व अतिरिक्त गर्म यूपीडब्ल्यू हीट रिकवरी यूनिट में जाता है।<ref name="Electronics grade water preparation">{{cite book|last1=Dey|first1=Avijit|last2=Thomas|first2=Gareth|title=इलेक्ट्रॉनिक्स ग्रेड पानी की तैयारी।|date=2003|publisher=Tall Oaks Pub, Inc.|location=Littleton, CO|isbn=0-927188-10-4}}</ref> | ||
==== | ==== अर्धचालक निर्माण के लिए प्रमुख यूपीडब्ल्यू डिजाइन मानदंड ==== | ||
प्रणाली में यथासंभव व्यावहारिक और | प्रणाली में यथासंभव व्यावहारिक और व्यय प्रभावी संदूषकों को पृथक करें। | ||
टीओसी और | टीओसी और चालकता स्पाइक्स (स्टार्ट/स्टॉप संचालन) से बचने के लिए मेकअप और प्राथमिक वर्गों में स्थिर अवस्था प्रवाह और अतिरिक्त प्रवाह को अपस्ट्रीम में पुन: प्रवाहित करें। | ||
रिवर्स ऑस्मोसिस यूनिट के | रिवर्स ऑस्मोसिस यूनिट के पश्चात रसायनों का उपयोग कम से कम करें। | ||
इष्टतम गुणवत्ता वाले यूपीडब्ल्यू मेकअप को सुनिश्चित करने और | इष्टतम गुणवत्ता वाले यूपीडब्ल्यू मेकअप को सुनिश्चित करने और विक्षुब्ध की संभावना को कम करने के लिए इन-सीटू या बाह्य रूप से पुनर्जीवित प्राथमिक बेड के स्थान पर ईडीआई और गैर-पुनर्योजी प्राथमिक मिश्रित बेड पर विचार करें। | ||
ऐसी सामग्री का चयन करें जो विशेष रूप से प्राथमिक और पॉलिशिंग | ऐसी सामग्री का चयन करें जो विशेष रूप से प्राथमिक और पॉलिशिंग अनुभाग प्रणाली में टीओसी और कणों का योगदान न करें। पॉलिशिंग लूप में स्टेनलेस स्टील सामग्री का उपयोग कम से कम करें और, यदि इसका उपयोग किया जाता है, तो इलेक्ट्रोपॉलिशिंग की अनुशंसा की जाती है। | ||
जीवाणु 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 | अशांत प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए पाइपिंग और वितरण नेटवर्क में न्यूनतम अभिमार्जन वेग बनाए रखें। अनुशंसित न्यूनतम 3,000 Re या उच्चतर रेनॉल्ड्स संख्या पर आधारित है। यह डिजाइनर के सुविधा स्तर के आधार पर 10,000 Re तक हो सकता है। | ||
पॉलिशिंग मिश्रित | पॉलिशिंग मिश्रित बेड्स में केवल वर्जिन रेज़िन का प्रयोग करें। जिसे प्रत्येक वर्ष प्रतिस्थापित करें। | ||
पार्टिकल बर्स्ट जैसे प्रणाली अपसेट से बचने के लिए निरंतर प्रवाह और निरंतर दबाव पर निर्माण के लिए यूपीडब्ल्यू की आपूर्ति करें। | |||
हाइड्रोलिक | हाइड्रोलिक संतुलन के लिए रिवर्स रिटर्न डिस्ट्रीब्यूशन लूप डिजाइन का उपयोग करें और बैकफ्लो से बचें। | ||
==== क्षमता विचार ==== | ==== क्षमता विचार ==== | ||
[[File:Relationship between Ultrapure Water Flow and Wafer Size.jpg|thumb|अतिशुद्ध जल प्रवाह और वेफर आकार के | [[File:Relationship between Ultrapure Water Flow and Wafer Size.jpg|thumb|अतिशुद्ध जल प्रवाह और वेफर आकार के मध्य संबंध]]यूपीडब्ल्यू प्रणाली कॉन्फ़िगरेशन और साइज़िंग के संबंध में इंजीनियरिंग निर्णयों में क्षमता महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, प्राचीन और छोटी इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली की पॉलिश प्रणाली को जीवाणु 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 बड़ी यूपीडब्ल्यू प्रणाली की आवश्यकता होती है। निम्नलिखित तथ्यांक नए फ़ैब्स में निर्मित वेफर के बड़े आकार द्वारा संचालित व्यय की वृद्धि को दर्शाता है। चूँकि, बड़े पाइप (उच्च व्यय से संचालित) के लिए 60 सेमी (2 फीट) प्रति सेकंड मानदंड का अर्थ अत्यधिक उच्च व्यय और बड़े आकार की पॉलिशिंग प्रणाली है। उद्योग ने इस अभिप्राय पर प्रतिक्रिया दी और यह उच्च शुद्धता सामग्री और अनुकूलित वितरण डिजाइन के व्यापक अन्वेषण के माध्यम से रेनॉल्ड्स संख्या मानदंड का उपयोग करके न्यूनतम प्रवाह के लिए डिजाइन मानदंड को कम करने में सक्षम था। | ||
दाईं ओर का | दाईं ओर का तथ्यांक मनोहर संयोग दर्शाता है कि यूपीडब्ल्यू की मुख्य आपूर्ति लाइन का सबसे बड़ा व्यास उत्पादन में वेफर के आकार के समान है (इस संबंध को क्लेबर के नियम के रूप में जाना जाता है)। पाइपिंग के विस्तृत आकार के साथ प्रणाली को समग्र रूप से स्थान प्रबंधन और प्रक्रिया अनुकूलन के लिए नए दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, नई यूपीडब्ल्यू प्रणाली छोटी यूपीडब्ल्यू प्रणाली के विपरीत है, जो कि व्यय और स्थान प्रबंधन पर अक्षमता के कम प्रभाव के कारण कम अनुकूलित डिजाइन हो सकता है। | ||
अन्य क्षमता विचार, प्रणाली की संचालन क्षमता से संबंधित है। छोटी प्रयोगशाला स्तर (दर्जन लीटर-प्रति-मिनट/कुछ गैलन-प्रति-मिनट-क्षमता) प्रणालियों में सामान्यतः संचालकों को सम्मिलित नहीं किया जाता है, जबकि बड़े स्तर पर प्रणालियां सामान्यतः पूर्ण रूप से प्रशिक्षित संचालकों द्वारा 24x7 संचालित होती हैं। परिणामस्वरूप, छोटी प्रणाली को बड़ी प्रणाली की तुलना में रसायनों के उपयोग और कम पानी और ऊर्जा दक्षता के साथ डिजाइन किया गया है। | |||
== | == महत्वपूर्ण यूपीडब्ल्यू अभिप्राय == | ||
=== कण नियंत्रण === | === कण नियंत्रण === | ||
यूपीडब्ल्यू में कण महत्वपूर्ण संदूषक हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेफर सतहों पर कई प्रकार के दोष होते हैं। यूपीडब्ल्यू की | यूपीडब्ल्यू में कण महत्वपूर्ण संदूषक हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेफर सतहों पर कई प्रकार के दोष होते हैं। यूपीडब्ल्यू की अधिक मात्रा प्रत्येक वेफर के संपर्क में आती है, और वेफर पर कण निक्षेपण सरलता से होता है। निक्षेपण के पश्चात, कणों को वेफर सतहों से सरलता से विस्थापित नहीं किया जाता है। तनु रसायन के विस्तृत उपयोग के साथ, यूपीडब्ल्यू में कण न केवल वेफर्स के यूपीडब्ल्यू रेज़िन की समस्या है, किन्तु डिल्यूट वेट क्लीन और इचिंग के समय कणों के प्रारम्भ के कारण भी हैं, जहां यूपीडब्ल्यू रसायन विज्ञान का प्रमुख घटक है। | ||
कण स्तरों को | कण स्तरों को 10 nm आकार तक या उससे छोटे आकर तक यूपीडब्ल्यू में नियंत्रित किया जाना चाहिए। जबकि मुख्य लूप के लिए फिल्टर का उपयोग किया जाता है, यूपीडब्ल्यू प्रणाली के जल में अतिरिक्त कण संदूषण का योगदान कर सकते हैं और उपयोग के बिंदु पर अतिरिक्त निस्पंदन की अनुशंसा की जाती है। | ||
फिल्टर स्वयं अल्ट्राक्लीन और | फिल्टर स्वयं अल्ट्राक्लीन और शक्तिशाली 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|पॉलीथीन]], [[polysulfone|पॉलीसल्फोन]] और [[फ्लोरोपॉलीमर]] सम्मिलित हैं। फिल्टर सामान्यतः पॉलिमर के संयोजन से निर्मित होते हैं, और यूपीडब्ल्यू उपयोग के लिए आसंजक या अन्य दूषित योजक का उपयोग किए बिना थर्मल रूप से वेल्डेड होते हैं। | ||
कण नियंत्रण प्रदान करने में फिल्टर की [[सूक्ष्म सामग्री|सूक्ष्म संरचना]] महत्वपूर्ण है, और यह संरचना [[ समदैशिक |समदैशिक]] या [[विषमता|असममित]] हो सकती है। पूर्व स्थिति में छिद्र वितरण फिल्टर के माध्यम से समान होता है, जबकि सूक्ष्म सतह दबाव को कम करने वाली संरचना के साथ कण को विस्थापित करने की सुविधा प्रदान करती है। | |||
फ़िल्टर कार्ट्रिज प्रारूप हो सकते हैं जहां यूपीडब्ल्यू को | फ़िल्टर कार्ट्रिज प्रारूप हो सकते हैं जहां यूपीडब्ल्यू को प्लीटेड संरचना के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है जिसमें फ़िल्टर सतह पर प्रत्यक्ष रूप से संदूषक एकत्र होते हैं। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में सामान्य अल्ट्राफिल्टर (यूएफ) होते हैं, जो रिक्त फाइबर झिल्ली से बने होते हैं। इस कॉन्फ़िगरेशन में, यूपीडब्ल्यू को रिक्त फाइबर व्यापक संदूषकों में प्रवाहित किया जाता है, जिसे रिटेंटेट स्ट्रीम के रूप में जाना जाता है। रिटेंटेट स्ट्रीम कुल प्रवाह का छोटा प्रतिशत होता है, और इसे नष्ट कर दिया जाता है। उत्पाद पानी या परमीट स्ट्रीम यूपीडब्ल्यू है जो रिक्त फाइबर की त्वचा से होते हुए उसके केंद्र से बाहर निकलती है। यूएफ, यूपीडब्ल्यू के लिए अत्यधिक कुशल फिल्ट्रेशन उत्पाद है और रिटेंटेट स्ट्रीम में कणों की व्यापकता से केवल कभी-कभी स्वच्छ्ता की आवश्यकता के साथ अधिक जीवन मिलता है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में यूएफ का उपयोग सिंगल डिजिट नैनोमीटर कण आकार के लिए उत्कृष्ट कण नियंत्रण प्रदान करता है।<ref name="Electronics grade water preparation" /> | ||
यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए प्वाइंट ऑफ यूज | यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए प्वाइंट ऑफ यूज अनुप्रयोग (पीओयू) में आईपीए वेपर या लिक्विड ड्राई के साथ [[लिथोग्राफी]] डिस्पेंस यूपीडब्ल्यू रिंस से पूर्व वेट ईच और क्लीन रिंस सम्मिलित हैं। ये अनुप्रयोग पीओयू यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए विशिष्ट आक्षेप प्रस्तुत करते हैं। | ||
वेट ईच और क्लीन के लिए, अधिकांश उपकरण एकल वेफर प्रक्रियाएं हैं, जिन्हें उपकरण की | वेट ईच और क्लीन के लिए, अधिकांश उपकरण एकल वेफर प्रक्रियाएं हैं, जिन्हें उपकरण की आवश्यकता पर फिल्टर के माध्यम से प्रवाह की आवश्यकता होती है। परिणामी आंतरायिक प्रवाह, जो स्प्रे नोजल के माध्यम से यूपीडब्ल्यू प्रवाह के प्रारम्भ पर फिल्टर के माध्यम से पूर्ण प्रवाह से ट्रिकल प्रवाह तक होता है। उपकरण में डेड लेग को बाधित करने के लिए सामान्यतः ट्रिकल प्रवाह का अनुरक्षण किया जाता है। फिल्टर को दबाव और कम साइकिलिंग का सामना करने के लिए दृंढ होना चाहिए, और फिल्टर की पूर्ण सेवा आयु में कैप्चर किए गए कणों का अनुरक्षण करना निरंतर रखना चाहिए। इसके लिए उचित प्लीट डिज़ाइन और ज्यामिति के साथ अनुकूलित कण कैप्चर और प्रतिधारण के लिए डिज़ाइन किए गए मीडिया की आवश्यकता होती है। कुछ उपकरण परिवर्तित फिल्टर के साथ निश्चित फिल्टर हाउसिंग का उपयोग कर सकते हैं, जबकि अन्य उपकरण पीओयू यूपीडब्ल्यू के लिए डिस्पोजेबल फिल्टर कैप्सूल का उपयोग कर सकते हैं। | ||
लिथोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए, छोटे फ़िल्टर कैप्सूल का उपयोग किया जाता है। | लिथोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए, छोटे फ़िल्टर कैप्सूल का उपयोग किया जाता है। लिथोग्राफी यूपीडब्ल्यू रिंस के लिए वेट ईच और क्लीन पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए आक्षेप के समान, फिल्टर के माध्यम से प्रवाह और दबाव आंतरायिक होता है, इसलिए भौतिक दृंढता उतनी महत्वपूर्ण नहीं होती है। लिथोग्राफी के लिए अन्य पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों 193 nm इमर्शन लिथोग्राफी पैटर्निंग के लिए लेंस/वेफर इंटरफेस में उपयोग किया जाने वाला विसर्जन जल है। यूपीडब्ल्यू लेंस और वेफर के मध्य पड्डल बनाता है, जो एनए में सुधार करता है और यूपीडब्ल्यू अत्यंत शुद्ध होना चाहिए। पीओयू फिल्ट्रेशन का उपयोग यूपीडब्ल्यू पर स्टेपर स्कैनर से पूर्व किया जाता है। | ||
पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए, उप 15 nm 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। | |||
=== | === कार्बनिक पदार्थों के लिए प्वाइंट ऑफ यूज (पीओयू) उपचार === | ||
निरंतर अतिशुद्ध | निरंतर अतिशुद्ध जल की गुणवत्ता बनाए रखने के लिए [[विसर्जन लिथोग्राफी]] और मास्क प्रस्तुत करने जैसे महत्वपूर्ण उपकरण अनुप्रयोगों में प्वाइंट ऑफ यूज उपचार को प्रायः प्रयुक्त किया जाता है। सेंट्रल यूटिलिटी बिल्डिंग में स्थित यूपीडब्ल्यू प्रणाली फैब को गुणवत्तापूर्ण जल प्रदान करती है किन्तु इन प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त जल शोधन स्थिरता प्रदान नहीं कर सकती है। | ||
इस स्थिति में जब यूरिया, टीएचएम, [[आइसोप्रोपाइल एल्कोहल]] (आईपीए) या टीओसी प्रजातियों (कम आणविक भार तटस्थ यौगिक) को विस्थापित करने में समस्या हो सकती है, तब 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। कार्बनिक पदार्थों को नियंत्रित करने में ये कठिन सिद्ध हुए हैं, विशेष रूप से सबसे अधिक आवश्यकता वाले प्रक्रिया चरणों में उपज और उपकरण के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। पीओयू ऑर्गेनिक्स के 0.5 ppb टीओसी स्तर तक नियंत्रण के सफल उदाहरणों में एओपी [[अमोनियम परसल्फेट]] और यूवी ऑक्सीकरण का संयोजन सम्मिलित है (टीओसी माप अनुभाग में परसल्फेट + यूवी ऑक्सीकरण रसायन देखें)। | |||
उपलब्ध | उपलब्ध प्रोप्रायटरी पीओयू उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं टीओसी को 0.5 पार्ट पर बिलियन (पीपीबी) तक कम कर सकती हैं, साथ ही सेमी एफ063 आवश्यकताओं से अधिक तापमान वाले ऑक्सीजन और कणों को भी बनाए रख सकती हैं।<ref name="SEMI F63" /> यह महत्वपूर्ण है क्योंकि थोड़ी सी भी भिन्नता उत्पाद को प्रभावित करने वाली निर्माण प्रक्रिया को प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित कर सकती है।<ref name="Electronics grade water preparation" /><ref>{{cite web|title=प्वाइंट-ऑफ-यूज अल्ट्राप्योर वाटर ट्रीटमेंट सिस्टम के लिए वैनॉक्स पीओयू सिस्टम|url=http://www.evoqua.com/SiteCollectionDocuments/Product_Lines/Industrial_Process_Water/HPS-VANOXPOU-DS.pdf |website=Evoqua Water Technologies |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141026054940/http://www.evoqua.com/SiteCollectionDocuments/Product_Lines/Industrial_Process_Water/HPS-VANOXPOU-DS.pdf |archivedate=October 26, 2014 }}</ref> | ||
=== अर्धचालक उद्योग में यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण === | === अर्धचालक उद्योग में यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण === | ||
[[File:Typical Water System for Semiconductor Plants.jpg|thumb| | [[File:Typical Water System for Semiconductor Plants.jpg|thumb|अर्धचालक संयंत्र में विशिष्ट जल प्रणाली की रूपरेखा]]अर्धचालक उद्योग सिलिकॉन [[वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स)]] की सतह से दूषित पदार्थों को स्वच्छ करने के लिए बड़ी मात्रा में अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग करता है जो पश्चात में कंप्यूटर चिप्स में परिवर्तित हो जाते हैं। अल्ट्राप्योर पानी परिभाषा के अनुसार संदूषण में कम होता है, किन्तु जब यह वेफर सतह से संपर्क करता है तो यह सतह से अवशिष्ट रसायनों या कणों को ले जाता है जो विनिर्माण सुविधा के औद्योगिक अपशिष्ट उपचार प्रणाली में समाप्त हो जाता है। रिंस पानी का संदूषण स्तर उस समय स्वच्छ की जा रही विशेष प्रक्रिया चरण के आधार पर भिन्न हो सकता है। प्रथम रिंस चरण में गत रिंस की तुलना में बड़ी मात्रा में अवशिष्ट प्रदूषक और कण हो सकते हैं जिनमें संदूषण की अपेक्षाकृत कम मात्रा हो सकती है। विशिष्ट अर्धचालक संयंत्रों में रिंस के लिए केवल दो निकास प्रणालियां होती हैं जो अम्ल अपशिष्ट के साथ भी संयुक्त होती हैं और इसलिए रिंस पानी का प्रभावी रूप से पुन: उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि निर्माण प्रक्रिया में दोषों के कारण संदूषण का संकट होता है। | ||
जिस प्रकार ऊपर उल्लेख किया गया है, अल्ट्राप्योर पानी सामान्यतः अर्धचालक अनुप्रयोगों में पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जाता है, किन्तु अन्य प्रक्रियाओं में पुनः प्राप्त किया जाता है। यूएस में कंपनी है, इरविन, कैलिफ़ोर्निया की एक्सर्जी प्रणाली, इंक., जो पेटेंट विआयनीकृत जल पुनर्चक्रण प्रक्रिया प्रदान करती है। इस उत्पाद का कई अर्धचालक प्रक्रियाओं में सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है। | |||
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निम्नलिखित परिभाषाओं का उपयोग आईटीआरएस द्वारा किया जाता है:<ref name="ITRS" /> | निम्नलिखित परिभाषाओं का उपयोग आईटीआरएस द्वारा किया जाता है:<ref name="ITRS" /> | ||
*यूपीडब्ल्यू | *''यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण'' - उपचार के पश्चात उसी अनुप्रयोग में [[पानी का पुन: उपयोग]] | ||
*पानी का पुन: उपयोग - द्वितीयक अनुप्रयोग में उपयोग करें | *''पानी का पुन: उपयोग'' - द्वितीयक अनुप्रयोग में उपयोग करें | ||
*वाटर रिक्लेम - [[अपशिष्ट]] जल से पानी निकालना | *''वाटर रिक्लेम'' - [[अपशिष्ट]] जल से पानी निकालना | ||
''पुनः प्राप्त जल और पुनर्चक्रण:'' | |||
कुछ | कुछ अर्धचालक मैन्युफैक्चरिंग प्लांट गैर-प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए पुनः प्राप्त पानी का उपयोग कर रहे हैं, जैसे कि रासायनिक एस्पिरेटर जहां निर्वहन पानी को औद्योगिक कचरे में भेजा जाता है। [[ जल पुनर्ग्रहण |जल पुनर्ग्रहण]] भी विशिष्ट अनुप्रयोग है जहाँ निर्माण सुविधा से व्यय किए गए रिंस 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 व्यय किए गए विनिर्माण रिंस पानी को संग्रहित करना, इसका उपचार करना और वेफर रिंस प्रक्रिया में इसका पुनः उपयोग करना सम्मिलित है। इनमें से किसी भी स्थिति के लिए कुछ अतिरिक्त जल उपचार की आवश्यकता हो सकती है जो व्यय किए गए रिंस पानी की गुणवत्ता और पुनः प्राप्त पानी के उपयोग पर निर्भर करता है। विश्व में कई अर्धचालक सुविधाओं में ये 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 सीमा होती है। | ||
यूपीडब्ल्यू | ''यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण:'' | ||
अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया से रिंस 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 पुनः 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 अधिक प्रभावी होती हैं, जबकि अल्ट्राप्योर जल प्रणालियों का जैविक संदूषण अभी भी भागों में प्रति बिलियन स्तर (पीपीबी) में है। किसी भी स्थिति में यूपीडब्ल्यू मेकअप के लिए पानी से रिंस करने की प्रक्रिया को पुनर्चक्रित करना सदैव समस्या का विषय रहा है। अमेरिका और एशिया के कुछ भागों में पानी और अपशिष्ट जल के विस्तृत व्यय ने कुछ अर्धचालक कंपनियों को यूपीडब्ल्यू मेकअप प्रणाली में निर्माण प्रक्रिया के रिंस पानी के पुनर्चक्रण के अन्वेषण के लिए प्रेरित किया है। कुछ कंपनियों ने दृष्टिकोण सम्मिलित किया है जो संयुक्त अपशिष्ट जल निर्वहन की निकृष्टतम स्थिति के लिए डिज़ाइन किए गए जटिल बड़े स्तर के उपचार का उपयोग करता है। उपचार प्रणाली के व्यय और जटिलता को कम करने के प्रयास के लिए शीघ्र ही विस्तृत जल प्रबंधन योजना को सम्मिलित करने के लिए नए दृष्टिकोण विकसित किए गए हैं। | |||
जल प्रबंधन योजना: | ''जल प्रबंधन योजना:'' | ||
पानी की पुनःप्राप्ति, पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग को अधिकतम करने की कुंजी | पानी की पुनःप्राप्ति, पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग को अधिकतम करने की कुंजी सुविचारित [[जल संसाधन प्रबंधन]] योजना है। सफल जल प्रबंधन योजना में इस तथ्य का पूर्ण अध्ययन सम्मिलित है कि रिंस पानी का निर्माण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले रसायनों और उनके उपोत्पादों सहित किस प्रकार उनका उपयोग किया जाता है। इस महत्वपूर्ण घटक के विकास के साथ ड्रेन संग्रह प्रणाली को मध्यम दूषित रिंस पानी और कम दूषित रिंस पानी से केंद्रित रसायनों को पृथक करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। भिन्न-भिन्न संग्रह प्रणालियों में पृथक हो जाने के पश्चात रासायनिक प्रक्रिया अपशिष्ट धाराओं को पुनः प्रस्तुत किया जा सकता है और रिंस पानी को पुनः प्राप्त किया जा सकता है। | ||
जल प्रबंधन योजना के लिए पर्याप्त मात्रा में प्रारूप डेटा और विश्लेषण की आवश्यकता होगी जिससे कि उचित ड्रेन पृथक्करण, ऑनलाइन विश्लेषणात्मक मापन अनुप्रयोग, डायवर्जन नियंत्रण और अंतिम उपचार तकनीक का निर्धारण किया जा सके। इन प्रारूपों को एकत्रित करने और प्रयोगशाला विश्लेषण करने से विभिन्न अपशिष्ट धाराओं को चिह्नित करके उनसे संबंधित पुन: उपयोग की क्षमता निर्धारित करने में सहायता प्राप्त हो सकती है। यूपीडब्ल्यू प्रक्रिया रिंस पानी कि स्थिति में प्रयोगशाला विश्लेषण डेटा का उपयोग संदूषण के विशिष्ट और अविशिष्ट स्तरों को प्रोफ़ाइल करने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग रिंस जल उपचार प्रणाली को डिजाइन करने के लिए किया जा सकता है। सामान्यतः 80-90% समय में होने वाले संदूषण के विशिष्ट स्तर के उपचार के लिए प्रणाली को डिजाइन करना सबसे अधिक व्यय प्रभावी होता है, जिनमें ऑन-लाइन सेंसर सम्मिलित होते हैं और रिंस पानी को औद्योगिक अपशिष्ट उपयोग जैसे कूलिंग टावरों में परिवर्तित करने के लिए नियंत्रित करते हैं। संदूषण स्तर उपचार प्रणाली की क्षमता से अधिक होता है। अर्धचालक निर्माण स्थल में जल प्रबंधन योजना के इन सभी पक्षों को सम्मिलित करके पानी के उपयोग स्तर को 90% तक कम किया जा सकता है। | |||
== परिवहन == | == परिवहन == | ||
[[File:Various Thermoplastic Pipes used in Ultrapure Water Systems.png|UPW सिस्टम में इस्तेमाल होने वाले विभिन्न थर्मोप्लास्टिक पाइप।|राइट|थंब]] | [[File:Various Thermoplastic Pipes used in Ultrapure Water Systems.png|UPW सिस्टम में इस्तेमाल होने वाले विभिन्न थर्मोप्लास्टिक पाइप।|राइट|थंब]] | ||
[[File:A UPW Installation using PVDF Piping.png| | [[File:A UPW Installation using PVDF Piping.png|थंब|431x431px]] | ||
===यूपीडब्ल्यू परिवहन के लिए प्रयुक्त थर्मोप्लास्टिक्स को जोड़ने के | [[स्टेनलेस स्टील]] फार्मास्युटिकल उद्योग के लिए अभीष्ट पाइपिंग सामग्री है। इसके धात्विक योगदान के कारण 1980 के दशक में अधिकांश स्टील को माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक यूपीडब्ल्यू प्रणाली से विस्थापित कर दिया गया था<ref name="ASTM D5127" />, अमेरिका एवं यूरोप में [[पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड|पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड]] (पीवीडीएफ) [[perfluoroalkoxy|पेरफ्लूरोआल्कॉक्सी]] (पीएफए), [[ECTFE|एथिलीन क्लोरोट्रिफ्लोरोएथिलीन]] (ईसीटीएफई) और पॉलीटेट्राफ्लूरोएथिलीन (पीटीएफई) को उच्च प्रदर्शन वाले पॉलिमर के साथ प्रतिस्थापित किया गया था। एशिया में, [[पॉलीविनाइल क्लोराइड]] (पीवीसी), [[क्लोरीनयुक्त पॉलीविनाइल क्लोराइड]] (सीपीवीसी) और [[ polypropylene |पॉलीप्रोपाइलीन]] (पीपी) उच्च प्रदर्शन वाले पॉलिमर के साथ लोकप्रिय हैं। | ||
===यूपीडब्ल्यू परिवहन के लिए प्रयुक्त थर्मोप्लास्टिक्स को जोड़ने के विधि=== | |||
थर्मोप्लास्टिक्स को विभिन्न थर्मोफ्यूजन तकनीकों से जोड़ा जा सकता है। | थर्मोप्लास्टिक्स को विभिन्न थर्मोफ्यूजन तकनीकों से जोड़ा जा सकता है। | ||
* सॉकेट फ्यूजन (एसएफ) | * सॉकेट फ्यूजन (एसएफ) ऐसी प्रक्रिया है जहां पाइप का बाहरी व्यास फिटिंग के भीतरी व्यास के लिए क्लोज फिट मैच का उपयोग करता है। पाइप और फिटिंग दोनों को निर्धारित अवधि के लिए बुशिंग (क्रमशः बाहरी और आंतरिक) पर गर्म किया जाता है। तब पाइप को फिटिंग में दबाया जाता है। ठंडा होने पर वेल्डेड भागों को क्लैंप से विस्थापित कर दिया जाता है। | ||
*पारंपरिक बट फ्यूजन ( | *पारंपरिक बट फ्यूजन (सीबीएफ) ऐसी प्रक्रिया है, जिसमें जुड़ने वाले दो घटकों के आंतरिक और बाहरी व्यास समान होते हैं। निर्धारित अवधि के लिए हीटर प्लेट के विपरीत पक्षों के शीर्षों को गर्म किया जाता है। तब दो घटकों को साथ लाया जाता है। ठंडा होने पर वेल्डेड भागों को क्लैंप से विस्थापित कर दिया जाता है। | ||
* | * बीड और क्रेविक मुक्त (बीसीएफ), समान आंतरिक और बाहरी व्यास वाले दो थर्माप्लास्टिक घटकों को साथ रखने की प्रक्रिया का उपयोग करता है। इसके बाद इन्फ्लेटेबल ब्लैडर को घटकों के आंतरिक बोर में डाला जाता है और दो घटकों के भीतर समान दूरी पर रखा जाता है। हीटर हेड घटकों को जोड़ता है और ब्लैडर को फुलाता है। निर्धारित अवधि के पश्चात हीटर का शीर्ष ठंडा होने लगता है और ब्लैडर की हवा निकल जाती है। पूर्ण रूप से शीतल हो जाने पर ब्लैडर को विस्थापित कर 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 भाँति चिकनी होती है। | ||
*इन्फ्रारेड फ्यूजन (आईआर) सीबीएफ के समान | *इन्फ्रारेड फ्यूजन (आईआर) सीबीएफ के समान प्रक्रिया है अतिरिक्त इसके कि घटक के शीर्ष कभी भी हीटर के शीर्ष को स्पर्श नहीं करते हैं। इसके अतिरिक्त, थर्माप्लास्टिक को पिघलाने के लिए ऊर्जा को विकिरण ऊष्मा द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। आईआर दो भिन्नताओं में प्राप्त होता है; एक ओवरलैप दूरी का उपयोग करता है<ref>Sixsmith T, Wermelinger J, Williamson C and Burkhart M, "Advantages of Infra-Red Welding of Polyethylene Pipes for Industrial Applications", presented at the Plastic Pipes Conference XV, Vancouver, Canada, September 20–22, 2010</ref> जब दो घटकों को साथ लाया जाता है जबकि दूसरा दबाव का उपयोग करता है। पूर्व में ओवरलैप का उपयोग बीड आकार में भिन्नता को कम करता है, जिसका अर्थ है कि औद्योगिक प्रतिष्ठानों के लिए आवश्यक त्रुटिहीन आयामी सहनशीलता को श्रेष्ठ रखा जा सकता है। | ||
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Latest revision as of 15:11, 31 October 2023
अल्ट्राप्योर पानी (यूपीडब्ल्यू), उच्च शुद्धता वाला पानी या अत्यधिक शुद्ध पानी (एचपीडब्ल्यू) को 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-
| टेस्ट पैरामीटर | विकसित |
|---|---|
| प्रतिरोधकता (25 °C) | >18.18 MΩ·cm |
| कुल कार्बनिक कार्बन (ऑनलाइन <10 पीपीबी के लिए) |
<1 μg/L |
| ऑनलाइन घुलित ऑक्सीजन | 10 μg/L |
| ऑनलाइन कण (>0.05 μm) | <200 particles/L |
| गैर-वाष्पशील अवशेष | 100 ng/L |
| सिलिका (कुल और भंग) | 50 ng/L |
| धातु/बोरॉन (आईसीपी/एमएस द्वारा) | |
| 22 सबसे सामान्य तत्व (विवरण के लिए F63-0213 देखें[2]) |
<1–10 ng/L |
| आयन (आईसी द्वारा) | |
| 7 प्रमुख आयन और अमोनियम (विवरण के लिए F63-0213 देखें[2]) |
50 ng/L |
| माइक्रोबायोलॉजिकल | |
| जीवाणु | <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 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
| प्रकार | उपयोग |
|---|---|
| इंजेक्शन के लिए बैक्टीरियोस्टेटिक पानी | नेत्र और बहु-खुराक इंजेक्शन के लिए तनुकारक |
| साँस लेने के लिए स्टेराइल पानी | इनहेलेशन थेरेपी उत्पादों के लिए तनुकारक |
| इंजेक्शन के लिए स्टेराइल पानी | इंजेक्शन के लिए तनुकारक |
| सिंचाई के लिए स्टेराइल पानी | आंतरिक सिंचाई चिकित्सा उत्पादों के लिए तनुकारक |
| बल्क में इंजेक्शन के लिए पानी | पैरेंटेरल एडमिनिस्ट्रेशन के लिए औषधि के बल्क प्रिपरेशन के लिए पानी |
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
| गुण | यूरोपीय फार्माकोपिया (Ph. Eur.)[13] |
यूनाइटेड स्टेट फार्माकोपिया (यूएसपी)[14] |
|---|---|---|
| चालकता[upper-alpha 2] (25 °C) | <1.3 μS/cm | <1.3 μS/cm |
| कुल कार्बनिक कार्बन (टीओसी) | <0.5 mg/L | <0.5 mg/L |
| बैक्टीरिया (दिशानिर्देश) | <10 CFU/100 mL | <10 CFU/100 mL |
| एंडोटॉक्सिन | <0.25 IU/mL | <0.25 EU/mL [upper-alpha 3] |
| नाइट्रेट | <0.2 ppm | N/A |
| अल्युमीनियम | <10 ppb | N/A |
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 नियत 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 निक्षेपित हो सकती है जहां यह तापीय क्षमता को कम करती है। उच्च तापमान वाले बॉयलरों में सिलिका वाष्पीकृत हो जाएगी और भाप के साथ यह टरबाइन ब्लेड पर निक्षेपित हो सकती है जो वायुगतिकीय दक्षता को कम करती है। निक्षेपित सिलिका को विस्थापित करना अत्यंत कठिन होता है। सिलिका प्रथम मापन प्रजाति है जिसे उपयोग किए गए आयन विनिमय रेजिन द्वारा प्रस्तावित किया जाता है और इसलिए इसे आयन रेजिन उत्थान के लिए ट्रिगर के रूप में उपयोग किया जाता है। सिलिका अचालकीय है और इसलिए यह चालकता द्वारा ज्ञात करने योग्य नहीं है।
सिलिका को कलरिमेट्रिक एनालाइजर के साथ साइड स्ट्रीम प्रारूप पर मापा जाता है। माप नीले सिलिको-मोलिब्डेट जटिल रंग का उत्पादन करने के लिए मोलिब्डेट यौगिक और अपचायक सहित अभिकर्मकों को जोड़ता है जो वैकल्पिक रूप से प्राप्त होता है और बीयर-लैंबर्ट नियम के अनुसार सांद्रता से संबंधित होता है। अधिकांश सिलिका विश्लेषक स्वचालित सेमि-कंटीन्यूअस आधार पर कार्य करते हैं, जो अभिकर्मकों को क्रमिक रूप से जोड़कर प्रारूप की छोटी मात्रा को पृथक करते हैं और अभिकर्मकों के व्यय 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 सदैव अर्धचालक निर्माण के लिए बड़ी समस्या प्रस्तुत करते हैं, क्योंकि सिलिकॉन वेफर पर कोई भी कण अर्धचालक सर्किटरी में विद्युत मार्गों के मध्य रिक्त स्थान को समाप्त सकता है। जब पाथवे को शॉर्ट-सर्किट किया जाता है तो अर्धचालक उपकरण उचित रूप से कार्य नहीं करते हैं; इस प्रकार की विफलता को उपज हानि कहा जाता है, जो अर्धचालक उद्योग में सबसे अधिक देखे जाने वाले मापदंडों में से है। इन एकल कणों को ज्ञात करने की तकनीक यूपीडब्ल्यू की छोटी मात्रा के माध्यम से प्रकाश किरण (लेज़र) को चमकाना और किसी भी कण द्वारा विस्तृत हुए प्रकाश को ज्ञात करना है (इस तकनीक पर आधारित उपकरणों को कण काउंटर या एलपीसी कहा जाता है)। जैसा कि अर्धचालक निर्माता अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर को भौतिक स्थान में पैक करते हैं, सर्किटरी लाइन की चौड़ाई संकीर्ण हो जाती है। परिणामस्वरूप, एलपीसी निर्माताओं को गति को नियंत्रित रखने के लिए अधिक से अधिक शक्तिशाली लेजर और परिष्कृत प्रकाश डिटेक्टरों का उपयोग करना चाहिए। चूंकि लाइन की चौड़ाई 10 एनएम (मानव बाल लगभग 100,000 एनएम व्यास में होता है) एलपीसी प्रौद्योगिकी माध्यमिक ऑप्टिकल प्रभावों द्वारा सीमित होती जाती है और तब नए कण मापन तकनीकों की आवश्यकता होती है। स्टॉकहोम, स्वीडन में इलेक्ट्रम लेबोरेटरी (रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी) में एनडीएलएस नामक उपन्यास विश्लेषण पद्धति को सफलतापूर्वक उपयोग में लाया गया है। एनडीएलएस डायनामिक लाइट स्कैटरिंग (डीएलएस) इंस्ट्रूमेंटेशन पर आधारित है।
अवाष्पशील अवशेष
यूपीडब्ल्यू में अन्य प्रकार का संदूषण अकार्बनिक पदार्थ, मुख्य रूप से सिलिका में घुल जाता है। सिलिका इस ग्रह पर सबसे प्रचुर मात्रा में उपस्थित खनिज है और सभी जल आपूर्ति में पाया जाता है। किसी भी घुलित अकार्बनिक सामग्री में वेफर पर रहने की क्षमता होती है क्योंकि यूपीडब्ल्यू सूख जाता है। पुनः इससे उपज में अधिक हानि हो सकती है। भंग अकार्बनिक सामग्री की ट्रेस मात्रा को ज्ञात करने के लिए सामान्यतः अवाष्पशील अवशेषों का मापन किया जाता है। इस तकनीक में वायु के प्रवाह में निलंबित यूपीडब्ल्यू की बूंदों को बनाने के लिए नेबुलाइज़र का उपयोग करना सम्मिलित है। अवाष्पशील अवशेष कणों के एरोसोल का उत्पादन करने के लिए इन बूंदों को उच्च तापमान पर सुखाया जाता है। कंडेनसेशन पार्टिकल काउंटर नामक मापन उपकरण अवशेषों के कणों की गणना करता है जिससे कि भार के अनुसार प्रति ट्रिलियन भाग (पीपीटी) में रीडिंग प्रदान की जा सके।[29]
टीओसी
ऑक्सीकरण या डेल्टा CO2 के पश्चात CO2 सांद्रता में वृद्धि को मापने और मापित डेल्टा CO2 की मात्रा को प्रति आयतन सांद्रता इकाइयों में कार्बन के द्रव्यमान में परिवर्तित करने के लिए पानी में कार्बनिक पदार्थों को CO2 में ऑक्सीकृत करके कुल कार्बनिक कार्बन को सबसे अधिक मापा जाता है। पानी के प्रारूप में प्रारंभिक CO2 को अकार्बनिक कार्बन या आईसी के रूप में परिभाषित किया गया है। ऑक्सीकृत कार्बनिक पदार्थों से उत्पादित CO2 और किसी भी प्रारंभिक CO2 (आईसी) दोनों को कुल कार्बन या टीसी के रूप में परिभाषित किया गया है। टीओसी मान तब टीसी और आईसी के मध्य के अंतर के समान होता है।[30]
टीओसी विश्लेषण के लिए कार्बनिक ऑक्सीकरण विधि
अत्यधिक ऑक्सीडाइजिंग रासायनिक प्रजाति हाइड्रॉक्सिल रेडिकल (OH•) के निर्माण द्वारा कार्बनिक पदार्थों का CO2 में ऑक्सीकरण सबसे अधिक तरल विलियनों में प्राप्त किया जाता है। दहन वातावरण के 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 कार्बनिक पदार्थों को CO2 में पूर्ण रूप से ऑक्सीकृत करने के लिए आवश्यक हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स की पर्याप्त सांद्रता बनाने के लिए कई विधियाँ उपस्थित हैं, प्रत्येक विधि विभिन्न जल शुद्धता स्तरों के लिए उपयुक्त है। यूपीडब्ल्यू शुद्धिकरण प्रणाली के समक्ष शीर्ष में संग्रहीत विशिष्ट पानी में 0.7 मिलीग्राम/ली से 15 मिलीग्राम/लीटर के मध्य टीओसी स्तर हो सकते हैं और इसके लिए शक्तिशाली ऑक्सीकरण विधि की आवश्यकता होती है जो यह सुनिश्चित कर सके कि कार्बनिक अणुओं में सभी कार्बन परमाणुओं को CO2 में पूर्ण रूप से परिवर्तित करने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन उपलब्ध है। शक्तिशाली ऑक्सीकरण विधियाँ जो पर्याप्त ऑक्सीजन की आपूर्ति करती हैं, उनमें पराबैंगनी प्रकाश (यूवी), पर्सल्फ़ेट, गर्म पर्सल्फ़ेट, दहन और सुपर क्रिटिकल ऑक्सीकरण विधियाँ सम्मिलित हैं। हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स के पर्सल्फ़ेट को दर्शाने वाले विशिष्ट समीकरण इस प्रकार हैं-
S
2O2−
8 + hν (254 nm) → 2 SO−
2• और SO−
2• + H
2O → HSO−
4 + OH •
जब टीओसी के रूप में कार्बनिक सांद्रता 1 mg/L से कम हो और पानी ऑक्सीजन से संतृप्त हो तो यूवी प्रकाश कार्बनिक पदार्थों को CO2 में ऑक्सीकृत करने के लिए पर्याप्त होता है, यह सरल ऑक्सीकरण विधि है। अल्प टीओसी जल के लिए यूवी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य 200 nm से कम होनी चाहिए, जो सामान्यतः 184 nm कम दबाव एचजी वाष्प लैंप द्वारा उत्पन्न होती है। 184 nm यूवी प्रकाश जल के अणु को OH और H रेडिकल्स में विभाजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान है। हाइड्रोजन मूलक H2 बनाने के लिए शीघ्रता से प्रतिक्रिया करते हैं। समीकरण इस प्रकार हैं:
H2O + hν (185 nm) → OH• + H • और H • + H • → H2
यूपीडब्ल्यू टीओसी एनालाइजर के विभिन्न प्रकार
IC (अकार्बनिक कार्बन) = CO
2 + HCO−
3 + CO2−
3
TC (कुल कार्बन) = कार्बनिक कार्बन + IC
TOC (कुल कार्बनिक कार्बन) = TC - IC
H2O + hν (185 nm) → OH• + H •
S
2O2−
8 + hν (254 nm) → 2 SO−
2 •
SO−
2 • + H
2O → HSO−
4 + OH •
ऑफलाइन प्रयोगशाला विश्लेषण
यूपीडब्ल्यू की गुणवत्ता का परीक्षण करते समय, इस तथ्य पर विचार किया जाता है कि उस गुणवत्ता की आवश्यकता कहाँ है और इसे कहाँ मापना चाहिए। वितरण बिंदु (पीओडी) प्रणाली में अंतिम उपचार चरण के पश्चात और वितरण लूप से पूर्व का बिंदु है। यह अधिकांश विश्लेषणात्मक परीक्षणों के लिए मानक स्थान है। यूपीडब्ल्यू की गुणवत्ता को मापने के लिए कनेक्शन बिंदु (पीओसी) 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 प्रारूप यूपीडब्ल्यू विश्लेषण या तो ऑन-लाइन परीक्षण के पूरक हैं या उपकरणों की उपलब्धता और यूपीडब्ल्यू गुणवत्ता विनिर्देशों के स्तर के आधार पर वैकल्पिक हैं। ग्रैब प्रारूप विश्लेषण सामान्यतः पैरामीटर धातुओं, आयनों, अमोनियम, सिलिका, एसईएम (स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप), टीओसी (कुल कार्बनिक यौगिकों) और विशिष्ट कार्बनिक यौगिकों के लिए किया जाता है।[31][32]
धातु विश्लेषण सामान्यतः आईसीपी-एमएस (इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री) द्वारा किया जाता है। संसूचन स्तर उपयोग किए गए विशिष्ट प्रकार के उपकरण, प्रारूप प्रस्तुत करने और हैंडलिंग की विधि पर निर्भर करते है। वर्तमान अत्याधुनिक विधियाँ सामान्यतः आईसीपीएमएस द्वारा परीक्षण किए गए उप-पीपीटी (प्रति ट्रिलियन भाग) स्तर (<1 पीपीटी) तक पहुँचने की अनुमति देती हैं।[33]
सात सामान्य 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 धनायन के विश्लेषण के लिए भी किया जाता है। चूँकि अल्प संसूचन सीमा और यूपीडब्ल्यू में भंग और गैर-भंग दोनों धातुओं को ज्ञात करने की क्षमता के कारण आईसीपीएमएस धातुओं के लिए रुचिकर विधि है। IC का उपयोग यूपीडब्ल्यू में 0.5 पीपीबी स्तर तक यूरिया की पहचान के लिए भी किया जाता है। यूरिया यूपीडब्ल्यू में अधिक सामान्य प्रदूषक है और संभवतः उपचार के लिए सबसे कठिन है।
यूपीडब्ल्यू में सिलिका विश्लेषण में सामान्यतः प्रतिक्रियाशील और कुल सिलिका का निर्धारण सम्मिलित होता है।[34] 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 अम्ल और पॉलीमेरिक सिलिका का अनिर्धारित अंश सम्मिलित हैं। पानी में कुल सिलिका निर्धारण उच्च रिज़ॉल्यूशन आईसीपीएमएस, जीएफएए (ग्रेफाइट भट्टी परमाणु अवशोषण),[35] और सिलिका पाचन के साथ संयुक्त फोटोमेट्रिक विधि को नियोजित करता है। कई प्राकृतिक जलों के लिए, इस परीक्षण विधि द्वारा मोलिब्डेट-प्रतिक्रियाशील सिलिका का माप कुल सिलिका का निकट सन्निकटन प्रदान करता है और वर्णमिति विधि को अधिकांशतः अन्य तकनीकों के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। चूँकि, यूपीडब्ल्यू में कुल सिलिका विश्लेषण अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है, जहां आयन विनिमय 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 प्रायः उपयोग किया जाता है।
चूँकि कण और टीओसी को 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 पार्श्व व्यय और प्रजाति हैं। छोटी यूपीडब्ल्यू सुविधाएं जो ऑनलाइन इंस्ट्रूमेंटेशन क्रय नहीं कर सकती हैं, वे प्रायः ऑफ-लाइन परीक्षण का चयन करती हैं। टीओसी को ऑन-लाइन विश्लेषण के लिए नियोजित तकनीक का उपयोग करके 5 पीपीबी जितनी कम सांद्रता पर ग्रैब प्रारूप में मापा जा सकता है (ऑन-लाइन विधि विवरण देखें)। यह संसूचन स्तर कम महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक और सभी फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों की अधिकांश आवश्यकताओं 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 (एलसी-ओसीडी) 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 अम्ल, न्यूट्रल और अन्य को प्रमाणित करने की अनुमति प्रदान करती है।[36][37]
टीओसी के समान, एसईएम कण विश्लेषण बहुमूल्य ऑनलाइन मापों के लिए कम व्यय वाले विकल्प का प्रतिनिधित्व करता है और इसलिए यह सामान्यतः कम महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में उपयोग की विधि है। एसईएम विश्लेषण 50 nm तक कण आकार के लिए कण गणना प्रदान कर सकता है, जो सामान्यतः ऑनलाइन उपकरणों की क्षमता के अनुरूप होता है। परीक्षण में यूपीडब्ल्यू सैंपलिंग पोर्ट पर एसईएम कैप्चर फिल्टर कार्ट्रिज की स्थापना सम्मिलित है, जो मेम्ब्रेन डिस्क पर यूपीडब्ल्यू कणों के लक्ष्य आकार के समान या छोटे आकार के साथ मेम्ब्रेन डिस्क पर प्रारूप प्राप्त करने के लिए होती हैं। इसके पश्चात 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। एसईएम विश्लेषण की मुख्य हानि अधिक समय तक प्रारूप लेने का समय है। छिद्र के आकार और यूपीडब्ल्यू प्रणाली में दबाव के आधार पर प्रारूप लेने का समय एक सप्ताह और एक महीने के मध्य हो सकता है। चूँकि, कण निस्पंदन प्रणाली की विशिष्ट दृढ़ता और स्थिरता एसईएम विधि के सफल अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देती है। एनर्जी डिस्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसईएम-ईडीएस) का अनुप्रयोग कणों का संरचनागत विश्लेषण प्रदान करता है, जिससे एसईएम ऑन-लाइन कण काउंटर वाली प्रणाली के लिए भी सहायक होता है।
जीवाणु विश्लेषण सामान्यतः एएसटीएम विधि F1094 के पश्चात किया जाता है।[38] परीक्षण पद्धति में जल शोधन प्रणाली और जल संचरण प्रणाली से उच्च शुद्धता वाले पानी के प्रारूप और विश्लेषण को प्रत्यक्ष प्रारूप टैप और बैग में एकत्र किए गए प्रारूप के निस्पंदन द्वारा सम्मिलित किया गया है। इन परीक्षण विधियों में तकनीक द्वारा जल के प्रारूप और प्रारूप के पश्चात सूक्ष्मजैविक विश्लेषण दोनों सम्मिलित हैं। जल के प्रारूपों से पुनः प्राप्त और फिल्टर पर संचित सूक्ष्मजीवों में एरोबेस और ऐच्छिक एनारोब दोनों सम्मिलित हैं। ऊष्मायन का तापमान 28 ± 2 डिग्री सेल्सियस पर नियंत्रित किया जाता है, और समय की अनुमति होने पर ऊष्मायन की अवधि 48 घंटे या 72 घंटे की होती है। अधिकांश महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए सामान्यतः अधिक समय तक ऊष्मायन समय की अनुशंसा की जाती है। चूँकि 48 घंटे सामान्यतः पानी की गुणवत्ता में अशुद्धता को ज्ञात करने के लिए पर्याप्त होते हैं।
शुद्धिकरण प्रक्रिया
अर्धचालक उद्योग के लिए यूपीडब्ल्यू प्रणाली डिजाइन
सामान्यतः, शहरी फ़ीड-पानी (जिसमें पूर्व वर्णित सभी अवांछित संदूषक होते हैं) को शुद्धिकरण चरणों की श्रृंखला के माध्यम से लिया जाता है, जो यूपीडब्ल्यू की वांछित गुणवत्ता के आधार पर, बड़े कणों के लिए सकल निस्पंदन, कार्बन निस्पंदन, जल मृदुकरण, विपरीत परासरण, टीओसी या जीवाणु स्थिर नियंत्रण के लिए पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश अनावरण, आयन एक्सचेंज रेजिन या इलेक्ट्रोडियोनाइजेशन (ईडीआई) द्वारा पॉलिश करना, और अंत में निस्पंदन या अल्ट्राफिल्ट्रेशन सम्मिलित करता है।
कुछ प्रणालियाँ डायरेक्ट रिटर्न, रिवर्स रिटर्न या सर्पेंटाइन लूप का उपयोग करती हैं जो पानी को भंडारण क्षेत्र में पुनः संग्रहीत करती है, और पुन: परिसंचरण प्रदान करती हैं, जबकि अन्य एकल-उपयोग प्रणाली हैं जो यूपीडब्ल्यू उत्पादन के बिंदु से उपयोग के बिंदु तक संचालित होती हैं। पुन: परिसंचरण क्रिया प्रत्येक पास के साथ पानी को निरन्तर पॉलिश करती है। उत्तरार्द्ध को संदूषण के निर्माण का संकट हो सकता है यदि इसे बिना किसी उपयोग के स्थिर छोड़ दिया जाए।
आधुनिक यूपीडब्ल्यू प्रणालियों के लिए विशिष्ट साइट और प्रक्रिया आवश्यकताओं जैसे पर्यावरणीय बाधाओं (जैसे, अपशिष्ट जल निर्वहन सीमा) और अवसरों को पुनः प्राप्त करने पर विचार करना महत्वपूर्ण है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में तीन उपप्रणालियाँ प्रीट्रीटमेंट, प्राथमिक और पॉलिशिंग सम्मिलित हैं। अधिकांश प्रणालियाँ डिज़ाइन में समान होती हैं किन्तु पानी की प्रकृति के आधार पर प्रीट्रीटमेंट भाग में भिन्नता 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।[39][40] इसके अतिरिक्त, इन प्रक्रियाओं के अपस्ट्रीम में निस्पंदन की डिग्री पानी के स्रोत में उपस्थित सस्पेंडेड सॉलिड्स, टर्बिडिटी और ऑर्गेनिक्स के स्तर से निर्धारित होती है। 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 में अपस्ट्रीम क्लोरीन को विस्थापित करने 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 कार्बनिक अपचयन के लिए पराबैंगनी प्रकाश (यूवी), ईडीआई या विखनिजीकरण के लिए मिश्रित बेड आयन विनिमय सम्मिलित हैं। मिश्रित बेड गैर-पुनर्योजी योग्य, इन-सीटू या बाह्य रूप से पुनर्जीवित हो सकते हैं। इस खंड के अंतिम चरण में मेम्ब्रेन डिगैसिफिकेशन प्रक्रिया या वैक्यूम डिगैसिफिकेशन का उपयोग करके विलीन ऑक्सीजन को विस्थापित किया जा सकता है।
पॉलिशिंग: पॉलिशिंग में यूपीडब्ल्यू आपूर्ति में नियत तापमान को नियंत्रित करने के लिए यूवी, ऊष्मा विनिमय, गैर-पुनर्योजी आयन विनियम, 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 पूर्व 70 से 80C की रेंज में गर्म किया जाता है। इनमें से अधिकांश प्रणालियों में ऊष्मा उपलब्धि 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 जाने से पूर्व अतिरिक्त गर्म यूपीडब्ल्यू हीट रिकवरी यूनिट में जाता है।[41]
अर्धचालक निर्माण के लिए प्रमुख यूपीडब्ल्यू डिजाइन मानदंड
प्रणाली में यथासंभव व्यावहारिक और व्यय प्रभावी संदूषकों को पृथक करें।
टीओसी और चालकता स्पाइक्स (स्टार्ट/स्टॉप संचालन) से बचने के लिए मेकअप और प्राथमिक वर्गों में स्थिर अवस्था प्रवाह और अतिरिक्त प्रवाह को अपस्ट्रीम में पुन: प्रवाहित करें।
रिवर्स ऑस्मोसिस यूनिट के पश्चात रसायनों का उपयोग कम से कम करें।
इष्टतम गुणवत्ता वाले यूपीडब्ल्यू मेकअप को सुनिश्चित करने और विक्षुब्ध की संभावना को कम करने के लिए इन-सीटू या बाह्य रूप से पुनर्जीवित प्राथमिक बेड के स्थान पर ईडीआई और गैर-पुनर्योजी प्राथमिक मिश्रित बेड पर विचार करें।
ऐसी सामग्री का चयन करें जो विशेष रूप से प्राथमिक और पॉलिशिंग अनुभाग प्रणाली में टीओसी और कणों का योगदान न करें। पॉलिशिंग लूप में स्टेनलेस स्टील सामग्री का उपयोग कम से कम करें और, यदि इसका उपयोग किया जाता है, तो इलेक्ट्रोपॉलिशिंग की अनुशंसा की जाती है।
जीवाणु 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 Re या उच्चतर रेनॉल्ड्स संख्या पर आधारित है। यह डिजाइनर के सुविधा स्तर के आधार पर 10,000 Re तक हो सकता है।
पॉलिशिंग मिश्रित बेड्स में केवल वर्जिन रेज़िन का प्रयोग करें। जिसे प्रत्येक वर्ष प्रतिस्थापित करें।
पार्टिकल बर्स्ट जैसे प्रणाली अपसेट से बचने के लिए निरंतर प्रवाह और निरंतर दबाव पर निर्माण के लिए यूपीडब्ल्यू की आपूर्ति करें।
हाइड्रोलिक संतुलन के लिए रिवर्स रिटर्न डिस्ट्रीब्यूशन लूप डिजाइन का उपयोग करें और बैकफ्लो से बचें।
क्षमता विचार
यूपीडब्ल्यू प्रणाली कॉन्फ़िगरेशन और साइज़िंग के संबंध में इंजीनियरिंग निर्णयों में क्षमता महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, प्राचीन और छोटी इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली की पॉलिश प्रणाली को जीवाणु 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 बड़ी यूपीडब्ल्यू प्रणाली की आवश्यकता होती है। निम्नलिखित तथ्यांक नए फ़ैब्स में निर्मित वेफर के बड़े आकार द्वारा संचालित व्यय की वृद्धि को दर्शाता है। चूँकि, बड़े पाइप (उच्च व्यय से संचालित) के लिए 60 सेमी (2 फीट) प्रति सेकंड मानदंड का अर्थ अत्यधिक उच्च व्यय और बड़े आकार की पॉलिशिंग प्रणाली है। उद्योग ने इस अभिप्राय पर प्रतिक्रिया दी और यह उच्च शुद्धता सामग्री और अनुकूलित वितरण डिजाइन के व्यापक अन्वेषण के माध्यम से रेनॉल्ड्स संख्या मानदंड का उपयोग करके न्यूनतम प्रवाह के लिए डिजाइन मानदंड को कम करने में सक्षम था।
दाईं ओर का तथ्यांक मनोहर संयोग दर्शाता है कि यूपीडब्ल्यू की मुख्य आपूर्ति लाइन का सबसे बड़ा व्यास उत्पादन में वेफर के आकार के समान है (इस संबंध को क्लेबर के नियम के रूप में जाना जाता है)। पाइपिंग के विस्तृत आकार के साथ प्रणाली को समग्र रूप से स्थान प्रबंधन और प्रक्रिया अनुकूलन के लिए नए दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, नई यूपीडब्ल्यू प्रणाली छोटी यूपीडब्ल्यू प्रणाली के विपरीत है, जो कि व्यय और स्थान प्रबंधन पर अक्षमता के कम प्रभाव के कारण कम अनुकूलित डिजाइन हो सकता है।
अन्य क्षमता विचार, प्रणाली की संचालन क्षमता से संबंधित है। छोटी प्रयोगशाला स्तर (दर्जन लीटर-प्रति-मिनट/कुछ गैलन-प्रति-मिनट-क्षमता) प्रणालियों में सामान्यतः संचालकों को सम्मिलित नहीं किया जाता है, जबकि बड़े स्तर पर प्रणालियां सामान्यतः पूर्ण रूप से प्रशिक्षित संचालकों द्वारा 24x7 संचालित होती हैं। परिणामस्वरूप, छोटी प्रणाली को बड़ी प्रणाली की तुलना में रसायनों के उपयोग और कम पानी और ऊर्जा दक्षता के साथ डिजाइन किया गया है।
महत्वपूर्ण यूपीडब्ल्यू अभिप्राय
कण नियंत्रण
यूपीडब्ल्यू में कण महत्वपूर्ण संदूषक हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेफर सतहों पर कई प्रकार के दोष होते हैं। यूपीडब्ल्यू की अधिक मात्रा प्रत्येक वेफर के संपर्क में आती है, और वेफर पर कण निक्षेपण सरलता से होता है। निक्षेपण के पश्चात, कणों को वेफर सतहों से सरलता से विस्थापित नहीं किया जाता है। तनु रसायन के विस्तृत उपयोग के साथ, यूपीडब्ल्यू में कण न केवल वेफर्स के यूपीडब्ल्यू रेज़िन की समस्या है, किन्तु डिल्यूट वेट क्लीन और इचिंग के समय कणों के प्रारम्भ के कारण भी हैं, जहां यूपीडब्ल्यू रसायन विज्ञान का प्रमुख घटक है।
कण स्तरों को 10 nm आकार तक या उससे छोटे आकर तक यूपीडब्ल्यू में नियंत्रित किया जाना चाहिए। जबकि मुख्य लूप के लिए फिल्टर का उपयोग किया जाता है, यूपीडब्ल्यू प्रणाली के जल में अतिरिक्त कण संदूषण का योगदान कर सकते हैं और उपयोग के बिंदु पर अतिरिक्त निस्पंदन की अनुशंसा की जाती है।
फिल्टर स्वयं अल्ट्राक्लीन और शक्तिशाली 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, पॉलीथीन, पॉलीसल्फोन और फ्लोरोपॉलीमर सम्मिलित हैं। फिल्टर सामान्यतः पॉलिमर के संयोजन से निर्मित होते हैं, और यूपीडब्ल्यू उपयोग के लिए आसंजक या अन्य दूषित योजक का उपयोग किए बिना थर्मल रूप से वेल्डेड होते हैं।
कण नियंत्रण प्रदान करने में फिल्टर की सूक्ष्म संरचना महत्वपूर्ण है, और यह संरचना समदैशिक या असममित हो सकती है। पूर्व स्थिति में छिद्र वितरण फिल्टर के माध्यम से समान होता है, जबकि सूक्ष्म सतह दबाव को कम करने वाली संरचना के साथ कण को विस्थापित करने की सुविधा प्रदान करती है।
फ़िल्टर कार्ट्रिज प्रारूप हो सकते हैं जहां यूपीडब्ल्यू को प्लीटेड संरचना के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है जिसमें फ़िल्टर सतह पर प्रत्यक्ष रूप से संदूषक एकत्र होते हैं। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में सामान्य अल्ट्राफिल्टर (यूएफ) होते हैं, जो रिक्त फाइबर झिल्ली से बने होते हैं। इस कॉन्फ़िगरेशन में, यूपीडब्ल्यू को रिक्त फाइबर व्यापक संदूषकों में प्रवाहित किया जाता है, जिसे रिटेंटेट स्ट्रीम के रूप में जाना जाता है। रिटेंटेट स्ट्रीम कुल प्रवाह का छोटा प्रतिशत होता है, और इसे नष्ट कर दिया जाता है। उत्पाद पानी या परमीट स्ट्रीम यूपीडब्ल्यू है जो रिक्त फाइबर की त्वचा से होते हुए उसके केंद्र से बाहर निकलती है। यूएफ, यूपीडब्ल्यू के लिए अत्यधिक कुशल फिल्ट्रेशन उत्पाद है और रिटेंटेट स्ट्रीम में कणों की व्यापकता से केवल कभी-कभी स्वच्छ्ता की आवश्यकता के साथ अधिक जीवन मिलता है। यूपीडब्ल्यू प्रणाली में यूएफ का उपयोग सिंगल डिजिट नैनोमीटर कण आकार के लिए उत्कृष्ट कण नियंत्रण प्रदान करता है।[41]
यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए प्वाइंट ऑफ यूज अनुप्रयोग (पीओयू) में आईपीए वेपर या लिक्विड ड्राई के साथ लिथोग्राफी डिस्पेंस यूपीडब्ल्यू रिंस से पूर्व वेट ईच और क्लीन रिंस सम्मिलित हैं। ये अनुप्रयोग पीओयू यूपीडब्ल्यू फिल्ट्रेशन के लिए विशिष्ट आक्षेप प्रस्तुत करते हैं।
वेट ईच और क्लीन के लिए, अधिकांश उपकरण एकल वेफर प्रक्रियाएं हैं, जिन्हें उपकरण की आवश्यकता पर फिल्टर के माध्यम से प्रवाह की आवश्यकता होती है। परिणामी आंतरायिक प्रवाह, जो स्प्रे नोजल के माध्यम से यूपीडब्ल्यू प्रवाह के प्रारम्भ पर फिल्टर के माध्यम से पूर्ण प्रवाह से ट्रिकल प्रवाह तक होता है। उपकरण में डेड लेग को बाधित करने के लिए सामान्यतः ट्रिकल प्रवाह का अनुरक्षण किया जाता है। फिल्टर को दबाव और कम साइकिलिंग का सामना करने के लिए दृंढ होना चाहिए, और फिल्टर की पूर्ण सेवा आयु में कैप्चर किए गए कणों का अनुरक्षण करना निरंतर रखना चाहिए। इसके लिए उचित प्लीट डिज़ाइन और ज्यामिति के साथ अनुकूलित कण कैप्चर और प्रतिधारण के लिए डिज़ाइन किए गए मीडिया की आवश्यकता होती है। कुछ उपकरण परिवर्तित फिल्टर के साथ निश्चित फिल्टर हाउसिंग का उपयोग कर सकते हैं, जबकि अन्य उपकरण पीओयू यूपीडब्ल्यू के लिए डिस्पोजेबल फिल्टर कैप्सूल का उपयोग कर सकते हैं।
लिथोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए, छोटे फ़िल्टर कैप्सूल का उपयोग किया जाता है। लिथोग्राफी यूपीडब्ल्यू रिंस के लिए वेट ईच और क्लीन पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए आक्षेप के समान, फिल्टर के माध्यम से प्रवाह और दबाव आंतरायिक होता है, इसलिए भौतिक दृंढता उतनी महत्वपूर्ण नहीं होती है। लिथोग्राफी के लिए अन्य पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों 193 nm इमर्शन लिथोग्राफी पैटर्निंग के लिए लेंस/वेफर इंटरफेस में उपयोग किया जाने वाला विसर्जन जल है। यूपीडब्ल्यू लेंस और वेफर के मध्य पड्डल बनाता है, जो एनए में सुधार करता है और यूपीडब्ल्यू अत्यंत शुद्ध होना चाहिए। पीओयू फिल्ट्रेशन का उपयोग यूपीडब्ल्यू पर स्टेपर स्कैनर से पूर्व किया जाता है।
पीओयू यूपीडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए, उप 15 nm 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।
कार्बनिक पदार्थों के लिए प्वाइंट ऑफ यूज (पीओयू) उपचार
निरंतर अतिशुद्ध जल की गुणवत्ता बनाए रखने के लिए विसर्जन लिथोग्राफी और मास्क प्रस्तुत करने जैसे महत्वपूर्ण उपकरण अनुप्रयोगों में प्वाइंट ऑफ यूज उपचार को प्रायः प्रयुक्त किया जाता है। सेंट्रल यूटिलिटी बिल्डिंग में स्थित यूपीडब्ल्यू प्रणाली फैब को गुणवत्तापूर्ण जल प्रदान करती है किन्तु इन प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त जल शोधन स्थिरता प्रदान नहीं कर सकती है।
इस स्थिति में जब यूरिया, टीएचएम, आइसोप्रोपाइल एल्कोहल (आईपीए) या टीओसी प्रजातियों (कम आणविक भार तटस्थ यौगिक) को विस्थापित करने में समस्या हो सकती है, तब 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। कार्बनिक पदार्थों को नियंत्रित करने में ये कठिन सिद्ध हुए हैं, विशेष रूप से सबसे अधिक आवश्यकता वाले प्रक्रिया चरणों में उपज और उपकरण के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। पीओयू ऑर्गेनिक्स के 0.5 ppb टीओसी स्तर तक नियंत्रण के सफल उदाहरणों में एओपी अमोनियम परसल्फेट और यूवी ऑक्सीकरण का संयोजन सम्मिलित है (टीओसी माप अनुभाग में परसल्फेट + यूवी ऑक्सीकरण रसायन देखें)।
उपलब्ध प्रोप्रायटरी पीओयू उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं टीओसी को 0.5 पार्ट पर बिलियन (पीपीबी) तक कम कर सकती हैं, साथ ही सेमी एफ063 आवश्यकताओं से अधिक तापमान वाले ऑक्सीजन और कणों को भी बनाए रख सकती हैं।[2] यह महत्वपूर्ण है क्योंकि थोड़ी सी भी भिन्नता उत्पाद को प्रभावित करने वाली निर्माण प्रक्रिया को प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित कर सकती है।[41][42]
अर्धचालक उद्योग में यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण
अर्धचालक उद्योग सिलिकॉन वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) की सतह से दूषित पदार्थों को स्वच्छ करने के लिए बड़ी मात्रा में अल्ट्राप्योर पानी का उपयोग करता है जो पश्चात में कंप्यूटर चिप्स में परिवर्तित हो जाते हैं। अल्ट्राप्योर पानी परिभाषा के अनुसार संदूषण में कम होता है, किन्तु जब यह वेफर सतह से संपर्क करता है तो यह सतह से अवशिष्ट रसायनों या कणों को ले जाता है जो विनिर्माण सुविधा के औद्योगिक अपशिष्ट उपचार प्रणाली में समाप्त हो जाता है। रिंस पानी का संदूषण स्तर उस समय स्वच्छ की जा रही विशेष प्रक्रिया चरण के आधार पर भिन्न हो सकता है। प्रथम रिंस चरण में गत रिंस की तुलना में बड़ी मात्रा में अवशिष्ट प्रदूषक और कण हो सकते हैं जिनमें संदूषण की अपेक्षाकृत कम मात्रा हो सकती है। विशिष्ट अर्धचालक संयंत्रों में रिंस के लिए केवल दो निकास प्रणालियां होती हैं जो अम्ल अपशिष्ट के साथ भी संयुक्त होती हैं और इसलिए रिंस पानी का प्रभावी रूप से पुन: उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि निर्माण प्रक्रिया में दोषों के कारण संदूषण का संकट होता है।
जिस प्रकार ऊपर उल्लेख किया गया है, अल्ट्राप्योर पानी सामान्यतः अर्धचालक अनुप्रयोगों में पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जाता है, किन्तु अन्य प्रक्रियाओं में पुनः प्राप्त किया जाता है। यूएस में कंपनी है, इरविन, कैलिफ़ोर्निया की एक्सर्जी प्रणाली, इंक., जो 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 पुनर्चक्रण - उपचार के पश्चात उसी अनुप्रयोग में पानी का पुन: उपयोग
- पानी का पुन: उपयोग - द्वितीयक अनुप्रयोग में उपयोग करें
- वाटर रिक्लेम - अपशिष्ट जल से पानी निकालना
पुनः प्राप्त जल और पुनर्चक्रण:
कुछ अर्धचालक मैन्युफैक्चरिंग प्लांट गैर-प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए पुनः प्राप्त पानी का उपयोग कर रहे हैं, जैसे कि रासायनिक एस्पिरेटर जहां निर्वहन पानी को औद्योगिक कचरे में भेजा जाता है। जल पुनर्ग्रहण भी विशिष्ट अनुप्रयोग है जहाँ निर्माण सुविधा से व्यय किए गए रिंस 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 व्यय किए गए विनिर्माण रिंस पानी को संग्रहित करना, इसका उपचार करना और वेफर रिंस प्रक्रिया में इसका पुनः उपयोग करना सम्मिलित है। इनमें से किसी भी स्थिति के लिए कुछ अतिरिक्त जल उपचार की आवश्यकता हो सकती है जो व्यय किए गए रिंस पानी की गुणवत्ता और पुनः प्राप्त पानी के उपयोग पर निर्भर करता है। विश्व में कई अर्धचालक सुविधाओं में ये 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 सीमा होती है।
यूपीडब्ल्यू पुनर्चक्रण:
अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया से रिंस 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 पुनः 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 अधिक प्रभावी होती हैं, जबकि अल्ट्राप्योर जल प्रणालियों का जैविक संदूषण अभी भी भागों में प्रति बिलियन स्तर (पीपीबी) में है। किसी भी स्थिति में यूपीडब्ल्यू मेकअप के लिए पानी से रिंस करने की प्रक्रिया को पुनर्चक्रित करना सदैव समस्या का विषय रहा है। अमेरिका और एशिया के कुछ भागों में पानी और अपशिष्ट जल के विस्तृत व्यय ने कुछ अर्धचालक कंपनियों को यूपीडब्ल्यू मेकअप प्रणाली में निर्माण प्रक्रिया के रिंस पानी के पुनर्चक्रण के अन्वेषण के लिए प्रेरित किया है। कुछ कंपनियों ने दृष्टिकोण सम्मिलित किया है जो संयुक्त अपशिष्ट जल निर्वहन की निकृष्टतम स्थिति के लिए डिज़ाइन किए गए जटिल बड़े स्तर के उपचार का उपयोग करता है। उपचार प्रणाली के व्यय और जटिलता को कम करने के प्रयास के लिए शीघ्र ही 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 सुविचारित जल संसाधन प्रबंधन योजना है। सफल जल प्रबंधन योजना में इस तथ्य का पूर्ण अध्ययन सम्मिलित है कि रिंस पानी का निर्माण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले रसायनों और उनके उपोत्पादों सहित किस प्रकार उनका उपयोग किया जाता है। इस महत्वपूर्ण घटक के विकास के साथ ड्रेन संग्रह प्रणाली को मध्यम दूषित रिंस पानी और कम दूषित रिंस पानी से केंद्रित रसायनों को पृथक करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। भिन्न-भिन्न संग्रह प्रणालियों में पृथक हो जाने के पश्चात रासायनिक प्रक्रिया अपशिष्ट धाराओं को पुनः प्रस्तुत किया जा सकता है और रिंस पानी को पुनः प्राप्त किया जा सकता है।
जल प्रबंधन योजना के लिए पर्याप्त मात्रा में प्रारूप डेटा और विश्लेषण की आवश्यकता होगी जिससे कि उचित ड्रेन पृथक्करण, ऑनलाइन विश्लेषणात्मक मापन अनुप्रयोग, डायवर्जन नियंत्रण और अंतिम उपचार तकनीक का निर्धारण किया जा सके। इन प्रारूपों को एकत्रित करने और प्रयोगशाला विश्लेषण करने से विभिन्न अपशिष्ट धाराओं को चिह्नित करके उनसे संबंधित पुन: उपयोग की क्षमता निर्धारित करने में सहायता प्राप्त हो सकती है। यूपीडब्ल्यू प्रक्रिया रिंस पानी कि स्थिति में प्रयोगशाला विश्लेषण डेटा का उपयोग संदूषण के विशिष्ट और अविशिष्ट स्तरों को प्रोफ़ाइल करने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग रिंस जल उपचार प्रणाली को डिजाइन करने के लिए किया जा सकता है। सामान्यतः 80-90% समय में होने वाले संदूषण के विशिष्ट स्तर के उपचार के लिए प्रणाली को डिजाइन करना सबसे अधिक व्यय प्रभावी होता है, जिनमें ऑन-लाइन सेंसर सम्मिलित होते हैं और रिंस पानी को औद्योगिक अपशिष्ट उपयोग जैसे कूलिंग टावरों में परिवर्तित करने के लिए नियंत्रित करते हैं। संदूषण स्तर उपचार प्रणाली की क्षमता से अधिक होता है। अर्धचालक निर्माण स्थल में जल प्रबंधन योजना के इन सभी पक्षों को सम्मिलित करके पानी के उपयोग स्तर को 90% तक कम किया जा सकता है।
परिवहन
स्टेनलेस स्टील फार्मास्युटिकल उद्योग के लिए अभीष्ट पाइपिंग सामग्री है। इसके धात्विक योगदान के कारण 1980 के दशक में अधिकांश स्टील को माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक यूपीडब्ल्यू प्रणाली से विस्थापित कर दिया गया था[1], अमेरिका एवं यूरोप में पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ) पेरफ्लूरोआल्कॉक्सी (पीएफए), एथिलीन क्लोरोट्रिफ्लोरोएथिलीन (ईसीटीएफई) और पॉलीटेट्राफ्लूरोएथिलीन (पीटीएफई) को उच्च प्रदर्शन वाले पॉलिमर के साथ प्रतिस्थापित किया गया था। एशिया में, पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), क्लोरीनयुक्त पॉलीविनाइल क्लोराइड (सीपीवीसी) और पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) उच्च प्रदर्शन वाले पॉलिमर के साथ लोकप्रिय हैं।
यूपीडब्ल्यू परिवहन के लिए प्रयुक्त थर्मोप्लास्टिक्स को जोड़ने के विधि
थर्मोप्लास्टिक्स को विभिन्न थर्मोफ्यूजन तकनीकों से जोड़ा जा सकता है।
- सॉकेट फ्यूजन (एसएफ) ऐसी प्रक्रिया है जहां पाइप का बाहरी व्यास फिटिंग के भीतरी व्यास के लिए क्लोज फिट मैच का उपयोग करता है। पाइप और फिटिंग दोनों को निर्धारित अवधि के लिए बुशिंग (क्रमशः बाहरी और आंतरिक) पर गर्म किया जाता है। तब पाइप को फिटिंग में दबाया जाता है। ठंडा होने पर वेल्डेड भागों को क्लैंप से विस्थापित कर दिया जाता है।
- पारंपरिक बट फ्यूजन (सीबीएफ) ऐसी प्रक्रिया है, जिसमें जुड़ने वाले दो घटकों के आंतरिक और बाहरी व्यास समान होते हैं। निर्धारित अवधि के लिए हीटर प्लेट के विपरीत पक्षों के शीर्षों को गर्म किया जाता है। तब दो घटकों को साथ लाया जाता है। ठंडा होने पर वेल्डेड भागों को क्लैंप से विस्थापित कर दिया जाता है।
- बीड और क्रेविक मुक्त (बीसीएफ), समान आंतरिक और बाहरी व्यास वाले दो थर्माप्लास्टिक घटकों को साथ रखने की प्रक्रिया का उपयोग करता है। इसके बाद इन्फ्लेटेबल ब्लैडर को घटकों के आंतरिक बोर में डाला जाता है और दो घटकों के भीतर समान दूरी पर रखा जाता है। हीटर हेड घटकों को जोड़ता है और ब्लैडर को फुलाता है। निर्धारित अवधि के पश्चात हीटर का शीर्ष ठंडा होने लगता है और ब्लैडर की हवा निकल जाती है। पूर्ण रूप से शीतल हो जाने पर ब्लैडर को विस्थापित कर 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 भाँति चिकनी होती है।
- इन्फ्रारेड फ्यूजन (आईआर) सीबीएफ के समान प्रक्रिया है अतिरिक्त इसके कि घटक के शीर्ष कभी भी हीटर के शीर्ष को स्पर्श नहीं करते हैं। इसके अतिरिक्त, थर्माप्लास्टिक को पिघलाने के लिए ऊर्जा को विकिरण ऊष्मा द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। आईआर दो भिन्नताओं में प्राप्त होता है; एक ओवरलैप दूरी का उपयोग करता है[43] जब दो घटकों को साथ लाया जाता है जबकि दूसरा दबाव का उपयोग करता है। पूर्व में ओवरलैप का उपयोग बीड आकार में भिन्नता को कम करता है, जिसका अर्थ है कि औद्योगिक प्रतिष्ठानों के लिए आवश्यक त्रुटिहीन आयामी सहनशीलता को श्रेष्ठ रखा जा सकता है।
टिप्पणियाँ
- ↑ 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.
- ↑ If in-line conductivity exceeds values additional testing is required before a conclusion can be made. Refer to the respective pharmacopoeia for details.
- ↑ One USP Endotoxin Unit (EU) is equal to one International Unit (IU) of endotoxin
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