SiC- Slurries sind wässrige Lösungen, die bei der Si- Waferfertigung anfallen, Tenside und Polyethylenglykol enthalten und in denen Si, SiC und SiO2 suspendiert sind.
Zielstellung war, die beim Reinigen von Si- Wafern anfallende Slurry zu konzentrieren um das Filtrat erneut im Waschvorgang einzusetzen. Zur Lösung der Aufgabenstellung wurde ein Prototyp DTE HPM- System mit einer keramischen Membran von 0,1 m2 Membranfläche und 1 kD Trenngrenze eingesetzt, das bei einem Systemdruck von 0,15 MPa und einem Feedstrom von 120 l/h betrieben wurde.
Da der Feststoffanteil stark variierte wurde die Membranseparation mit synchron arbeitenden DTE Strömungsinitiatoren betrieben. Wie erwartet wurde entsprechend der unteren Abbildung rechts auf Grund der gewählten Porenfeinheit ein klares pH- neutrales Permeat gewonnen.
Um die Effizienz eines HPM- Systems und der dabei eingesetzten Strömungsinitiatoren zu demonstrieren wurden die aktiven DTE Strömungsinitiatoren nach 2,5 Stunden abgeschaltet. Danach nahm der Permeatfluss entsprechend rechts dargestellten Diagramm sofort drastisch ab.
Im Anschluss daran wurde das Prototyp HPM- System ohne Strömungsinitiatoren solange betrieben, bis die Membran verblockte. Diese Situation trat nach 7 Stunden ein. Eine darauf folgende Reinigung der Membran führte zu keinem Erfolg. Nur 10% des ursprünglichen Wasserwertes wurden erreicht.
Dieses Ergebnis illustriert, dass ohne den Betrieb von DTE Strömungsinitiatoren die Membran bereits nach kurzer Zeit irreversibel verblockt.
Vorteile von HPM- Systemen sind:
- Erhöhung der Membranstandzeit
- Stabilisierung des Permeatflusses bei ca. 75% des Anfangswertes
- Vermeidung einer irreversiblen Verblockung der Membran
- Einsparung von Betriebsmitteln und Hilfsstoffen
- Senkung der Betriebskosten
- Wettbewerbsvorteile bei der Si- Waferfertigung
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Gestalt der Feststoffe einer wässrigen SiC- Slurry
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