Обзор отрасли

Электронная промышленность, по сравнению с другими отраслями, считается «чистой» с точки зрения воздействия на окружающую среду. Тем не менее, химические вещества, используемые при производстве электронных деталей и компонентов, и образующиеся отходы создают серьезные экологические проблемы, которые необходимо решать в глобальном масштабе из-за размера электронной промышленности. Отходы и побочные продукты, полученные при производстве печатных плат (PWB), печатных плат (PCB) и полупроводников, представляют собой области, представляющие интерес для электронной промышленности с точки зрения предотвращения загрязнения, технологий обработки и методов переработки/восстановления. .

В значительной степени стремление контролировать воздействие электронных процессов на окружающую среду переместилось из экологического стимула в финансовую сферу. Из-за затрат и обязательств, связанных с опасными отходами и выбросами, в электронной промышленности активно внедряются и разрабатываются средства контроля окружающей среды, которые значительно снижают воздействие побочных продуктов и отходов. Кроме того, электронная промышленность предприняла активный подход к включению экологических целей, инструментов и методов в свой экологически сознательный бизнес. Примерами такого упреждающего подхода являются поэтапный отказ от фреонов и перфторированных соединений и разработка «экологически безопасных» альтернатив, а также новый подход «дизайн для окружающей среды» к разработке продуктов.

Производство печатных плат, печатных плат и полупроводников требует использования различных химикатов, специальных производственных технологий и оборудования. Из-за опасностей, связанных с этими производственными процессами, надлежащее управление химическими побочными продуктами, отходами и выбросами имеет важное значение для обеспечения безопасности работников отрасли и защиты окружающей среды в сообществах, в которых они проживают.

В Таблице 1, Таблице 2 и Таблице 3 представлены основные побочные продукты и отходы, образующиеся при производстве печатных плат, печатных плат и полупроводников. Кроме того, в таблицах представлены основные виды воздействия на окружающую среду и общепринятые средства смягчения последствий и контроля над потоком отходов. В первую очередь образующиеся отходы воздействуют на промышленные сточные воды или воздух или становятся твердыми отходами.

Таблица 1. Образование отходов ПП и контроль

1. Использование мер по смягчению последствий зависит от пределов сброса в конкретном месте.

2. Твердые отходы – любые выбрасываемые материалы независимо от их состояния.

Таблица 2. Образование отходов ПХБ и контроль

Таблица 3. Образование и контроль отходов производства полупроводников

Ниже приведены общепринятые способы снижения выбросов в производстве печатных плат, печатных плат и полупроводников. Выбор средств контроля будет варьироваться в зависимости от технических возможностей, требований регулирующих органов и конкретных компонентов/концентраций потока отходов.

Контроль сточных вод

Химическое осаждение

Химическое осаждение обычно используется для удаления твердых частиц или растворимых металлов из сточных вод. Поскольку металлы не разлагаются естественным образом и токсичны при низких концентрациях, их удаление из промышленных сточных вод имеет важное значение. Металлы можно удалить из сточных вод химическим путем, так как они плохо растворяются в воде; их растворимость зависит от pH, концентрации металла, типа металла и присутствия других ионов. Как правило, поток отходов требует корректировки pH до надлежащего уровня для осаждения металла. Требуется добавление химикатов в сточные воды для изменения физического состояния растворенных и взвешенных твердых частиц. Обычно используются известковые, каустические и сульфидные осаждающие агенты. Осаждающие агенты облегчают удаление растворенных и взвешенных металлов путем коагуляции, осаждения или улавливания в осадке.

Результатом химического осаждения сточных вод является накопление ила. Поэтому были разработаны процессы обезвоживания для уменьшения веса осадка с помощью центрифуг, фильтр-прессов, фильтров или осушающих слоев. Полученный обезвоженный шлам может быть отправлен на сжигание или захоронение.

нейтрализация рН

pH (концентрация ионов водорода или кислотность) является важным параметром качества промышленных сточных вод. Из-за неблагоприятного воздействия экстремальных значений pH в природных водах и на операции по очистке сточных вод, pH промышленных сточных вод необходимо корректировать перед сбросом с производственных объектов. Очистка происходит в ряде резервуаров, в которых контролируется концентрация ионов водорода в сточных водах. Обычно в качестве нейтрализующих коррозионных веществ используют соляную или серную кислоту, а в качестве нейтрализующей щелочи используют гидроксид натрия. Нейтрализующий агент дозируется в сточные воды, чтобы довести рН сброса до желаемого уровня.

Регулировка pH часто требуется перед применением других процессов очистки сточных вод. Такие процессы включают химическое осаждение, окисление/восстановление, сорбцию активированным углем, десорбцию и ионный обмен.

Управление твердыми отходами

Материалы являются твердыми отходами, если они оставлены без присмотра или выброшены путем утилизации; сожжены или сожжены; или накапливались, хранились или обрабатывались до или вместо того, чтобы быть оставленными (Свод федеральных правил 40 США, раздел 261.2). Опасные отходы обычно обладают одной или несколькими из следующих характеристик: воспламеняемость, коррозионная активность, реакционная способность, токсичность. В зависимости от характеристик опасного материала/отходов используются различные средства контроля вещества. Сжигание является распространенной альтернативой переработке растворителей и металлических отходов, образующихся при производстве печатных плат, печатных плат и полупроводников.

сжигание

Сжигание (дожигание) или термическое уничтожение стало популярным вариантом обращения с горючими и токсичными отходами. Во многих случаях горючие отходы (растворители) используются в качестве источника топлива (топливная смесь) для термических и каталитических мусоросжигательных заводов. Надлежащее сжигание растворителей и токсичных отходов обеспечивает полное окисление топлива и преобразование горючих материалов в углекислый газ, воду и золу, тем самым не оставляя обязательств, связанных с остаточными опасными отходами. Наиболее распространенными типами сжигания являются термические и каталитические установки для сжигания отходов. Выбор типа метода сжигания зависит от температуры горения, характеристик топлива и времени пребывания. Термические мусоросжигатели работают при высоких температурах и широко используются с галогенсодержащими соединениями. Типы термических мусоросжигателей включают вращающиеся печи, установки с впрыском жидкости, печи с неподвижным подом, печи с псевдоожиженным слоем и другие печи передовой конструкции.

Каталитические мусоросжигатели окисляют горючие материалы (например, летучие органические соединения) путем подачи потока нагретого газа через слой катализатора. Слой катализатора максимально увеличивает площадь поверхности, а за счет подачи потока нагретого газа в слой катализатора сгорание может происходить при более низкой температуре, чем при термическом сжигании.

Выбросы в атмосферу

Сжигание также используется для контроля выбросов в атмосферу. Используются также абсорбция и адсорбция.

Поглощение

Абсорбция воздухом обычно используется при очистке коррозионно-активных выбросов в атмосферу путем пропускания загрязняющих веществ и растворения их в нелетучей жидкости (например, в воде). Сток из процесса абсорбции обычно сбрасывается в систему очистки сточных вод, где он подвергается корректировке pH.

адсорбция

Адсорбция — это прилипание (посредством физических или химических сил) молекулы газа к поверхности другого вещества, называемого адсорбентом. Как правило, адсорбция используется для извлечения растворителей из источника выбросов в атмосферу. Активированный уголь, активированный оксид алюминия или силикагель являются обычно используемыми адсорбентами.

Утилизация

Перерабатываемые материалы используются, повторно используются или восстанавливаются в качестве ингредиентов в промышленном процессе для производства продукта. Переработка материалов и отходов обеспечивает экологические и экономические средства эффективного решения определенных типов потоков отходов, таких как металлы и растворители. Материалы и отходы могут быть переработаны внутри компании, или вторичные рынки могут принимать перерабатываемые материалы. Выбор вторичной переработки в качестве альтернативы отходам должен оцениваться с учетом финансовых соображений, нормативно-правовой базы и доступных технологий для вторичной переработки материалов.

Будущее направление

Поскольку потребность в предотвращении загрязнения растет, а промышленность ищет экономически эффективные средства для решения проблемы использования химических веществ и отходов, электронная промышленность должна оценивать новые методы и технологии для улучшения методов обращения с опасными материалами и образования отходов. Подход на конце трубы был заменен методами проектирования с учетом окружающей среды, при которых экологические проблемы решаются на протяжении всего жизненного цикла продукта, включая: сохранение материалов; эффективные производственные операции; использование более экологически чистых материалов; переработка, регенерация и утилизация отходов; и множество других методов, которые обеспечат меньшее воздействие на окружающую среду для промышленности по производству электроники. Одним из примеров является большое количество воды, используемой на многих этапах промывки и других технологических процессах в микроэлектронной промышленности. В бедных водой районах это вынуждает промышленность искать альтернативы. Однако важно убедиться, что альтернатива (например, растворители) не создает дополнительных экологических проблем.

В качестве примера будущих направлений процесса производства ПП и ПХД в таблице 4 представлены различные альтернативы для создания более экологически безопасных методов и предотвращения загрязнения. Определены приоритетные потребности и подходы.

Таблица 4. Матрица приоритетных потребностей

Источник: МСС 1994.

Назад