Tratamento de água ultrapura (UPW)
A Lenntech concebe e fornece sistemas de produção de água ultrapura (UPW) para aplicações industriais que exigem os mais elevados padrões de qualidade da água, incluindo conceção de processos, engenharia, fornecimento de equipamentos, instalação e comissionamento.
A água ultrapura é necessária em indústrias onde mesmo pequenas concentrações de sólidos dissolvidos, compostos orgânicos ou partículas podem afetar a qualidade do produto ou o desempenho do processo. Os sistemas Lenntech são concebidos para atingir níveis extremamente baixos de sólidos totais dissolvidos (TDS), sílica, carbono orgânico total (TOC) e partículas, garantindo um funcionamento fiável em aplicações altamente sensíveis.
Contexto da aplicação
A água ultrapura é utilizada em indústrias com requisitos rigorosos de qualidade da água, incluindo:
- Fabrico de microelectrónica e semicondutores
- Produção de hidrogénio (água de reposição de eletrólise)
- Processos farmacêuticos e biotecnológicos
- Geração de energia e caldeiras de alta pressão
As fontes típicas de água de alimentação incluem:
- Água municipal ou água industrial tratada
- Água de processo pré-tratada
Os principais desafios incluem:
- Alcançando níveis extremamente baixos de condutividade e TDS
- Remoção de vestígios de compostos orgânicos (TOC)
- Controlo de partículas e bactérias
- Garantir uma qualidade consistente da água 24 horas por dia, 7 dias por semana
- Manter a estabilidade do sistema em funcionamento contínuo
Em particular, a produção de hidrogénio (eletrólise) requer água de reposição de alta pureza, de qualidade semelhante aos sistemas UPW utilizados em microeletrónica.
Solução típica da Lenntech
Um sistema UPW típico da Lenntech consiste num processo multibarreira que combina tecnologias avançadas de filtração, separação por membrana, permuta iónica e eletrodeionização, concebido para a máxima pureza e fiabilidade.
Pré-tratamento
- Filtragem multimédia (MMF) ou equivalente
- Remoção de sólidos em suspensão e turbidez
- Protecção de sistemas a jusante
Ilustração de uma unidade de filtragem multimédia
Separação da membrana
- Osmose inversa (RO), geralmente em várias fases
- Redução de sais dissolvidos e compostos orgânicos
- Remoção de TDS de alta eficiência
Ilustração de uma unidade de osmose inversa
Polimento e Desionização
- Eletrodeionização (EDI)
- Unidades de polimento por troca iónica (IEX)
- Desgaseificadores de membrana para remoção de gases dissolvidos
Ilustração de uma unidade de electrodeionização (EDI)
Purificação Avançada
- Troca iónica (IEX) para evitar a acumulação de TDS no circuito de recirculação – especialmente para aplicações de eletrolisador
- Oxidação UV para redução da POC
- Filtragem final para concentração de partículas ultrabaixa
Ciclo de distribuição
- Recirculação contínua (loop UPW)
- Materiais controlados (por exemplo, aço inoxidável, plásticos de elevada pureza)
- Manutenção da qualidade da água até ao ponto de utilização
Esta abordagem de várias etapas garante a remoção de contaminantes até níveis vestigiais ou ppb, atendendo aos requisitos industriais mais exigentes.
Diagrama de fluxo do processo
Um sistema Lenntech típico para tratamento de água ultrapura é ilustrado abaixo:
Complexidade do design e controlo de processos
Os sistemas de água ultrapura requerem uma engenharia avançada e um controlo preciso devido aos níveis extremamente baixos de contaminantes visados.
As principais considerações de design incluem:
- Comboios de tratamento multibarreira que combinam diversas tecnologias
- Seleção de materiais para evitar contaminação (aço inoxidável eletropolido, PP, tubagem de alta pureza)
- Redundância total do sistema para garantir um funcionamento ininterrupto
- Monitorização contínua dos parâmetros críticos:
- Condutividade/resistividade
- Sílica
- TOC (Carbono Orgânico Total)
- Concentração de partículas
- Temperatura e caudal
Manter níveis muito baixos de TDS e TOC requer:
- Integração cuidadosa de RO, EDI, IEX, UV e sistemas de filtragem
- Minimização de zonas mortas e estagnação na tubagem
- Recirculação contínua em circuitos de distribuição
- Estratégias preventivas de manutenção e limpeza
O design e a montagem destes sistemas são altamente complexos, exigindo uma integração precisa de múltiplas unidades de processo, instrumentação, automação e materiais de alta pureza.
Exemplo de configuração do sistema
Caudal: 30 m²/h
Água de alimentação:água subterrânea
Tecnologias:
- Filtragem multimédia (MMF)
- Osmose inversa (OR)
- Eletrodeionização (EDI)
- Troca iónica (IEX)
- Ultrafiltração (UF)
- Oxidação UV
- Desgaseificação por membrana
Configuração do sistema:
- Planta totalmente automatizada com monitorização avançada (COT, partículas, resistividade)
- Tratamento em múltiplos estágios com redundância total (2 × 100%)
- Instalação modular em skid (mais de 15 skids)
- Circuito contínuo de distribuição de água ultrapura
Qualidade do efluente:
- Condutividade < 0,06 µS/cm
- COT < 10 ppb
- Concentração de partículas ultrabaixa
- Temperatura controlada
Aplicação: Produção de água ultrapura para fabrico de microchips
Resultado:
O sistema garante a produção contínua de água ultrapura com níveis extremamente baixos de sólidos dissolvidos, matéria orgânica e partículas, cumprindo as rigorosas normas da indústria de semicondutores e garantindo uma fiabilidade operacional 24 horas por dia, 7 dias por semana.
Está disponível uma ficha técnica mais detalhada aqui.
Aplicações / Reutilização de água tratada
A água ultrapura é utilizada para:
- Fabrico de semicondutores e microelectrónica
- Produção de hidrogénio (água de reposição para eletrolisadores)
- Aplicações farmacêuticas e laboratoriais
Os benefícios incluem:
- Protecção de processos industriais sensíveis
- Qualidade consistente e fiável do produto
- Redução dos riscos de incrustação e contaminação
- Elevada eficiência e estabilidade do processo
Âmbito de fornecimento da Lenntech
A Lenntech fornece sistemas completos de produção de UPW, incluindo:
- Design de processo e seleção de tecnologia
- Engenharia detalhada e integração de sistemas
- Fornecimento de equipamento (membranas, EDI, filtração, instrumentação)
- Construção modular em skid
- Instalação e comissionamento
- Monitorização e automação avançadas
- Apoio pós-venda e manutenção preventiva
- Definições opcionais e flexibilidade
Dependendo da aplicação e do nível de pureza necessário, os sistemas podem Incluir:
- Definições de osmose inversa multipassagem
- Sistemas avançados de remoção de COT (oxidação UV)
- Unidades de desgaseificação para gases dissolvidos
- Linhas de processo redundantes (backup a 100%)
- Loops de distribuição de alta pureza
- Integração com sistemas de produção de hidrogénio
As definições do sistema são personalizadas para cumprir os rigorosos padrões da indústria e os requisitos de funcionamento contínuo.
- Porquê escolher a Lenntech para sistemas de água ultrapura?
A Lenntech combina conhecimentos técnicos e capacidade de integração de sistemas que a tornam ideal para aplicações de água ultrapura:
- Experiência comprovada em sistemas de água de elevada pureza para indústrias exigentes
- Forte conhecimento em membranas, EDI e tecnologias avançadas de polimento
- Capacidade de conceber e fornecer sistemas de tratamento complexos e multiestágios com redundância total
- Ampla experiência em baixo TDS, controlo de sílica e TOC a níveis de ppb
- Capacidade de integrar instrumentação avançada e sistemas de monitorização em tempo real
- Soluções flexíveis, incluindo sistemas modulares montados em skid
- Experiência em aplicações emergentes, como a produção de hidrogénio
A Lenntech apoia os clientes desde o projeto inicial do processo até à implementação à escala total, garantindo a produção fiável e contínua de água ultrapura.