减少半导体行业氮氧化合物（NOx）排放的有效解决方案

酸雨和重度雾霾这些对健康和自然产生威胁的污染物的主要组成是氮氧化合物（二氧化氮和一氧化氮）。处理燃烧过程中产生的有害氮氧化合物是众多行业需要面对的严峻挑战。

DAS Environmental Experts针对半导体行业和其他行业的氮氧化合物处理开发了一套交钥匙解决方案。

什么是氮氧化合物，它们对环境和健康有什么影响？

氮氧化合物（NOx）是由石油、天然气、煤或木材等化石燃料燃烧产生的气体化合物。一组氮氧化合物包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。

一氧化氮(NO)是一种具生物活性的无色物质，在人体中有传递生物信息的作用，由于会使血管扩张，因此广泛用于心脏诊疗、心脏手术、以及治疗新生儿的肺循环高血压上。一氧化氮在大气中很容易被氧化成二氧化氮。二氧化氮(NO2)是一种红棕色有刺鼻气味的高毒性气体，在200°C度以上会分解为一氧化氮和氧气。它能够与水反应形成酸，导致酸雨的形成；这两种氮氧化合物在夏季会导致烟雾形成。氮氧化合物形成的这些物质会危及人类和动物的健康，特别是二氧化氮，会刺激和损害呼吸道和眼部粘膜，同时损害肺功能。吸入这些高浓度的氮氧化合物（氧化亚氮）极其危险，严重还会导致呼吸困难和肺水肿。

相当一部分空气污染是由交通污染导致（约总排放量的37%）。固定污染源占排放量的30%左右，其主要来自发电站、垃圾焚烧厂、玻璃和水泥生产以及炼油厂。氮氧化合物不仅会在燃烧过程中生成，在使用硝酸时也会生成。此外，农业生产中的氮氧化合物排放量也在与日俱增（约10%）。

鉴于这一情况，全球众多国家已经对氮氧化合物进行了严格限制。世界各地的政府和当局正在努力进一步遏制这些空气污染物的排放。部分国家的环境法规中，例如德国空气质量标准或美国EPA，对氮氧化合物排放设定了严格限制。因为氮氧化合物的排放来源远不止上述几种，半导体等高科技产业都需要采取有效的解决方案来防止、减少并处理所生成的氮氧化合物。

A large body of water with a few trees and a few buildings in the background

氮氧化合物是如何产生的？

氮氧化合物由各种燃烧过程中氮气氧化形成。有三种不同的形成机制。热力型氮氧化物是在相对较高的温度下（超过1300℃）由燃烧空气中的氮气与氧气构成的。燃料氮氧化物则是燃料在摄氏800度下透过化学结合氮元素生成。这些复杂的化物程序会受到反应条件的强烈影响。此外，氮也有可能在火焰前沿的燃料自由基（CHx）的影响下转变成瞬时生成氮氧化物。

在正常燃烧过程中，氮氧化合物中有95%的成分为一氧化氮。二氧化氮则主要在大气中与氧气燃烧后形成。然而在不利的生成条件下则会生成一氧化二氮，也就是笑气。笑气在医药领域用主要作为麻醉剂，在食品业则用作为燃气。值得注意的是，笑气本身也是一种温室效应气体，其暖化效应比二氧化碳高298倍。

半导体行业中的氮氧化合物

众所周知，半导体行业是全球高度资源密集型行业，在能源和水消耗以及废物产生方面具有广泛的环境影响。

在洁净室中加工硅片时，氮气通常用作保护气体或吹扫气体，因为其在正常条件下惰性极高，但在高温下会产生热力型氮氧化物。这会影响蚀刻工艺后用来去除全氟化碳的使用点焚烧炉。反应器中分解PFC所需的温度促进了氮氧化物作为副产品的形成。

例如，在半导体行业中，氮化物层的沉积也需要含氮化合物。一氧化二氮通常用于在化学气相沉积(CVD)工艺中形成氮氧化物层。三氟化氮(NF3)不仅用于清洁微电子生产中的化学气相沉积室，还用于生产薄膜屏幕和薄膜太阳能电池，氨(NH3)也用于生产晶体硅太阳能电池。

这些含氮化合物的未反应残余物通常会与其它工艺气体一起进行热处理，因此被认为是燃料氮氧化物机制下氮氧化合物的排放源。

戴思 DAS Environmental Expert 致力于为废气二次净化提供创新解决方案

作为半导体行业的创新引领者，DAS Environmental Expert GmbH（DAS EE）开发了二次净化解决方案TSUGA，该方案设计用于氮氧化物的废气净化系统（如燃烧/水洗系统）。对于高科技半导体工厂等行业而言，这是一种高效可靠的解决方案。

TSUGA使用点解决方案能够去除浓度高达4000 ppm的氮氧化物（NO2、NO）、细粉尘（PM1、PM2.5、PM10）以及高达5000 slm（标准升/分钟）体积流量处理量的废气中的颗粒。这意味着TSUGA可与多个废气净化系统连接。

DAS采用最先进技术的氮氧化物和粉尘去除解决方案：通过高效除尘过滤系统和除氮氧化物（DeNOx）选择性催化还原技术，旨在尽可能减少氮氧化物和粉尘量。超过99%的颗粒（包括二氧化硅）在除尘阶段被分离过滤。可以有效防止下游部件和下游催化转化器的堵塞，确保长时高效催化活性。

在随后的DeNOx阶段，选择性催化还原(SCR)技术可以将氮氧化合物转化为氮气(N2)和水(H2O)。得益于SCR催化转化器，氮氧化合物可以减少95%以上，排放值控制在5 ppm的范围内。TSUGA采用先进DeNOx催化转换器。用于还原氮氧化合物的氨(NH3)可以自动添加。内部传感器确保精确控制和较低的总介质消耗。