水清洗工藝中的水處理方案
雖然免清洗工藝技術(shù)在不斷前進并得到了廣泛應(yīng)用，但從九十年代中期以來我們卻看到水清洗工藝的下降趨勢在一定程度上已有所逆轉(zhuǎn)。值得慶幸的是，目前關(guān)于水處理的最大的問題是缺乏足夠的工藝知識，而不是缺少技術(shù)或設(shè)備。下面我們先對水清洗工藝及水處理技術(shù)的基本情況作一簡要介紹，雖然主要是在線式線路板清洗，但其中很多內(nèi)容一樣可用于離線式清洗或其他工藝。
水清洗工藝概況
在討論水處理方法之前，我們先把水清洗分為兩大類：
1．只使用水而沒有任何化學(xué)添加物的直接水洗工藝
2．在水中添加皂化劑、清潔劑或其他添加物的改進型水洗工藝
直接水洗工藝對有機酸及水溶性助焊劑的清洗非常理想，水(特別是去離子水)是一種頗具威力的極化溶劑，能夠清除焊接后留下的酸性殘留物等極化污染物，可是單獨靠水卻無法清除非極化污染物，如松香型焊劑中的粘性樹脂。如果不在水中添加非極化成分，那么有害的酸和微粒可能會被樹脂覆蓋而無法清除，最終使電路板的電氣性能下降。因此，甚至免清洗助焊劑有時也需要清洗。
添加劑中最常用的是皂化劑，它是一種堿性清潔劑，內(nèi)含能溶解樹脂的表面活化劑，可將樹脂溶化使其被水沖洗掉。有添加物的水洗工藝比直接水洗工藝復(fù)雜得多，水處理技術(shù)也相應(yīng)要復(fù)雜。
◆直接水洗工藝這種工藝使用的在線式水洗機一般由預(yù)清洗區(qū)、帶水槽的循環(huán)沖洗區(qū)、帶水槽的循環(huán)漂洗區(qū)、終洗區(qū)以及烘干區(qū)組成。清洗過程中最干凈的水從終洗區(qū)進入，再依次流到前面幾個區(qū)域，最后從預(yù)清洗區(qū)的排水管排出；而待清洗的電路板則由預(yù)清洗區(qū)開始，逐漸往水越來越干凈的區(qū)域移動，最后到達烘干區(qū)。理想情況下，終洗區(qū)的水是非常純凈的，具有低導(dǎo)電和高阻抗等特性，使得烘干過程中留在電路板上的殘留物相對于板子清潔度的要求來說，其離子特性完全可以忽略。
水洗機的進水量一般是每分鐘3到5加侖，水溫在60℃左右。進入的水需要經(jīng)過預(yù)熱，以使水洗機在清洗過程中保持溫度穩(wěn)定，并使烘干過程更為順利。
入水通常要經(jīng)過碳離子交換處理，達到滿足電路板清潔度的去離子(DI)純度。另外，進入水洗機的水還必須要流出，所以一個開環(huán)的水洗系統(tǒng)每分鐘會排出3到5加侖的水。在確定這種工藝的成本時，一般應(yīng)考慮的因素有：
·自來水入水質(zhì)量
·水費及排污費
·加熱成本(電或燃氣)
·DI水槽的更新頻率與費用
雖然不同廠家算出的成本各不相同，但以每年運行2,000小時計，一個具有活性炭粒(GAC)、陰離子、陽離子和混合底層的開環(huán)式DI系統(tǒng)其年費用在35,000到40,000美元之間。采用水處理技術(shù)后可以使工藝效率更高并且更加環(huán)保，這部分具體內(nèi)容包括：
·通過使用熱交換系統(tǒng)進行熱能回收
·入水(不管有無預(yù)處理)完全循環(huán)利用
討論是否應(yīng)該從排水口的廢水中進行熱能回收幾乎是多余的，因為把熱水直接排走就等于把錢往下水道里扔。熱回收系統(tǒng)使水洗機出口的熱水通過一個熱交換器，從而回收大量熱能。在開環(huán)式系統(tǒng)中，這些能量可以用來加熱新的入水，而在循環(huán)系統(tǒng)中則可用來加熱回到預(yù)清洗區(qū)的水。投入到熱回收系統(tǒng)的資金在較短的時間內(nèi)就能得到良好的經(jīng)濟回報。
在直接水洗系統(tǒng)中使用完全再循環(huán)可將用水量降低十倍，而不會每分鐘都有3到5加侖水的浪費，所需要的水僅僅用于補充蒸發(fā)、排氣和干掉的損失。這種系統(tǒng)有多種構(gòu)造，但大多數(shù)都包括一個帶儲水槽的循環(huán)系統(tǒng)、再循環(huán)泵及其控制系統(tǒng)、水槽系統(tǒng)和加熱器。
將水洗機主排水管排出的水回流到循環(huán)系統(tǒng)既可以依靠重力作用也可使用傳送裝置完成，由中央控制器提供壓力，讓這些水通過水槽、加熱器而回到最后的漂洗區(qū)。先進的水槽裝置能將重金屬如鉛、銅等分離出來并把它們集中在一起，以待專門的廢物處理人員對其進行處理。
去離子的過程是在水通過GAC、陰離子和陽離子槽時進行的，普通系統(tǒng)得到的阻抗值一般能達到1到3MΩ。如果再加一個混合離子槽(陰離子和陽離子同在一個槽內(nèi))還可以進一步去除水中的離子，最高能達到18.2MΩ的DI純度。
當水槽的去離子能力降到設(shè)定值以下時，就必須要對其更新，它主要受工藝中焊劑和污染物的數(shù)量以及補充入水質(zhì)量的影響。
在很多情況下，進入的自來水中溶有很多固體物質(zhì)，這加大了水槽的負擔(dān)，會增加更新的頻率和費用。為解決這個問題，補充入水可以用一個單獨型強制水流通過滲透膜的逆滲透(RO)系統(tǒng)過濾提純。水流分離后，部分水通過滲透膜，而另一部分則用于保持膜的清潔。
這樣產(chǎn)生的水一般阻抗在25,000到500,000Ω/cm之間，比自來水的2,000到3,000Ω/cm好了很多；而剩余的廢水也可直接排出，因為過程中沒有增加任何致污物。當然也有其他節(jié)約成本的方法，但當自來水的質(zhì)量較差時，在循環(huán)系統(tǒng)中增加逆滲透系統(tǒng)還是有用的。
◆改進型水洗工藝在改進型水洗工藝中，無論是機器還是水處理技術(shù)其復(fù)雜度都有所增加，因為皂化劑或其他任何一種化學(xué)添加劑都非常昂貴，所以這些化學(xué)材料必須循環(huán)使用，把排水口關(guān)閉而將水流重新引到清洗槽中。因此，預(yù)清洗和清洗結(jié)合起來成為了一個較大的清洗區(qū)。除了成本因素外，皂化劑還含有較高的離子成分，所以絕不能殘留在電路板上，同時它對水槽的壽命也有很大影響。
不同的設(shè)備制造商采用不同的技術(shù)使皂化劑殘留最少，不過較為有效的一種方法是在清洗區(qū)與循環(huán)漂洗區(qū)之間增加一個中間漂洗區(qū)，有時候它也被稱為化學(xué)材料分離區(qū)，該技術(shù)將皂化劑從板上沖洗掉，然后再用風(fēng)刀將它刮掉。這種清洗機不像直接水洗工藝一樣只有一個出水口，而是有三個，分別設(shè)在：
·清洗槽：當清洗槽放水時使用
·中間漂洗區(qū)：持續(xù)排水，約每分鐘1加侖
·漂洗區(qū)：持續(xù)排水，約每分鐘3到5加侖
從效果上看，漂洗水流如同直接水洗工藝一樣，可用傳統(tǒng)方式再循環(huán)利用。中間漂洗區(qū)的水流會殘留一些皂化劑，并可能含鉛。在一些城市里，這部分水流的污染程度低于規(guī)定值，可以排放到下水道；但在一些規(guī)定比較嚴格的地方，中間漂洗區(qū)和清洗區(qū)排出的水在排出前必須經(jīng)過中間處理去除重金屬，一些地方甚至還對水的pH值有要求，需要通過蒸發(fā)處理才能符合規(guī)定。選擇水處理系統(tǒng)時，必須要充分了解當?shù)氐姆ㄒ?guī)制度。
在皂化水洗工藝中，對入水進行逆滲透預(yù)處理同樣也存在爭論，由于要向漂洗區(qū)及中間漂洗區(qū)連續(xù)供應(yīng)純水，所以使用逆滲透的好處要大一些。
◆特殊應(yīng)用 對一個使用兩個或多個清洗機的生產(chǎn)場合，在熱能回收、水循環(huán)利用及使用逆滲透循環(huán)利用方面可能節(jié)約的成本更多。現(xiàn)在已有大容量系統(tǒng)用一個中央控制系統(tǒng)支持四臺清洗機，也有系統(tǒng)能在模板清洗過程中幫助去除鉛，以符合法規(guī)的要求。
成功的關(guān)鍵
和任何生產(chǎn)應(yīng)用一樣，工藝監(jiān)控、設(shè)備維護和基本常識同樣也是循環(huán)系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。這類系統(tǒng)經(jīng)常遇到的問題是樹脂更新的時間間隔長度，它取決于幾個因素，包括工藝的用水量(與運行時間直接相關(guān))、入水質(zhì)量(可使用逆滲透預(yù)處理改善)以及工藝中污染物的數(shù)量和類型。
實際上任何帶離子的物質(zhì)都會增加樹脂底層的負擔(dān)，同樣，有機物質(zhì)也會阻塞活性炭粒槽，另外水溶性膠帶和掩膜的使用也常常有一些問題。應(yīng)該咨詢這些材料的制造商，以便知道它們對碳離子交換過程的影響。
我們發(fā)現(xiàn)水槽壽命縮短通常是因為生產(chǎn)時間或電路板數(shù)量增加，用水越多以及處理的污染物越多，水槽就需要越快更新。清洗機的工作時間及線路板產(chǎn)量應(yīng)記錄并保存下來，以確定水處理的基本操作規(guī)程。
成功應(yīng)用的另一個關(guān)鍵是要按照設(shè)備制造商的指導(dǎo)進行安全正常操作，這一點對重金屬分離槽特別重要，這些槽必須按所建議的時間間隔由專門的廢物處理人員將其從線上取下進行處理，否則會使鉛漏到下一個槽中。
本文結(jié)論
應(yīng)用文中討論的技術(shù)有很多好處，如：
·降低用水量、熱能消耗以及排污費，從而減少成本；
·提高清洗工藝的一致性；
·有助于環(huán)保；
·由于重視環(huán)保而提高公司聲譽；
·在模板清洗過程中沒有鉛泄漏，提高了操作人員的安全性。
只要對水處理技術(shù)充分了解，并建立強大的工程設(shè)備力量，這些優(yōu)點就完全可以變?yōu)楝F(xiàn)實。
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