نظرة عامة حول الصناعة
يُنظر إلى صناعة الإلكترونيات ، مقارنة بالصناعات الأخرى ، على أنها "نظيفة" من حيث تأثيرها على البيئة. ومع ذلك ، فإن المواد الكيميائية المستخدمة في تصنيع الأجزاء والمكونات الإلكترونية ، والنفايات الناتجة ، تخلق مشكلات بيئية مهمة يجب معالجتها على نطاق عالمي بسبب حجم صناعة الإلكترونيات. تعتبر النفايات والمنتجات الثانوية المشتقة من تصنيع لوحات الأسلاك المطبوعة (PWBs) ولوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) وأشباه الموصلات من مجالات الاهتمام التي اتبعتها الصناعة الإلكترونية بقوة فيما يتعلق بمنع التلوث وتكنولوجيا المعالجة وتقنيات إعادة التدوير / الاستصلاح .
إلى حد كبير ، انتقل الحافز للسيطرة على البصمة البيئية للعمليات الإلكترونية من دافع بيئي إلى مجال مالي. نظرًا للتكاليف والمسؤوليات المرتبطة بالنفايات والانبعاثات الخطرة ، طبقت صناعة الإلكترونيات بقوة وطورت ضوابط بيئية قللت بشكل كبير من تأثير منتجاتها الثانوية ونفاياتها. بالإضافة إلى ذلك ، اتبعت صناعة الإلكترونيات نهجًا استباقيًا لدمج الأهداف والأدوات والتقنيات البيئية في أعمالها الواعية بالبيئة. ومن الأمثلة على هذا النهج الاستباقي التخلص التدريجي من مركبات الكربون الكلورية فلورية والمركبات المشبعة بالفلور وتطوير بدائل "صديقة للبيئة" ، فضلاً عن نهج "تصميم البيئة" الناشئ لتطوير المنتجات.
يتطلب تصنيع PWBs و PCBs وأشباه الموصلات استخدام مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية وتقنيات ومعدات التصنيع المتخصصة. نظرًا للمخاطر المرتبطة بعمليات التصنيع هذه ، فإن الإدارة السليمة للمنتجات الكيميائية الثانوية والنفايات والانبعاثات ضرورية لضمان سلامة موظفي الصناعة وحماية البيئة في المجتمعات التي يقيمون فيها.
يقدم الجدول 1 والجدول 2 والجدول 3 الخطوط العريضة للمنتجات الثانوية الرئيسية والنفايات التي تتولد في تصنيع PWBs ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك ، تعرض الجداول الأنواع الرئيسية للتأثيرات البيئية والوسائل المقبولة عمومًا للتخفيف والتحكم في مجرى النفايات. في المقام الأول ، تؤثر النفايات المتولدة على مياه الصرف الصناعي أو الهواء ، أو تصبح نفايات صلبة.
الجدول 1. توليد نفايات برنامج العمل والميزانية وضوابطه
خطوات عملية |
خطير |
بيئي |
طرق المكافحة1 |
الخامة |
بدون سلوفان |
بدون سلوفان |
بدون سلوفان |
كومة ودبوس |
المعادن الثقيلة / النفيسة |
النفايات الصلبة2 |
إعادة التدوير / الاسترداد |
حفر |
المعادن الثقيلة / النفيسة |
النفايات الصلبة2 |
إعادة التدوير / الاسترداد |
Deburr |
المعادن الثقيلة / النفيسة |
النفايات الصلبة2 |
إعادة التدوير / الاسترداد |
بالكهرباء |
المعادن |
مياه الصرف الصحي |
الترسيب الكيميائي |
التصوير |
المذيبات |
هواء |
الامتزاز أو التكثيف أو |
تصفيح النقش |
المواد المسببة للتآكل |
مياه الصرف الصحي / الهواء |
تحييد الأس الهيدروجيني / تنقية الهواء |
قطاع ، حفر ، شريط |
غاز الأمونيا |
هواء |
تنقية الهواء (الامتزاز) |
قناع اللحيم |
المواد المسببة للتآكل |
هواء |
تنقية الهواء (الامتزاز) |
طلاء اللحام |
المذيبات |
هواء |
الامتزاز أو التكثيف أو |
صفيحة ذهبية |
المواد المسببة للتآكل |
هواء |
تنقية الهواء (الامتزاز) |
مكون |
المذيبات |
هواء |
تكثيف الامتزاز أو |
1. يعتمد استخدام ضوابط التخفيف على حدود التفريغ في الموقع المحدد.
2. النفايات الصلبة هي أي مادة يتم التخلص منها بغض النظر عن حالتها.
الجدول 2. توليد نفايات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والضوابط
خطوات عملية |
خطير |
بيئي |
طرق المكافحة |
سوائل التنظيف |
المعادن (الرصاص) |
مياه الصرف الصحي |
معادلة درجة الحموضة ، مادة كيميائية |
عجينة لصق |
معجون اللحام (الرصاص / القصدير) |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاسترداد |
لاصق |
غراء الايبوكسي |
النفايات الصلبة |
حرق |
مكون |
الأشرطة البلاستيكية والبكرات والأنابيب |
||
علاج لاصق و |
|||
الجريان |
مذيب (تدفق IPA) |
النفايات الصلبة |
تدوير |
موجة لحام |
المعادن (خبث اللحام) |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاسترداد |
التفتيش و |
معدن |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاسترداد |
الاختبار |
مأهولة بالسكان |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاسترداد |
إعادة صياغة و |
المعادن (خبث اللحام) |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاسترداد |
الدعم الفني |
معدن |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الحرق |
الجدول 3. توليد النفايات الناتجة عن تصنيع أشباه الموصلات والضوابط
خطوات عملية |
خطير |
بيئي |
طرق المكافحة |
الطباعة الحجرية / النقش |
المذيبات |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاستصلاح / الحرق |
أكسدة |
المذيبات |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاستصلاح / الحرق |
المنشطات |
الغازات السامة (أرسين ، |
هواء |
استبدال السائل |
ترسيب البخار الكيميائي |
المعادن المواد المسببة للتآكل |
النفايات الصلبة |
حرق |
التأيض |
المذيبات |
النفايات الصلبة |
حرق |
التجميع والاختبار |
المذيبات |
النفايات الصلبة |
إعادة التدوير / الاستصلاح / الحرق |
سوائل التنظيف |
المواد المسببة للتآكل |
مياه الصرف الصحي |
تحييد الأس الهيدروجيني |
فيما يلي الوسائل المقبولة عمومًا للتخفيف من الانبعاثات في صناعات PWB و PCB وأشباه الموصلات. ستختلف ضوابط الاختيار وفقًا للقدرات الهندسية ومتطلبات الوكالة التنظيمية والمكونات / التركيزات المحددة لتيار النفايات.
التحكم في مياه الصرف الصحي
الترسيب الكيميائي
يستخدم الترسيب الكيميائي بشكل عام في إزالة الجسيمات أو المعادن القابلة للذوبان من مياه الصرف الصحي. نظرًا لأن المعادن لا تتحلل بشكل طبيعي وتكون سامة بتركيزات منخفضة ، فإن إزالتها من مياه الصرف الصناعي أمر ضروري. يمكن إزالة المعادن من مياه الصرف بالوسائل الكيميائية لأنها غير قابلة للذوبان في الماء ؛ تعتمد قابليتها للذوبان على الأس الهيدروجيني وتركيز المعدن ونوع المعدن ووجود أيونات أخرى. عادة ، يتطلب تيار النفايات تعديل الأس الهيدروجيني إلى المستوى المناسب لترسيب المعدن. يلزم إضافة مواد كيميائية إلى مياه الصرف في محاولة لتغيير الحالة الفيزيائية للمواد الصلبة المذابة والمعلقة. يشيع استخدام عوامل ترسيب الجير والمادة الكاوية والكبريتيد. تسهل عوامل الترسيب إزالة المعادن المذابة والمعلقة عن طريق التخثر أو الترسيب أو الانغلاق داخل المادة المترسبة.
نتيجة الترسيب الكيميائي لمياه الصرف هي تراكم الحمأة. لذلك ، تم تطوير عمليات نزح المياه لتقليل وزن الحمأة عن طريق أجهزة الطرد المركزي أو مكابس الترشيح أو المرشحات أو أحواض التجفيف. يمكن بعد ذلك إرسال الحمأة الناتجة عن المياه إلى الحرق أو دفن النفايات.
تحييد الأس الهيدروجيني
يعتبر الرقم الهيدروجيني (تركيز أو حموضة أيون الهيدروجين) معلمة جودة مهمة في مياه الصرف الصناعي. نظرًا للتأثيرات الضارة لتطرف الأس الهيدروجيني في المياه الطبيعية وعلى عمليات معالجة مياه الصرف الصحي ، يجب تعديل الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصناعي قبل تصريفه من منشأة التصنيع. تحدث المعالجة في سلسلة من الخزانات التي يتم مراقبتها للتأكد من تركيز أيون الهيدروجين في مياه الصرف الصحي. عادة ، يتم استخدام حمض الهيدروكلوريك أو الكبريتيك كمواد أكالة معادلة ، ويستخدم هيدروكسيد الصوديوم كمواد كاوية معادلة. يتم قياس عامل التحييد في مياه الصرف السائلة لضبط الرقم الهيدروجيني للتصريف إلى المستوى المطلوب.
غالبًا ما يكون تعديل الأس الهيدروجيني مطلوبًا قبل تطبيق عمليات معالجة مياه الصرف الصحي الأخرى. وتشمل هذه العمليات الترسيب الكيميائي ، والأكسدة / الاختزال ، وامتصاص الكربون المنشط ، والتجريد ، والتبادل الأيوني.
التحكم في المخلفات الصلبة
تعتبر المواد نفايات صلبة إذا تم التخلي عنها أو التخلص منها بالتخلص منها ؛ حرق أو حرق ؛ أو متراكمة أو مخزنة أو تمت معالجتها قبل أو بدلاً من التخلي عنها (قانون الولايات المتحدة للائحة الفيدرالية 40 ، القسم 261.2). تظهر النفايات الخطرة بشكل عام واحدة أو أكثر من الخصائص التالية: القابلية للاشتعال والتآكل والتفاعلية والسمية. اعتمادًا على خصائص المادة / النفايات الخطرة ، يتم استخدام وسائل مختلفة للتحكم في المادة. الترميد هو بديل شائع لمعالجة نفايات المذيبات والمعادن المتولدة أثناء تصنيع PWB وثنائي الفينيل متعدد الكلور وأشباه الموصلات.
حرق
أصبح الحرق (الحارق اللاحق) أو التدمير الحراري خيارًا شائعًا في التعامل مع النفايات القابلة للاشتعال والسامة. في كثير من الحالات ، تُستخدم النفايات القابلة للاشتعال (المذيبات) كمصدر للوقود (مزج الوقود) للمحارق الحرارية والحفازة. يوفر الترميد المناسب للمذيبات والنفايات السامة أكسدة كاملة للوقود وتحويل المواد القابلة للاحتراق إلى ثاني أكسيد الكربون والماء والرماد ، وبالتالي لا يترك أي مسؤوليات مرتبطة بالنفايات الخطرة المتبقية. الأنواع الشائعة من الترميد هي المحارق الحرارية والحفازة. يعتمد اختيار نوع طريقة الحرق على درجة حرارة الاحتراق وخصائص الوقود ووقت المكوث. تعمل المحارق الحرارية في درجات حرارة عالية وتستخدم على نطاق واسع مع المركبات المهلجنة. تشمل أنواع المحارق الحرارية الأفران الدوارة ، والحقن السائل ، والموقد الثابت ، والطبقة المميعة ، والمحارق ذات التصميم المتقدم الأخرى.
تعمل المحارق التحفيزية على أكسدة المواد القابلة للاحتراق (على سبيل المثال ، المركبات العضوية المتطايرة) عن طريق حقن تيار غاز ساخن عبر طبقة محفز. تعمل طبقة المحفز على زيادة مساحة السطح إلى الحد الأقصى ، وعن طريق حقن تيار غاز ساخن في طبقة المحفز يمكن أن يحدث احتراق عند درجة حرارة أقل من الحرق الحراري.
انبعاثات الهواء
يستخدم الحرق أيضًا في التحكم في انبعاثات الهواء. كما يتم استخدام الامتصاص والامتصاص.
امتصاص
يتم استخدام امتصاص الهواء بشكل نمطي في تنقية انبعاثات الهواء المسببة للتآكل ، وذلك بتمرير الملوث من خلاله وتذويبه في سائل غير متطاير (مثل الماء). عادةً ما يتم تصريف النفايات السائلة الناتجة عن عملية الامتصاص إلى نظام معالجة مياه الصرف الصحي ، حيث تخضع لتعديل درجة الحموضة.
الامتزاز
الامتزاز هو الالتصاق (عن طريق القوى الفيزيائية أو الكيميائية) لجزيء غاز بسطح مادة أخرى ، تسمى مادة الامتصاص. عادة ، يتم استخدام الامتزاز لاستخراج المذيبات من مصدر انبعاث هوائي. يشيع استخدام الكربون المنشط أو الألومينا المنشط أو هلام السيليكا.
إعادة تدوير
يتم استخدام المواد القابلة لإعادة التدوير أو إعادة استخدامها أو استخلاصها كمكونات في عملية صناعية لصنع منتج. توفر إعادة تدوير المواد والنفايات وسائل بيئية واقتصادية لمعالجة أنواع معينة من مجاري النفايات بشكل فعال ، مثل المعادن والمذيبات. يمكن إعادة تدوير المواد والنفايات داخل المنزل ، أو قد تقبل الأسواق الثانوية المواد القابلة لإعادة التدوير. يجب تقييم اختيار إعادة التدوير كبديل للنفايات مقابل الاعتبارات المالية والإطار التنظيمي والتكنولوجيا المتاحة لإعادة تدوير المواد.
اتجاه المستقبل
مع زيادة الطلب على منع التلوث وتسعى الصناعة إلى وسائل فعالة من حيث التكلفة لمعالجة الاستخدام الكيميائي والنفايات ، يجب على صناعة الإلكترونيات تقييم التقنيات والتقنيات الجديدة لتحسين طرق مناولة المواد الخطرة وتوليد النفايات. تم استبدال نهج نهاية الأنبوب بتصميم لتقنيات البيئة ، حيث يتم معالجة القضايا البيئية على مدار دورة الحياة الكاملة للمنتج ، بما في ذلك: الحفاظ على المواد ؛ عمليات التصنيع الفعالة ؛ استخدام مواد أكثر صداقة للبيئة ؛ إعادة تدوير وتجديد واستخلاص نفايات المنتجات ؛ ومجموعة من التقنيات الأخرى التي ستضمن تأثيرًا بيئيًا أقل لصناعة الإلكترونيات. أحد الأمثلة على ذلك هو الكمية الكبيرة من المياه المستخدمة في العديد من خطوات الشطف والمعالجة الأخرى في صناعة الإلكترونيات الدقيقة. في المناطق الفقيرة بالمياه ، يجبر هذا الصناعة على إيجاد بدائل. ومع ذلك ، فمن الضروري التأكد من أن البديل (مثل المذيبات) لا يخلق مشاكل بيئية إضافية.
كمثال على الاتجاهات المستقبلية في عملية برنامج العمل والميزانية وثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يقدم الجدول 4 بدائل مختلفة لخلق ممارسات أكثر سلامة بيئياً ومنع التلوث. تم تحديد الاحتياجات والنهج ذات الأولوية.
الجدول 4. مصفوفة الاحتياجات ذات الأولوية
الحاجة ذات الأولوية (تناقص |
الرسالة |
المهام المختارة |
استخدام أكثر كفاءة ، |
إطالة عمر التحليل الكهربائي و |
البحث لتوسيع الحمامات. |
تقليل المخلفات الصلبة المتولدة |
تطوير وتعزيز |
تطوير البنية التحتية ل |
إنشاء مورد أفضل |
الترويج للمورد ، |
تطوير نموذج خطير |
قلل من تأثير |
تقليل استخدام لحام الرصاص عندما |
قم بتغيير المواصفات لقبولها |
استخدام العمليات المضافة |
تطوير مبسط ، |
التعاون في مشاريع |
القضاء على مسحة ثقب في PWB |
تطوير راتنجات لا تشويه أو |
التحقيق في البديل |
تقليل استهلاك المياه |
تطوير استخدام المياه |
تعديل المواصفات لتقليل |
المصدر: MCC 1994.