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CN115348891A - 膜蒸馏器及其操作方法 - Google Patents

膜蒸馏器及其操作方法 Download PDF

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CN115348891A
CN115348891A CN202080096275.3A CN202080096275A CN115348891A CN 115348891 A CN115348891 A CN 115348891A CN 202080096275 A CN202080096275 A CN 202080096275A CN 115348891 A CN115348891 A CN 115348891A
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Abstract

一种空气通道膜蒸馏器(1)包括热表面(12)、冷却区段(20)、和疏水膜(30)。该热表面和该疏水膜限定了密封的蒸发通道(40)。该冷却区段的表面(22)和该疏水膜限定了密封的冷凝通道(50)。供水管(42)连接至该蒸发通道。排水管(46)连接至该蒸发通道。净化水排出管(56)连接至该冷凝通道。该冷却区段的表面的温度低于该蒸发通道中的水的温度。用于惰性气体的气体供应装置(60)包括加热器(62)。气体管道系统(64)被布置为通向该冷凝通道的气体入口(55)以使得能够用该惰性气体来冲洗至少该冷凝通道。

Description

膜蒸馏器及其操作方法
技术领域
本技术总体上涉及用于生产洁净水的装置和方法、尤其涉及膜蒸馏器和膜蒸馏器的操作方法。
背景技术
在半导体生产中，将晶圆在生产线上的一系列级中进行处理。在生产线的某些位置，包括清洗步骤以用超纯水来清洁晶圆。
期望允许晶圆上的结构越来越小，以采用更快、更便宜且节能的电子器件解决方案。然而，应用较小线宽的晶圆电子器件也需要更有效的清洗，因为甚至非常小的污染物也可能导致电路故障，例如短路。满足此类期望的标准方法是使用越来越多的超纯水来进行清洗。大量的水已经成为半导体工业中的问题，尤其需要生产大量的超纯水，而且在处置大量用过的清洗水方面也是问题。已用于清洗目的的水可能含有有害物质，并且应以适当的方式进行对待。
典型地，已经使用不同种类的过滤器和去离子设备来生产这些大量的清洗水。在典型的情况下，在洁净室生产区附近设置大型中央超纯水生产单元，并且所生产的水通过管道输送至进行清洗的场所。
当进行较小线宽的半导体生产时，存在提供适当清洗和处置大水量的问题。
在已公开的美国专利申请US 2017/023239 A1中，披露了一种用于使蒸馏设备中的膜壁再生的方法。蒸馏设备具有多个蒸发级和冷凝级。每个蒸发级和冷凝级都有引导液体的流动通道。流动通道由可透蒸气且不透液体的膜壁限定，其中源自液体的蒸气穿过膜壁。将液体从流动通道中去除。去除液体之后，膜壁两侧被气体气氛环绕，但仍被液体润湿。该液体是通过调节膜壁周围的气体气氛以使气体气氛中的液体的分压低于将膜壁润湿的液体的蒸气压来去除。然而，如此产生的水的纯度通常不足以用于例如半导体工业。
发明内容
本技术的一般目的是提供可以在允许使用更少量水的半导体生产线中提供用于清洗目的的净化水的方法和装置。
上述目的通过根据独立权利要求的方法和设备来实现。优选实施方案在从属权利要求中进行了限定。
一般来说，在第一方面，一种空气通道膜蒸馏器包括热表面、冷却区段、和疏水膜。该疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm、并且最优选地小于100nm的孔隙。该热表面相对于该疏水膜机械地布置成通过密封的蒸发通道隔开。该冷却区段的表面相对于该疏水膜机械地布置成通过密封的冷凝通道隔开。供水管连接至该蒸发通道的进水口。排水管连接至该蒸发通道的出水口。净化水排出管连接至该冷凝通道的出水口。冷却器件被布置用于将冷却区段的表面冷却至低于蒸发通道中的水温的温度。该空气通道膜蒸馏器进一步包括用于惰性气体的气体供应装置。气体供应装置包括被布置用于加热惰性气体的加热器。气体管道系统连接至气体供应装置并且被布置为通向冷凝通道的气体入口以使得能够用惰性气体来冲洗至少冷凝通道。
在第二方面，根据第一方面的空气通道膜蒸馏器在半导体生产设施中的用途。
在第三方面，一种用于操作空气通道膜蒸馏器的方法包括在净化水生产时间段期间向蒸发通道提供水。在净化水生产时间段期间将冷凝通道冷却至低于该水的温度。该蒸发通道通过疏水膜与所述冷凝通道隔开，该疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm、并且最优选地小于100nm的孔隙。水蒸气由此从蒸发通道穿过疏水膜到达冷凝通道。在净化水生产时间段期间，排出在冷凝通道中冷凝的水。该方法进一步包括加热惰性气体。在结束净化水生产时间段后，将经加热的惰性气体流送穿过至少冷凝通道。由此去除任何剩余的水。在净化水生产时间段的下一瞬间之前停止加热和流送。
所提出的技术的一个优点是允许在与使用地点直接连接的场所生产净化水、并且可以及时地按需生产。当阅读具体实施方案时，将理解其他优点。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解本发明及其进一步的目的和优点，在附图中：
图1A至图1B示意性地展示了空气通道膜蒸馏的基本理念；
图2示意性地展示了空气通道膜蒸馏器的实施例；
图3示意性地展示了热惰性气体被引入冷凝通道中；
图4示意性地展示了冷却器件的实施例；
图5示意性地展示了冷却器件的另外的实施例；
图6示意性地展示了加热块的实施例；
图7是用于操作空气通道膜蒸馏器的方法的实施例的步骤的流程图；
图8示意性地展示了具有多个蒸发通道和冷凝通道的空气通道膜蒸馏器的实施例；
图9示意性地展示了具有多个蒸发通道和冷凝通道的空气通道膜蒸馏器的另一实施例；
图10A示意性地展示了基于聚合物框架和板的堆叠体的空气通道膜蒸馏器的实施例；
图10B至图10G示意性地展示了图10A的实施例的各个聚合物框架和板；
图11示意性地展示了蒸发通道和冷凝通道中的压力传感器；
图12是分别示意性展示与完全可操作的、阻塞的和损坏的疏水膜接触的体积的压力时间演变的图；
图13示意性地展示了空气通道膜蒸馏器中水的再循环；并且
图14示意性地展示了半导体生产设施中水的再利用。
具体实施方式
在所有附图中，相同的附图标记用于相似或对应的要素。
为了更好地理解所提出的技术，首先简要地概述使用水来进行清洁的新概念会是有用的。
如上所述，现有技术半导体生产的总体趋势是提供较大的净化水供应装置。由于在洁净室环境中不便具有这些装置，因此必须使用相对长的管道来将水输送至清洗场所。
现在所理解的是，净化水的实际储存和运输会产生污染。已经在储箱中储存了一段时间的净化水相对快地变得较不纯净，这仅仅是由于储箱本身的污染。同样，无论管道的特性或材料如何，在管道中输送净化水时，水的纯度都会迅速降低。当然，一些精心挑选的材料会降低污染速率，但总会有一定程度的污染。
因此，备选途径是在即将使用净化水的场所的绝对附近提供新鲜生产的净化水，并且还是以与生产线清洗步骤相符的数量和时间来提供。这使得要向清洗工序提供纯度高得多的净化水，这已经证明显著地减少了所需的清洗水量。因此，通过提供极高的纯度，可以显著地减少用于清洗的水量。
然而，这种途径依赖于在特定时刻在特定地点提供特定量的新鲜生产的净化水。由于清洗在生产线的洁净室区域内进行，因此如果净化水生产单元本身也可以设置在洁净室区域内则是有益的。这对有用的技术施加了一些限制。
这样，膜蒸馏器长期以来一直已知用于净化水。由于与其他替代方案相比，典型的装置体积庞大且相对缓慢，因此它们迄今尚未在任何较大程度上用于为半导体行业生产净化水。然而，根据上述替代性途径，如果净化水的供应在地点和时间上相匹配，则可以将每个清洗步骤的净化水量保持为少量。现有技术的膜蒸馏器通常以连续运行模式使用。然而，在本申请中，需要间歇地提供超纯水，其间具有相对长的不活动期。然而，今天的膜蒸馏器通常启动速度缓慢、并且可能需要进行一些内部漂洗，然后才能用于主动生产。因此，一些改进将是有益的。这些改进是由这里提出的技术理念提供的。
为了理解空气通道膜蒸馏器的细节，首先结合图1A和图1B呈现了主要的操作理念。空气通道膜蒸馏器1基本上包括两个通道，即一个蒸发通道40和一个冷凝通道50。这些通道被疏水膜30隔开。疏水膜30具有直径典型地小于1μm的孔隙(4)。较小的孔隙通常在纯度方面提供更好的结果，但同时会降低生产速度。因此，从纯度品质的角度来看，优选的孔隙的直径为小于500nm、并且最优选地小于100nm。
将经加热的水供应到蒸发通道40中。孔隙4的大小小到足以抑制水直接流到冷凝通道50。参见图1B，温水2由于孔隙4上的表面张力而不会进入孔隙4中。然而，温水的表面发生水蒸气3的蒸发，并且该蒸发的水蒸气3不受任何表面张力的阻碍，因此可以穿过孔隙4。当水蒸气3进入冷凝通道50中时，它将经历冷表面、例如冷却区段20的表面22。结果是水在表面22上再冷凝成冷凝水5。当冷凝水5的量变得足够大时，净化水液滴形成并穿过冷凝通道50落下而离开膜蒸馏器。这是根据大多数现有技术的空气通道膜蒸馏器。
当现有技术的空气通道膜蒸馏器的水生产时间段结束时，停止提供热水并且蒸发的水蒸气3不再穿过孔隙输送。净化水的生产停止。然而，一定量的冷凝水仍可能粘在表面22上。如果允许该冷凝水保持与表面22接触，则污染物将从表面22溶解到水5中。当空气通道膜蒸馏器1再次启动时，被污染的水作为起始水提供。这可以通过漂洗或通过简单地丢弃首先生产的水量来解决。然而，这样的工序会减慢启动时间并增加废水量。
根据这里呈现的技术，提出了避免这些缺点的手段。在图2中，示意性地展示了空气通道膜蒸馏器1的实施例。空气通道膜蒸馏器1包括加热块10、冷却区段20、和疏水膜30。与上述类似，疏水膜30包括直径小于1μm、优选地小于500nm、最优选地小于100nm的孔隙4。加热块10的热表面12相对于疏水膜30机械地布置成通过密封的蒸发通道40隔开。冷却区段20的表面22相对于疏水膜30机械地布置成通过密封的冷凝通道50隔开。
供水管42连接至蒸发通道40的进水口44。排水管46连接至蒸发通道40的出水口48。净化水排出管56连接至冷凝通道50的出水口58。如下面将进一步讨论的，冷却区段20的表面22被布置为被冷却至低于蒸发通道40中的水的温度的温度。
在一些应用中，在操作期间，在冷凝通道50中可能存在过压积聚。这种过压将抵抗蒸发的水穿过孔隙4进入。因此，在优选的实施例中，冷凝通道50包括排气阀59。该排气阀仅允许在净化水生产时间段期间打开。
空气通道膜蒸馏器1进一步包括用于惰性气体70的气体供应装置60。惰性气体典型地是干燥的氮气或任何钝气。气体供应装置60包括被布置用于加热惰性气体70的加热器62。气体管道系统64通过惰性气体入口55连接在气体供应装置60与至少冷凝通道50之间。因此，气体管道系统64被布置成能够用惰性气体70来冲洗冷凝通道50。暖惰性气体70将使得冷凝通道50中的任何剩余的再冷凝水再次蒸发并跟随惰性气体70从空气通道膜蒸馏器1穿过冷凝通道50的气体出口57进入惰性气体排出管道装置68，由此防止污染物从表面22溶解。当再次开始生产净化水时，冷凝通道50准备好从一开始就直接提供最高品质的净化水。
在图3中，示意性地展示了刚刚结束净化水生产之后的空气通道膜蒸馏器1中的情况。热惰性气体6流送穿过冷凝通道50，从而实质上通过再蒸发去除任何剩余的水。一些热惰性气体6也确实渗透疏水膜30并穿过蒸发通道40排出。如下文将进一步讨论的，气体渗透的速率可能受到膜损坏和/或污染的影响，因此可以用于监测这些特征。
在特定的实施例中，也可以在蒸发通道40中进行用干燥惰性气体的冲洗。接着，气体管道系统64连接至蒸发通道40的气体入口45，并且惰性气体排出管道装置68也连接至蒸发通道40的气体入口47。这样的布置可以有益于辅助维持孔隙的操作效率。如果污染物卡在蒸发通道位置处的孔隙末端处，它们将阻止蒸发的水穿过孔隙的任何进一步输送，从而降低空气通道膜蒸馏器1的效率。污染物甚至可能在去除热水之后仍残留。当器件再次启动时，污染物将再次抑制孔隙的功能。通过穿过蒸发通道供应热气体，一些这样的污染物可以被蒸发并因此打开孔隙以进行下一次使用。
返回图2，器件的循环性能的行为优选地由控制器80进行。控制器80被布置用于在结束净化水生产时间段时控制气体供应装置60通过气体管道系统64来供应惰性气体70。控制器80还在开始净化水生产时间段之前控制气体供应装置60停止供应惰性气体70。
为了有效地干燥冷凝通道50，需要控制两个主要特性。惰性气体温度的升高将增大去除剩余水的速率。同样，增大的气体流也具有相同的效果。因此，可以控制这些途径中的任一种或两种，以便针对每种应用找到合适的条件。换言之，控制器80被布置用于控制由气体供应装置60供应的惰性气体70的气体流量和气体温度中的至少一个。
使用之后用热气体冲洗冷凝通道的主要目的是缩短新生产时间段开始时的启动时间。由于在现场及时且适量地提供净化水的一般途径取决于是否可获得快速启动，因此这种冲洗是有利的。
还存在其他手段来减少启动时间。当新的净化水生产时间段开始时，必须再次将热水引入蒸发通道中。优选地，热水的入口从下方进行、即穿过供水管42。蒸发通道从下方紧密地开始被填充，并且疏水膜30的下部立即开始按预期操作。从下方填充蒸发通道40确保整个蒸发通道40被填充而不截留显著的剩余气体体积。此外，可以在不将蒸发通道40暴露于任何过压的情况下进行这种完全填充。施加到疏水膜30的唯一压力来自蒸发通道40内的水压本身。因此，施加在疏水膜30上的机械力被最小化，由此将膜的弯曲最小化并且将膜上机械引起的损坏的风险最小化。
换言之，优选地，蒸发通道40的进水口44设置在蒸发通道40的下端处，并且蒸发通道40的出水口48设置在蒸发通道40的上端处。
也可以采取其他手段来进一步加快启动工序。参考图4，冷却器件24典型地被布置用于将冷却区段20的表面22冷却至低于蒸发通道中的水温的温度。在典型的布置中，冷却介质供应源90通过冷却器件24与冷却介质管25连接并通过冷却介质排出管28流出。冷却器件24由此被流送的冷却介质冷却，表面22也是如此。冷却介质可以是水，并且可以存在用于使冷却介质再循环的装置。然而，这些细节对于这里呈现的技术的其余部分来说并不是特别重要，因此不再进一步讨论。本领域技术人员认识到布置这种冷却装置的多种可能性。
冷却装置还可以优选地被设计为使得能够实现快速启动。图5展示了具有优选设计的冷却器件24的一个实施例。在此实施例中，冷却区段20包括面向冷凝通道50的聚合物膜23。因此，表面22是聚合物膜的与冷凝通道50接触的表面。冷却块29相对于聚合物膜23机械地布置成通过密封的冷却通道26隔开。冷却介质供应管25连接至冷却通道26的入口21。冷却介质排出管28连接至冷却通道26的出口27。
选择使用聚合物作为分隔冷却通道26和冷凝通道50的材料是基于聚合物是柔性的并且可以容易地承受微小的形状变化而不会断裂。并且，聚合物表面典型地可以关于附着力和光滑度等特性进行定制。由于表面22是发生水蒸气再冷凝的地方，因此优选地，可以相应地适配聚合物膜23的特性。为了具有高的冷却效率，优选的是具有聚合物薄膜23。由于聚合物典型地具有低导热能力，因此目前认为低于60μm的厚度是优选的。更优选地，使用小于40μm并且最优选地小于30μm的厚度。
并且，聚合物膜23的表面光滑度可以影响将水滴保持在表面22上的趋势。较光滑的表面通常会增加液滴沿冷凝通道向下流动的趋势，而较粗糙的表面将保持较大的液滴静止在表面22处。因此，面向冷凝通道50的表面22的表面粗糙度优选地小于30μm、更优选地小于10μm、并且最优选地小于5μm。表面粗糙度定义为在表面轮廓中测得的峰和谷的均方根(RMS)。
冷却介质由根据熟知的现有技术布置的冷却介质供应源90提供。优选地，冷却介质排出管重新连接到冷却介质供应源90，以使冷却介质再循环。
冷却介质的供应优选地与该装置的其余部分的操作周期同步。当净化水生产时间段结束并且要去除冷凝通道中剩余的再冷凝水时，优选的是不再冷却表面22。这容易通过停止冷却介质流经冷却通道26并排空冷却通道26来实现。接着，排空的冷却通道26还用作表面22与冷却块29之间的热绝缘体。然后可以在非操作时间段期间保持大块冷却块29的温度而不显著地影响表面22，于是可以使该表面达到更高的温度以帮助蒸发剩余的水。在开始新的净化水生产时间段时，冷却介质可以重新引入冷却通道26中、并且仅聚合物薄膜23必须被冷却。这减少了装置的启动时间。
在优选的实施例中，该同步操作由与用于热惰性气体控制的相同控制器管理。在这样的实施例中，冷却介质供应源90连接至冷却介质供应管25。控制器80接着进一步被布置用于在结束净化水生产时间段时停止供应任何冷却介质、并且开始下一个净化水生产时间段时开始供应冷却介质。
启动时间还受蒸发通道的构型的影响。加热块被设置为与蒸发通道接触，以辅助维持进入蒸发通道中的水的高温。在图6中，示意性地展示了加热块10的实施例。在此实施例中，加热块10在加热块10不面向任何蒸发通道的侧面通过绝缘层16进行隔热。在此实施例中，加热块10包括加热元件14。与蒸发通道40的接触部18有助于将水保持在高温，从而支持穿过疏水膜而蒸发。当净化水生产时间段结束时，蒸发通道40中的热水被排空，并且可以代替地暴露于热惰性气体。通过具有绝缘层16并且此外优选地还具有加热元件14，加热块10可以在非操作期间维持其高温。这种温度维持仅需要非常低的电量。当要开始新的净化水生产时间段时，加热块10已经处于操作温度，这有利于快速启动。
图7是用于操作空气通道膜蒸馏器的方法的实施例的步骤的流程图。该方法可以分为净化水生产时间段S10和待机时间段S20。如虚线箭头S30展示的，这些时间段典型地是重复的。在净化水生产时间段S10期间，在步骤S2中向蒸发通道提供水。在净化水生产时间段S10期间，在步骤S4中将冷凝通道冷却至低于该水的温度的温度。该蒸发通道通过疏水膜与所述冷凝通道隔开，该疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm、并且最优选地小于100nm的孔隙。因此，水蒸气从蒸发通道穿过疏水膜到达冷凝通道。在步骤S6中，在净化水生产时间段S10期间，排出在冷凝通道中冷凝的水。
在步骤S12中，加热惰性气体。在步骤S14中，在结束净化水生产时间段S20后，在步骤S14中将经加热的惰性气体流送穿过至少冷凝通道。由此，这实现了从中去除任何剩余的水。在下一个净化水生产时间段S20之前停止加热和流送。
在一个实施例中，流送经加热的惰性气体的步骤S14包括：使经加热的惰性气体流送穿过蒸发通道和冷凝通道。在优选的实施例中，经加热的惰性气体具有足以将蒸发通道中的污染物干馏的温度。
在优选的实施例中，冷却冷凝通道的步骤S4包括：将冷却介质流送穿过位于冷却块与聚合物膜之间的冷却通道，其中，所述聚合物膜的与冷却通道相反的表面面向冷凝通道。在进一步实施例中，将冷却介质穿过冷却通道的流送在结束所述净化水生产时间段时停止并且在开始下一个净化水生产时间段时开始。
在又一个实施例中，该方法包括以下进一步的步骤S13：在结束净化水生产时间段后排空冷却通道。
在一个实施例中，该方法包括以下进一步的步骤S15：在净化水生产时间段之间维持与蒸发通道接触的加热块的温度。
蒸发通道、冷凝通道和疏水膜的组合可以看作是设置在冷表面与热表面之间的蒸馏小室。这样的小室的容量取决于例如疏水膜的面积。然而，由于疏水膜非常薄，因此大面积疏水膜更容易弯曲和/或被损坏。代替地，为了增大容量，可以通过使用多个小室来增大总膜面积。
此外，这些小室的暖区和冷区也可以在这些小室之间共享，使得例如相同的冷却区段可以被两个相邻的小室使用。因此，在某些实施例中，将小室在交替的操作方向上布置可以是有利的。这意味着穿过疏水膜的水蒸气沿相反方向移动穿过相邻的疏水膜。
换言之，在优选的实施例中，空气通道膜蒸馏器包括所提供的并且被相应的疏水膜隔开的多个蒸发通道和多个冷凝通道。图8示意性地展示了这种设置的一个实施例。在此实施例中，以交替的方式设置了多个加热块10和多个冷却区段20。换言之，在每对冷却区段20之间设置一个加热块10，并且在每对加热块10之间设置一个冷却区段20。在每个相邻的冷却区段20与加热块10之间，设置了疏水膜30。这创建了蒸发通道40和冷凝通道50。因此在每个冷却区段20的每一侧都有冷凝通道50，并且在每个加热块10的每一侧都有蒸发通道40，除了末端通道之外。这种设置有效地利用所提供的热量和冷量。
在图9中，示出了另一实施例，其也使用空气通道膜蒸馏器包括由相应的疏水膜间隔开的多个蒸发通道和多个冷凝通道的设置。该实施例依赖于：提供到蒸发通道中的水被预加热并且足够热到能穿过疏水膜30的孔隙获得期望的蒸发。然后移除加热块10，除了在端部的加热块之外，并且代替地，热表面12由相邻小室的疏水膜30构成。换言之，蒸发通道40由面向两个不同的冷却块20的两个疏水膜30限定。然后，蒸发腔室40一侧的疏水膜30用作蒸发腔室40相对侧的疏水膜30的热表面。可选地，可以提供外部加热块10A，其用于在水进入蒸发通道40之前加热水。
空气通道膜蒸馏器的机械结构可以以许多不同的方式来设计。目前一种优选的途径是通过使用薄聚合物框架和/或板来提供不同的通道、箔和膜。这样的实施例在图10A至图10G中示意性地展示。
在图10A中，从侧面展示了该组件。不同的聚合物框架和/或板71-76被堆叠并且彼此密封。每个不同的聚合物框架和/或板71-76都有其自己的用途，这将在下文进一步解释。通过聚合物框架和/或板71-76的堆叠提供了热水的入口42和出口46、冷却介质的入口25和出口28、净化水的入口和出口56、热惰性气体的入口64和出口68、以及排气口59。端部聚合物板70关闭不从该端部离开的所有其他入口或出口。聚合物框架和/或板71-76通过螺钉装置78穿过聚合物框架和/或板71-76而相互紧固。
在图10B中，展示了聚合物板71的垂直视图。入口和出口在此被示为聚合物板71中的孔洞。此外，还提供了用于安装螺钉装置的孔洞77。加热元件14设置在聚合物板71中。聚合物板71的表面构成加热块10的热表面12。
在图10C中，展示了聚合物框架72的垂直视图。入口和出口在此被示为聚合物框架72中的孔洞。框架中间中的孔洞构成蒸发通道40。蒸发通道40与入口42和出口46之间也存在连接。因此，穿过入口42进入的热水可以流到蒸发通道40中并填满它。当水位达到顶部时，热水可以穿过出口46流出。
在图10D中，展示了聚合物框架73的垂直视图。入口和出口在此被示为聚合物框架73中的孔洞。该聚合物框架73固持疏水膜30。疏水膜30优选地朝向聚合物框架73焊接。
在图10E中，展示了聚合物框架74的垂直视图。入口和出口在此被示为聚合物框架74中的孔洞。框架中间中的孔洞构成冷凝通道50。冷凝通道50与净化水排出管56之间存在连接。在当前实施例中，该管还用作惰性气体排出管道装置68。在冷凝通道50与气体管道系统64之间也存在连接。在当前实施例中，该管还用于连接排气阀59。
在图10F中，展示了聚合物板75的垂直视图。入口和出口在此被示为聚合物板75中的孔洞。此外，还提供了用于安装螺钉装置的孔洞77。聚合物板75的表面构成限定冷却通道的聚合物薄膜23。如上所述，旨在面向冷凝通道的表面应尽可能平滑，而旨在面向冷却通道的表面可以较粗糙。
在图10G中，展示了聚合物框架76的垂直视图。入口和出口在此被示为聚合物框架76中的孔洞。框架中间中的孔洞构成冷却通道26。冷却通道26与冷却介质供应管25和冷却介质排出管28之间存在连接。
通过将聚合物框架和/或板71-76以适当的顺序堆叠并将聚合物框架和/或板71-76彼此密封，可以形成蒸发通道40、冷凝通道50、和冷却通道26。通过在聚合物框架和/或板71-76中使用在表面中提供一些弹性的聚合物，聚合物框架和/或板71-76可以彼此密封而无需使用任何额外的密封。替代性地，可以在聚合物框架和/或板71-76之间使用密封件。
在测试器件中，已经使用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为框架/板聚合物，并取得了优异的效果。框架相互之间形成了紧密的密封，同时框架设法以基本不变形的方式维持膜和聚合物膜。
在优选的实施例中，将定距管穿过孔洞77插入以安装螺钉装置。这种管的长度应精确地对应于聚合物框架和/或板71-76的厚度之和。通过这样的定距管来紧固聚合物框架和/或板71-76的堆叠将确保聚合物框架和/或板71-76彼此牢固地固持而不存在任何导致变形和/或泄漏风险的过大的力。
换言之，在一个实施例中，在聚合物框架和/或板的堆叠体中设置了蒸发通道、疏水膜、热表面、冷却区段、和冷凝通道。
疏水膜的条件对于净化操作的效率很重要。孔隙可能被热水中的污染物堵塞，从而降低净化效率。水中的颗粒或机械磨损也可能导致裂缝或较大的孔洞。这样的损坏可能危及整个净化过程。
在一个实施例中，可以使用惰性气体装置来实现此类故障的指示。图11示意性地示出了空气通道膜蒸馏器的部分实施例，其中蒸发侧压力传感器41和冷凝侧压力传感器51分别设置在蒸发通道40和冷凝通道50中。替代性地，蒸发侧压力传感器41和/或冷凝侧压力传感器51可以分别设置在与蒸发通道40和冷凝通道50具有相同压力的体积中。换言之，蒸发侧压力传感器41和/或冷凝侧压力传感器51可以设置在气体流通体积中。
因此，可以监测疏水膜30上的压力差。当在水净化操作时间段结束时热的惰性气体流经至少冷凝通道时，一定压力的气体被提供至冷凝通道。一些气体将穿过疏水膜30进入蒸发腔室中，由此增大蒸发腔室中的压力。对于完全起作用的疏水膜30，很容易计算或测量这样的回流气体流。如果停止向冷凝通道供应气体，回流气体流还会减小冷凝通道内的压力。通过监测疏水膜30上的各个压力或压力差，将发现某种时间演变。在图12中，曲线200示意性地展示了完全可操作的疏水膜30上的压力差的可能时间演变。
如果疏水膜30的孔隙被堵塞，则穿过疏水膜30的气体流也将减少，因此，压力差的时间演变将改变。这样的情况可以形成一条曲线，例如图12的图中的曲线204。
如果疏水膜30中存在裂缝或大的孔洞，则穿过疏水膜30的气体流反而增加。在这样的情况下，压力差的时间演变也将改变。这样的情况可以形成一条曲线，例如图12的图中的曲线202。
因此，可以使用疏水膜30上的压力差随时间演变的行为来区分完全起作用的疏水膜30、具有被显著堵塞的孔隙的疏水膜30、和被损坏的疏水膜30。
还可以仅使用一个压力传感器来进行类似的评估。如果将压力传感器设置成与冷凝通道接触，则可以以相同方式来绘制压力随时间减小，并且可以分析疏水膜的任何故障。如果将单一压力传感器设置成与蒸发腔室接触，则时间演变将改为显示压力增大。然而，这样的时间演变也可以用于评估疏水膜的状态。
因此，用于操作空气通道膜蒸馏器的方法的一个实施例包括以下进一步的步骤：在提供经加热的惰性气体期间测量蒸发通道中的压力和/或冷凝通道中的压力。
因此，在一个实施例中，蒸发侧压力传感器41和/或冷凝侧压力传感器51连接至控制器，优选地是与用于热惰性气体控制的为同一控制器。该控制器被布置成随时间跟踪与疏水膜接触的体积中的压力。
因此，用于操作空气通道膜蒸馏器的方法的一个实施例包括以下进一步的步骤：获得与疏水膜接触的体积中的压力和/或所述疏水膜上的压力差；随时间跟随该压力和/或压力差；以及基于该疏水膜上的压力或压力差的时间评估结果来分析该疏水膜的状态。
正如上面进一步提及的，一些可能阻塞孔隙的污染物还可以通过用热惰性气体冲刷蒸发通道而蒸发。因此，这种冲刷可以根据疏水膜的状态来进行，尤其在压力时间演变的分析表明存在堵塞的孔隙时可以进行。因此，用于操作空气通道膜蒸馏器的方法的一个实施例包括以下进一步的步骤：根据疏水膜状态来控制加热惰性气体和将经加热的惰性气体流送的步骤。
空气通道膜蒸馏的一个普遍优点在于，即使是从严重污染的进水中，也可以通过一步法来获得非常高品质的净化水。污染水平的限制典型地由污染物堵塞孔隙从而降低净化效率的概率来设定。为了避免孔隙堵塞，至少在一定程度上，在蒸发通道内进行一些热水流送是有利的。然而，在许多情况下，离开蒸发通道的热水通常仍然足够洁净而能再次用作进水。因此，可以再使用排水管中的水以再次重新进入蒸发通道中。这样做的一个优点是排出管中的水已经被加热，并且在流经蒸发通道期间的任何温度损失典型地仅需少的能量需求容易地再生。
图13示意性地展示了这一点。空气通道膜蒸馏器(ACMD)1具有供水管42、净化水排出管56、和排水管46。来自排水管46的水进入泄放装置32。在泄放装置32中，来自排水管46的一部分水作为废水39穿过废水出口34去除。剩余部分(通常为主要部分)循环回到供水管42。为了补偿水的泄放和所产生的净化水，通过加水管36来添加新的水38。废水39可包含相对高程度的污染物，并且可以使用不同种类的有害物质工艺来确保该废水的安全处理。然而，这样的过程超出了本理念的范围。
换言之，在一个实施例中，排水管46连接至供水管42，以将从蒸发通道40排出的水的至少一部分再循环。在进一步实施例中，排水管46包括泄放装置34，该泄放装置被布置用于去除从蒸发通道40排出的水的一部分39。然后，供水管42包括加水管36，该加水管被布置用于将新水38添加到空气通道膜蒸馏器1中。
在用于操作AMCD的方法的一个实施例中，该方法包括以下进一步的步骤：使从蒸发通道排出的至少一部分水再循环以便再次供应至蒸发通道。在进一步实施例中，该方法包括以下进一步的步骤：去除从蒸发通道排出的要被丢弃的部分水，并且将新水添加到蒸发通道中。
本技术理念是基于以下假设：本空气通道膜蒸馏器应能够在半导体生产设施中使用。它的优点在于，能够在半导体生产中的清洗场所以适合清洗要求的量和特定时间来提供净化水。
已经用于清洗半导体产品的水确实包含不同种类的污染物和颗粒。然而，污染物的总体水平通常仍然相对低。因此，完全可以将已经在清洗步骤中使用过的水再用作净化过程的进水。来自清洗过程的污染物确实会进入ACMD，但会富集在从排水管中排出的水中，并最终被泄放装置去除。
图14示意性地展示了在半导体生产设施100中使用空气通道膜蒸馏器1的实施例。净化水83被提供穿过ACMD 1的净化水排出管56、并且进入生产级102的清洗工序。空气通道膜蒸馏器1与生产级102之间的输送距离优选地短，并且在特定时间并且以特定量按需生产净化水。用过的清洗水82离开生产级102并在清洗水管道81中被重新引导回到ACMD 1。在此实施例中，该水作为新水36重新进入净化过程、进入泄放装置32、然后被供水管42返回到ACMD 1。以此方式，大部分水在半导体设施100内再循环。此水的唯一需要用外部新鲜水来替代的部分是排出的废水，与今天的废水量相比，它的体积要小得多。
换言之，在一个实施例中，新水包括已经用于半导体生产中的清洗过程的水。
在用于操作AMCD的方法的一个实施例中，新水包括已经用于半导体生产中的清洗过程的水。
上述实施例应被理解为本发明的几个说明性实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对实施例进行各种修改、组合和改变。具体地，在技术上可能的情况下，可以将不同实施例中的不同部分解决方案以其他配置进行组合。然而，本发明的范围由所附权利要求限定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种空气通道膜蒸馏器(1)，包括：
热表面(12)；
冷却区段(20)；
疏水膜(30)，所述疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm并且最优选地小于100nm的孔隙；
其中，所述表面(12)相对于所述疏水膜(30)机械地布置成通过密封的蒸发通道(40)隔开；
其中，所述冷却区段(20)的表面(22)相对于所述疏水膜(30)机械地布置成通过密封的冷凝通道(50)隔开；
与所述蒸发通道(40)的进水口(44)连接的供水管(42)；
与所述蒸发通道(40)的出水口(48)连接的排水管(46)；
与所述冷凝通道(50)的出水口(58)连接的净化水排出管(56)；以及
冷却器件(24)，所述冷却器件被布置用于将所述冷却区段(20)的所述表面(22)冷却至低于所述蒸发通道(40)中的水温的温度，
其特征为，
用于惰性气体(70)的气体供应装置(60)；
所述气体供应装置(60)包括被布置用于加热所述惰性气体(70)的加热器(62)；
气体管道系统(64)，所述气体管道系统连接至所述气体供应装置(60)并且被布置为通向所述冷凝通道(50)的气体入口(55)以使得能够用所述惰性气体(70)来冲洗至少所述冷凝通道(50)；以及
控制器(80)，所述控制器(80)被布置用于在结束净化水生产时间段时控制所述气体供应装置(60)通过所述气体管道系统(64)来供应所述惰性气体(70)、并且在开始净化水生产时间段之前控制所述气体供应装置(60)停止供应所述惰性气体(70)。
2.根据权利要求1所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，包括所述热表面(12)的加热块(10)。
3.根据权利要求1或2所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述气体管道系统(64)进一步连接至所述蒸发通道(40)的气体入口(45)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述控制器(80)被布置用于控制由所述气体供应装置(60)供应的所述惰性气体(70)的气体流量和气体温度中的至少一个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述蒸发通道(40)的所述进水口(44)设置在所述蒸发通道(40)的下端处，并且所述蒸发通道(40)的所述出水口(48)设置在所述蒸发通道(40)的上端处。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述冷却区段(20)包括：
面向所述冷凝通道(50)的聚合物膜(23)，
冷却块(29)，所述冷却块相对于所述聚合物膜(23)机械地布置成通过密封的冷却通道(26)隔开，
连接至所述冷却通道(26)的入口(21)的冷却介质供应管(25)；
连接至所述冷却通道(26)的出口(27)的冷却介质排出管(28)。
7.根据权利要求6所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述聚合物膜(23)的面向所述冷凝通道(50)的表面的表面粗糙度小于30μm。
8.根据权利要求6或7所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述聚合物膜(23)的厚度低于60μm、优选地低于40μm、并且最优选地低于30μm。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，连接至冷却介质供应管(25)的冷却介质供应源(90)，并且其中，所述控制器(80)进一步被布置用于在结束净化水生产时间段时停止供应任何冷却介质、并且在开始下一个所述净化水生产时间段时开始供应冷却介质。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述加热块(10)是绝热的。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述加热块(10)包括加热元件(14)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述冷凝通道(50)包括排气阀(59)，所述排气阀仅在净化水生产时间段期间被允许打开。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述空气通道膜蒸馏器包括被相应的疏水膜(30)隔开的多个蒸发通道(40)和多个冷凝通道(50)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述蒸发通道(40)、所述疏水膜(30)、所述热表面(12)、所述冷却区段(20)和所述冷凝通道(50)设置在聚合物框架和/或板(71-76)的堆叠体中。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，蒸发侧压力传感器(41)和冷凝侧压力传感器(51)中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，蒸发侧压力传感器(41)和冷凝侧压力传感器(51)中的所述至少一个连接至所述控制器(80)，其中，所述控制器(80)被布置为随时间跟踪与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述排水管(46)连接至所述供水管(42)，以将从所述蒸发通道(40)排出的水的至少一部分再循环。
18.根据权利要求17所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，
所述排水管(46)包括泄放装置(32)，所述泄放装置被布置用于去除从所述蒸发通道(40)排出的水的一部分(39)，并且
所述供水管(42)包括加水管(36)，所述加水管被布置用于将新水(38)添加到所述空气通道膜蒸馏器(1)中。
19.根据权利要求18所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，可连接至半导体设施(100)的生产级(102)的清洗水管道(81)，所述清洗水管道(81)连接至所述泄放装置(32)，由此使得所述新水能够包括已经用于半导体生产中的清洗过程的水。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的空气通道膜蒸馏器(1)在半导体生产设施(100)中的用途。
21.一种用于操作空气通道膜蒸馏器的方法，包括以下步骤：
-在净化水生产时间段(S10)期间向蒸发通道(40)提供(S2)水；
-在所述净化水生产时间段(S10)期间将冷凝通道(50)冷却(S4)至低于所述水的温度的温度；
所述蒸发通道(40)通过疏水膜(30)与所述冷凝通道(50)隔开，所述疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm、并且最优选地小于100nm的孔隙；
其中，水蒸气(3)从所述蒸发通道(40)穿过所述疏水膜(30)到达所述冷凝通道(50)；以及
-在所述净化水生产时间段(S10)期间将在所述冷凝通道(50)中冷凝的水排出(S6)，
其特征为以下进一步的步骤：
-加热(S12)惰性气体；以及
-在结束所述净化水生产时间段后，将所述经加热的惰性气体(6)流送(S13)穿过至少所述冷凝通道(50)，由此去除任何剩余的水；
在下一个所述净化水生产时间段之前停止所述加热(S12)和流送(S13)。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，流送(S13)所述经加热的惰性气体(6)的所述步骤包括：将所述经加热的惰性气体(6)流送穿过所述蒸发通道(40)和所述冷凝通道(50)。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述经加热的惰性气体(6)的温度足以将所述蒸发通道(40)中的污染物干馏。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其特征在于，冷却(S4)所述冷凝通道(50)的所述步骤包括：将冷却介质流送穿过位于冷却块(29)与聚合物膜(23)之间的冷却通道(26)，其中，所述聚合物膜(23)的与所述冷却通道(26)相反的表面(22)面向所述冷凝通道(50)。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述冷却介质穿过所述冷却通道(26)的所述流送在结束所述净化水生产时间段(S10)时停止并且在开始下一个所述净化水生产时间段(S10)时开始。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：在结束所述净化水生产时间段(S10)后排空(S13)所述冷却通道(26)。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：在净化水生产时间段之间维持与所述蒸发通道(40)接触的加热块(10)的温度(S15)。
28.根据权利要求21至27中任一项所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：在提供所述经加热的惰性气体(6)期间测量所述蒸发通道(40)中的压力和所述冷凝通道(50)中的压力中的至少一个。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：获得与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力和所述疏水膜(30)上的压力差中的至少一个；随时间跟踪与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力和所述疏水膜(30)上的压力差中的所述至少一个；以及基于与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力和所述疏水膜(30)上的压力差中的所述至少一个的时间评估结果来分析所述疏水膜(30)的状态。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：根据所述疏水膜状态来控制加热(S12)所述惰性气体和流送(S14)所述经加热的惰性气体(6)的所述步骤。
31.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：使从所述蒸发通道(40)排出的水的至少一部分再循环以再次供应至所述蒸发通道(40)。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：去除从所述蒸发通道(40)排出的要被丢弃的部分水(39)，并且将新水(38)添加到所述蒸发通道(40)中。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述新水(38)包括已经用于半导体生产中的清洗过程的水(82)。

Claims (33)

1.一种空气通道膜蒸馏器(1)，包括：
热表面(12)；
冷却区段(20)；
疏水膜(30)，所述疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm并且最优选地小于100nm的孔隙；
其中，所述表面(12)相对于所述疏水膜(30)机械地布置成通过密封的蒸发通道(40)隔开；
其中，所述冷却区段(20)的表面(22)相对于所述疏水膜(30)机械地布置成通过密封的冷凝通道(50)隔开；
与所述蒸发通道(40)的进水口(44)连接的供水管(42)；
与所述蒸发通道(40)的出水口(48)连接的排水管(46)；
与所述冷凝通道(50)的出水口(58)连接的净化水排出管(56)；以及
冷却器件(24)，所述冷却器件被布置用于将所述冷却区段(20)的所述表面(22)冷却至低于所述蒸发通道(40)中的水温的温度，
其特征为，
用于惰性气体(70)的气体供应装置(60)；
所述气体供应装置(60)包括被布置用于加热所述惰性气体(70)的加热器(62)；
气体管道系统(64)，所述气体管道系统连接至所述气体供应装置(60)并且被布置为通向所述冷凝通道(50)的气体入口(55)以使得能够用所述惰性气体(70)来冲洗至少所述冷凝通道(50)；以及
控制器(80)，所述控制器(80)被布置用于在结束净化水生产时间段时控制所述气体供应装置(60)通过所述气体管道系统(64)来供应所述惰性气体(70)、并且在开始净化水生产时间段之前控制所述气体供应装置(60)停止供应所述惰性气体(70)。
2.根据权利要求1所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，包括所述热表面(12)的加热块(10)。
3.根据权利要求1或2所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述气体管道系统(64)进一步连接至所述蒸发通道(40)的气体入口(45)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述控制器(80)被布置用于控制由所述气体供应装置(60)供应的所述惰性气体(70)的气体流量和气体温度中的至少一个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述蒸发通道(40)的所述进水口(44)设置在所述蒸发通道(40)的下端处，并且所述蒸发通道(40)的所述出水口(48)设置在所述蒸发通道(40)的上端处。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述冷却区段(20)包括：
面向所述冷凝通道(50)的聚合物膜(23)，
冷却块(29)，所述冷却块相对于所述聚合物膜(23)机械地布置成通过密封的冷却通道(26)隔开，
连接至所述冷却通道(26)的入口(21)的冷却介质供应管(25)；
连接至所述冷却通道(26)的出口(27)的冷却介质排出管(28)。
7.根据权利要求6所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述聚合物膜(23)的面向所述冷凝通道(50)的表面的表面粗糙度小于30μm。
8.根据权利要求6或7所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述聚合物膜(23)的厚度低于60μm、优选地低于40μm、并且最优选地低于30μm。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，连接至冷却介质供应管(25)的冷却介质供应源(90)，并且其中，所述控制器(80)进一步被布置用于在结束净化水生产时间段时停止供应任何冷却介质、并且在开始下一个所述净化水生产时间段时开始供应冷却介质。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述加热块(10)是绝热的。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述加热块(10)包括加热元件(14)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述冷凝通道(50)包括排气阀(59)，所述排气阀仅在净化水生产时间段期间被允许打开。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述空气通道膜蒸馏器包括被相应的疏水膜(30)隔开的多个蒸发通道(40)和多个冷凝通道(50)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述蒸发通道(40)、所述疏水膜(30)、所述热表面(12)、所述冷却区段(20)和所述冷凝通道(50)设置在聚合物框架和/或板(71-76)的堆叠体中。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，蒸发侧压力传感器(41)和冷凝侧压力传感器(51)中的至少一个。
16.根据权利要求12在从属于权利要求3时所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，蒸发侧压力传感器(41)和冷凝侧压力传感器(51)中的所述至少一个连接至所述控制器(80)，其中，所述控制器(80)被布置为随时间跟踪与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，所述排水管(46)连接至所述供水管(42)，以将从所述蒸发通道(40)排出的水的至少一部分再循环。
18.根据权利要求17所述的空气通道膜蒸馏器，其特征在于，
所述排水管(46)包括泄放装置(32)，所述泄放装置被布置用于去除从所述蒸发通道(40)排出的水的一部分(39)，并且
所述供水管(42)包括加水管(36)，所述加水管被布置用于将新水(38)添加到所述空气通道膜蒸馏器(1)中。
19.根据权利要求18所述的空气通道膜蒸馏器，其特征为，可连接至半导体设施(100)的生产级(102)的清洗水管道(81)，所述清洗水管道(81)连接至所述泄放装置(32)，由此使得所述新水能够包括已经用于半导体生产中的清洗过程的水。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的空气通道膜蒸馏器(1)在半导体生产设施(100)中的用途。
21.一种用于操作空气通道膜蒸馏器的方法，包括以下步骤：
-在净化水生产时间段(S10)期间向蒸发通道(40)提供(S2)水；
-在所述净化水生产时间段(S10)期间将冷凝通道(50)冷却(S4)至低于所述水的温度的温度；
所述蒸发通道(40)通过疏水膜(30)与所述冷凝通道(50)隔开，所述疏水膜具有直径小于1μm、优选地小于500nm、并且最优选地小于100nm的孔隙；
其中，水蒸气(3)从所述蒸发通道(40)穿过所述疏水膜(30)到达所述冷凝通道(50)；以及
-在所述净化水生产时间段(S10)期间将在所述冷凝通道(50)中冷凝的水排出(S6)，
其特征为以下进一步的步骤：
-加热(S12)惰性气体；以及
-在结束所述净化水生产时间段后，将所述经加热的惰性气体(6)流送(S13)穿过至少所述冷凝通道(50)，由此去除任何剩余的水；
在下一个所述净化水生产时间段之前停止所述加热(S12)和流送(S13)。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，流送(S13)所述经加热的惰性气体(6)的所述步骤包括：将所述经加热的惰性气体(6)流送穿过所述蒸发通道(40)和所述冷凝通道(50)。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述经加热的惰性气体(6)的温度足以将所述蒸发通道(40)中的污染物干馏。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其特征在于，冷却(S4)所述冷凝通道(50)的所述步骤包括：将冷却介质流送穿过位于冷却块(29)与聚合物膜(23)之间的冷却通道(26)，其中，所述聚合物膜(23)的与所述冷却通道(26)相反的表面(22)面向所述冷凝通道(50)。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述冷却介质穿过所述冷却通道(26)的所述流送在结束所述净化水生产时间段(S10)时停止并且在开始下一个所述净化水生产时间段(S10)时开始。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：在结束所述净化水生产时间段(S10)后排空(S13)所述冷却通道(26)。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：在净化水生产时间段之间维持与所述蒸发通道(40)接触的加热块(10)的温度(S15)。
28.根据权利要求21至27中任一项所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：在提供所述经加热的惰性气体(6)期间测量所述蒸发通道(40)中的压力和所述冷凝通道(50)中的压力中的至少一个。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：获得与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力和所述疏水膜(30)上的压力差中的至少一个；随时间跟踪与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力和所述疏水膜(30)上的压力差中的所述至少一个；以及基于与所述疏水膜(30)接触的体积中的压力和所述疏水膜(30)上的压力差中的所述至少一个的时间评估结果来分析所述疏水膜(30)的状态。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：根据所述疏水膜状态来控制加热(S12)所述惰性气体和流送(S14)所述经加热的惰性气体(6)的所述步骤。
31.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：使从所述蒸发通道(40)排出的水的至少一部分再循环以再次供应至所述蒸发通道(40)。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征为以下进一步的步骤：去除从所述蒸发通道(40)排出的要被丢弃的部分水(39)，并且将新水(38)添加到所述蒸发通道(40)中。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述新水(38)包括已经用于半导体生产中的清洗过程的水(82)。
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