超純水:雜質含量極低的水-中文百科頻道

簡介

超純水廣泛應用于實驗室分析化學試驗、基因組學、蛋白質組學及細胞培養等生命科學研究中；在集成電路工業中，用于半導體原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制備和矽片氧化用的水汽源等。

此外，其他固态電子器件、厚膜和薄膜電路、印刷電路、真空管等的制作也都要使用超純水。其電阻率大于18MΩ*cm，或接近18.3MΩ*cm極限值。

超純水，是一般工藝很難達到的程度，采用預處理、反滲透技術、超純化處理以及後級處理四大步驟，多級過濾、高性能離子交換單元、超濾過濾器、紫外燈、除TOC裝置等多種處理方法，電阻率方可達18.25MΩ*cm。

它是美國科技界為了研制超純材料（半導體原件材料、納米精細陶瓷材料等）應用蒸餾、去離子化、反滲透技術或其它适當的超臨界精細技術生産出來的水，這種水中除了水分子外，幾乎沒有什麼雜質，更沒有細菌、病毒、含氯二惡英等有機物，當然也沒有人體所需的礦物質微量元素，一般不可直接飲用，對身體有害，會析出人體中很多離子。

基本概況

超純水是指下列雜質含量極低的水：

①無機電離雜質，如Ca、Mg、Na、K+、Fe、Fe、Mn、Al、HCO、CO、SO、Cl、NO、NO、SiO、PO等；

②有機物，如烷基苯磺酸、油、有機鐵、有機鋁以及其他碳氫化合物等；

③顆粒，如塵埃、氧化鐵、鋁、膠體矽等；

④微生物，如細菌、浮遊生物和藻類等；

⑤溶解氣體，如N、O、CO、HS等。超純水中電離雜質的含量用水的電阻率數值來衡量。理論上，純水中隻有H離子和OH離子參加導電。在25℃時超純水的電阻率為18.3（兆歐·厘米），一般約為15～18（兆歐·厘米）。

超純水中有機物含量由測定有機物碳含量而定，電子工業超純水中規定含量為50～200微克/升，并要求直徑大于1微米的顆粒性物質每1毫升内含量為1～2個，微生物每1毫升為0～10個。現代采用預處理、電滲析、紫外線殺菌、反滲透、離子交換、超濾和各種膜過濾技術等，使超純水的電阻率在25℃時達到18（兆歐·厘米）。

制備工藝

預處理

包括砂濾、多介質過濾、軟化、加氯、調節pH、活性碳過濾、脫氣等。過濾可除去1～20微米大小的顆粒，軟化和調節pH可防止反滲透膜結垢，加氯是殺菌。活性碳過濾是除去有機物和自由氯，脫氣是清除溶于水中的CO等。

脫鹽

包括電滲析、反滲透、離子交換。電滲析的原理是在外加直流電場作用下利用陽離子和陰離子交換膜對離子選擇性透過，脫鹽率可達95%以上。反滲透是滲透現象的逆過程，在濃溶液上加壓力，使溶劑從濃溶液一側通過半透膜向稀溶液一側反向滲透，脫鹽可達98%，并能除去99%的細菌顆粒和溶解在水中的有機物。

離子交換的原理是當水通過陽離子交換樹脂時，水中的陽離子被陽離子交換樹脂吸附，樹脂上可交換的陽離子如H離子被置換到水中，并和水中的陰離子結合成相應的無機酸。這種含有無機酸的水，當下一步通過陰離子交換樹脂層時，水中的陰離子被陰離子交換樹脂吸附。

精處理

精處理包括紫外線殺菌、終端膜過濾和超濾。紫外線殺菌是因生物體的核酸吸收紫外線光的能量而改變核酸自身結構，破壞核酸功能而使細菌死亡。殺菌最強的光譜波長為2600埃。各種膜過濾能除掉直徑大于0.2微米的顆粒，但對于清除有機物則不如反滲透和超濾有效。超濾是把各種選擇性的分子分離。在超濾過程中，水在壓力下流過一個卷式或中空纖維膜棒。膜孔徑在10～200埃範圍内，薄膜厚度為0.1～0.5微米，附在一個中孔的纖維棒内壁上，超濾能除去細菌和0.05微米的粒子。

工藝流程

預處理——複床混床——抛光樹脂；

預處理——反滲透——混床——抛光樹脂；

預處理——反滲透——CEDI膜塊——抛光樹脂；

傳統超純水制取設備工藝流程：原水—多介質過濾器—活性炭過濾器—一級除鹽—混床—超純水；

膜法超純水制取設備工藝流程：原水—超濾—反滲透—EDI—超純水；在膜法工藝中，超濾，微濾替代澄清，石英砂過濾器，活性炭過濾器，除去水中的懸浮物膠體和有機物，降低濁度，SDI，COD等，可以實現反滲透裝置對污水回用的安全，高效運行，以反滲透替代離子交換器脫鹽，進一步除去有機物，膠體，細菌等雜質，可以保證反滲透出水滿足EDI進水的要求，以EDI代替混床深度脫鹽，利用電而不是酸堿對樹脂再生，避免了二次污染。