超纯水,是一般工艺很难达到的程度,采用预处理、反渗透技术、超纯化处理以及后级处理四大步骤,多级过滤、高性能离子交换单元、超滤过滤器、紫外灯、除TOC装置等多种处理方法,电阻率方可达18.25MΩ*cm
超纯水是美国科技界为了研制超纯材料(半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等)应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水,这种水中除了水分子(H20)外,几乎没有什么杂质,更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物,当然也没有人体所需的矿物质微量元素,一般不可直接饮用,对身体有害,会析出人体中很多离子
为什么超纯水要即刻使用而不宜储存
首先,我们需要先说明一下超纯水的特性!
我想,大家都会同意”水”是超机溶剂,所以即使是自来水中也会含有科学实验所不能忍受的千万种杂质,因此我们都会用最先进的技术来纯化水质,而造成一种极度人工与环境极不平衡的水,它的名字叫做”超纯水”,当这种水从纯水系统制造出来的瞬间,即刻开始与其接触的环境产生溶解反应,我们戏称这种水为 “ hungry water” , 它会从空气中吸收杂质,如悬浮粉尘,挥发性有机物VOC以及微生物等,它也会从容器中吸收化学溶出物来,包含有机或无机物在ppb的层级上。
还有,它又与空气中的二氧化碳发生变化,对已经纯化成超纯水的水而言,二氧化碳→碳酸所带来的酸硷变化就非常有趣了。
首先,空气中二氧化碳的浓度虽然不高,只有0.038%(380ppm),却能与水产生化学反应如下:
CO2(g)+H2O(l) <=>«H2CO3(l)
碳酸是一种弱酸(Ka1=4.3×10-7),但由于超纯水中已无任何主导性(dominant)的相对强酸,强碱,共轭酸,共轭硷的情况下,碳酸是唯一主导性性的弱酸,也是唯一[H+]离子的来源(请忽略掉H2O的解离)。
Ka1=[H+][HCO3] / [H2CO3]=4.3×10-7
如有需要,任何时间或地点,我们都可以模拟出二氧化碳→碳酸→碳酸根离子的现象,当超纯水开始曝露在大气下时,二氧化碳的溶解,就会无可避免的持续下去,这时,我们可以用电导率(conductivity)或pH的变化来监视这个过程(请参考附录1).
因为水中的离子浓度持续增加,所以电导率会持续升高(或电阻抗值持续下降),通常,在一小时之内,导电度会由0.055μS/cm (18.2Megohm_cm)升高到0.25μS/cm以上(下降至4Megohm_cm以下),过程中水中总离子浓度提高到4.5倍以上。
结论
从这个不可逆现象看来,超纯水最好能现场使用,任何方式的贮存及久放,除了会有容器本身造成的污染外,开放下(open air)的灰尘/挥发性有机物/微生物等污染及二氧化碳造成的电导率上升, pH下降是无法抗拒的。
最后,要注意的是,久存的超纯水,TOC(有机物)及微生物也都会有快速升高的隐忧,所以,建议当使用超纯水时,还是希望能够即刻使用最好!!
工艺流程
超纯水,目前的主要工艺流程
1.预处理----复床 ----混床---抛光树脂
2.预处理----反渗透---混床---抛光树脂
3.预处理----反渗透----CEDI膜块----抛光树脂
中国国家实验室分析用水标准
中国国家实验室分析用水标准(GB6682-92)《分析实验室用水规格和实验方法》:
指标名称 一级水 二级水 三级水
1级水>10MΩ;2级水>1MΩ;3级水>0.2MΩ
PH值范围(25℃) - - - - 5.0-7.5
比电阻MΩ.cm@25℃> 10 1 0.2
电导率(25℃)us/cm≤ 0.1 1 5
可氧化物[以O计]mg/L -- 0.08 0.40
吸光度(254nm,1cm光程)≤ 0.001 0.01 --
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