高純水

水的純度通常是以水中所含雜質的相對含量來表示的。但當水的純度達一定水平后，水中的雜質總量已很少了，個別雜質的濃度更低，有些已不易檢出。在這種情況下，常用水的電導率（或電阻率）來表示水的純度。因為純水中H和OH離子的濃度都是10 mol/L，其電導率很低，幾乎不導電。而當水中含有某些雜質（如可溶性鹽）時，由於雜質離子能導電，使其電導率迅速上升。因此水的電導率是與其純度密切相關的。

高純水是化學純度極高的水，是指將水中的導電介質幾乎全部去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體和有機物均去除至很低程度的水，其中雜質的含量小於0.1mg/L，電導率小於0.1μS/cm，pH在6.8～7.0之間。人們製成的高純水的純度已經達到99.999999%，其中雜質含量低於0.01mg/L。

高純水主要指水的溫度為25℃時，電導率小於0.1us/cm,pH值為6.8-7.0及去除其他雜質和細菌的水。

高純水，是指將水中的導電介質幾乎全部去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體和有機物均去除至很低程度的水。高純水的含鹽量在0.3mg/L以下，電導率小於0.2μs/cm。

高純水製備的典型工藝流程如下：

源水→過濾→活性炭過濾器（或有機大孔樹脂吸附器）→反滲透器（或電滲析器）→陽離子交換柱→陰離子交換柱→混合離子交換柱→有機物吸附柱→紫外燈殺菌器→精密過濾器→高純水。

高純水的製備流程由預處理、脫鹽和后處理三部分組成，根據用水的要求，選擇合適的工藝組合。

（1）預處理。主要是除去懸浮物、有機物，常用的方法有砂濾、膜過濾、活性炭吸附等。

（2）脫鹽。主要是除去各種鹽類，常用的方法有電滲析、反滲透、離子交換等。

（3）后處理。主要是除去細菌、微顆粒，常用的方法有紫外殺菌、臭氧殺菌、超過濾、微孔過濾等。

在相同的操作電流下，隨著原水電導率的增加則EDI出水的電導率也增加。因為原水電導率低則離子的含量也低，同時低離子濃度使得在淡室中樹脂和膜的表面上形成的電勢梯度也大，這導致水的解離程度增強，極限電流增大，產生的H+和OH-的數量較多，使填充在淡室中的陰、陽離子交換樹脂的再生效果良好。

在原水的電導率為21.5μS/cm時，隨著操作電流的增大而EDI出水的電導率一直很小(0.1～0.05μS/cm)，這是因為原水電導率越小則水解離越劇烈，產生的H+和OH-也越多，樹脂電再生的效果就越好(使其保持良好的交換性能)。當操作電流繼續升高時，H+和OH-除用於再生樹脂外還用於負載電流，故淡室中的水解離程度繼續增大，使得離子交換與樹脂的再生逐漸達到平衡，產水電導率趨於穩定。因此，原水電導率是影響產水水質的最重要因素之一。當進水電導率較高時，隨著操作電流的增加其產水水質有所下降。以原水電導率為100μS/cm時的曲線為例，當操作電流從0逐漸增加到5A時EDI出水的電導率從0.17μS/cm上升到0.5μS/cm左右(水質有所下降)，其原因是在高鹽度下濃差極化較小、水解離作用弱，樹脂幾乎沒有獲得再生，此時離子交換起了主要作用，短時間內樹脂就被鹽離子所飽和，而這時樹脂主要起到增強離子遷移的作用。

無論進水含鹽量高或低，二級五段的EDI設備對其都有很好的脫鹽效果(脫鹽率>99%)，出水的電導率能夠達到高純水標準(電導率<1μS/cm)。

電導率(T.D.S)：水的導電性即水的電阻的倒數，通常用它來表示水的純凈度。

不同進水流量時EDI出水的電導率隨操作電流變化很小，這是因為在電路上，淡室中的溶液相與樹脂相是並聯關係，由於所填充的離子交換樹脂的導電能力遠高於電滲析產水，因此樹脂相電阻成為淡室電阻大小的決定因素。離子傳輸主要通過樹脂相進行，而在一定的淡水流量範圍內流量對樹脂相電阻影響很小，故膜堆總電流不發生明顯變化，產水電導率變化也很小，因此進水流量對水解離程度的影響很小。

醫院高純水設備出水水質與操作電壓密切相關。操作電壓過小則不足以在純水排出之前將離子從淡室移出，電滲析過程和樹脂電再生過程都比較微弱，此時主要進行的是離子交換過程。隨著操作電壓的增大則水解離程度增大、樹脂的再生效果好，使得淡水的電導率下降，當操作電壓增加到一定程度時離子交換過程與樹脂的再生過程達到了平衡，產水電導率進一步下降並趨於穩定。但操作電壓過大將引起過量的水電離和離子反擴散而降低產水水質。所以，建議EDI在適當的電壓下運行。

制定高純水標準中各項指標的主要依據有三個方面：一是微電子工藝對水質的要求；二是制水工藝的發展水平；三是水中雜質監測技術的現狀。

我國高純水的國家標準將電子級水分為五個級別，相應標準為EW-I、EW-Ⅱ、EW-Ⅲ、EW-IV、EW-V，其中EW-I為最高級，它所要求的雜質控制指標如下：電阻率在90%時間內達到18MQ·cm（25℃），其餘時間最小值為17MQ·cm（25℃），大於0.5μm的微粒數少於100個/mL，細菌個數最大值1個/mL，總有機碳含量不大於50μg/L，二氧化硅總含量不大於2μg/L，氯、鉀、鋁、鐵、鈣的含量均不大於0.5μg/L，而銅、鋅含量不大於0.2μg/L。

近年來，隨著超大規模集成電路的發展，對水中總有機碳(TOC)及溶解氧（DO）也提出了更為嚴格的要求，如256M或1G位超大規模集成電路製造中，要求高純水的溶解氧及總有機碳均小於2μg/L或更低。

高純水主要應用在電子和微電子工業上，也用於食品、造紙、醫藥等行業。隨著半導體器件由過去的單電路發展到集成電路，對水質的要求就越來越高。在半導體切片和研磨過程中，須用高純水進行清洗，即使只有微粒塵埃雜質，也會影響產品質量。