纯水又称去离子水,是指以符合生活饮用水卫生标准的水为原水,通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法,制得的密封于容器内,且不含任何添加物,无色透明,可直接饮用的水,也可以称为纯净物、蒸馏水。超纯水是指电阻率达到10MΩ*cm(25℃)的水。常用于集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化用的水汽源等。此外,其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路、真空管等的制作也都要使用超纯水。目前制备纯水和超纯水最便利的方法是通过纯水/超纯水系统。
1.自然水中常见杂质
包括可溶性无机物、有机物、颗粒物、微生物、可溶性气体等。纯水/超纯水系统就是要尽可能彻底地去处这些杂质。
2.净化水质的主要工艺
目前常用净化水质的工艺方法有蒸馏法、反渗透渗出法、离子交换法、过滤法、吸附法、紫外氧化法等。同时我们可以将水的纯化过程大致分为3大步,前处理(出产出纯水),离子交换(可出产出18.2MΩ-cm超纯水)和后处理(出产出符合特殊要求的超纯水)。根据进水的水质和对出水水质的要求,确定每一步采用的方法工艺。
3.前处理
主要包括预处理单元和反渗透渗出(RO)单元,因为预处理后的水将通过反渗透渗出进行再一步的净化,所以一定要尽量去除对反渗透渗出膜有影响的杂质;主要包括大颗粒物质、余氯以及钙离子镁离子。在此要说明的一点是必需要根据进水水质的差异针对性地配备不同的处理单元。
反渗透渗出是使用一个高压泵对高浓度溶液提供比渗透渗出压差大的压力,水分子将被迫通过半透膜到低浓度的一边,反渗透渗出可以滤除90%-99%的包括无机离子在内的绝大多数污染物,由于它出众的纯化效率,反渗透渗出是水纯化系统的一个非常有效的技术,由于反渗透渗出能去除大部门的污物,所以它常常被用作为前道处理手段,能明显地延长去离子交换柱的使用时间。
4.后处理
主要根据客户的特殊要求出产出低有机物型、低热源型等的超纯水。针对不同要求有多种处理方式,如超滤过滤法用于去除热源,双波长紫外氧化法用于降低水中总有机碳(TOC),微滤去除细菌等。
5.离子交换
离子交换等于,水中的正离子与离子交换树脂中的H 离子交换,水中的负离子与离子交换树脂上的OH-离子交换,从而达到纯化水的目的。通过离子交换去除离子,理论上几乎能除去所有的离子物质,在25℃时,出水电阻率达到18.2MΩ-cm。经离子交换出水水质的高低主要取决于离子交换树脂的质量和交换柱内水与树脂的交换效率。
超滤(UF)薄膜则是一个分子筛,它以尺寸为基准,让溶液通过极细微的滤膜,以达到分离溶液中不同大小分子的目的,可将超纯水中的热源含量降至0.001EU/ml以下。双波长紫外氧化法可利用光氧化有机化合物,将超纯水中的总有机碳浓度降低至5ppb以下。