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纯化水与超纯水的制备原理-2

2009/3/24

三.制备超纯水的方法

传统的纯水方法不能制备出超纯水，化学意义上纯水（液态的H2O）的理论电导率为18.3ΜΩ·cm.人们生产的纯水是达不道理论值的，但18ΜΩ·cm似乎是可以达到的，对于这种水，有的称为高纯水有的称为超纯水，目前还没有系统的定义。也没有划分等级界限，从商业观点看叫超纯水似乎比高纯水更好听一些。笔者以为还是看电导率指标更准确一些。

现在制备超纯水的方法是将各种纯化水的新技术科学地结合起来，不仅能生产超纯水。而且变得非常容易。自来水进去超纯水出来，非常方便。而且使用寿命也越来越长。

超纯水器制备超纯水的原理和步骤大体如下：

1.原水：可用自来水或普通蒸馏水或普通去离子水作原水。

2.机械过滤：通过砂芯滤板和纤维柱滤除机械杂质，如铁锈和其他悬浮物等。

3.活性炭过滤：活性炭是广谱吸附剂，可吸附气体成分，如水中的余氯等；吸附细菌和某些过渡金属等。氯气能损害反渗透膜，因此应力求除尽。

4.反渗透膜过滤：可滤除95%以上的电解质和大分子化合物，包括胶体微粒和病毒等。由于绝大多数离子的去除，使离子交换柱的使用寿命大大延长。

5.紫外线消解：借助于短波（180nm-254nm）紫外线照射分解水中的不易被活性炭吸附的小有机化合物，如甲醇、乙醇等，使其转变成CO2和水，以降低TOC的指标。

6.离子交换单元：已知混合离子交换床是除去水中离子的决定性手段。借助于多级混床获得超纯水也并不困难。但水的TOC指标主要来自树脂床。因此，高质量的离子交换树脂就成为成败的关键。所谓高质量的树脂，就是化学稳定性特别好，不分解，不含低聚物、单体和添加剂等的树脂。所谓“核工业级树脂”大概就属于这一类树脂。对树脂的要求是质量越高越好。可惜国内很少有人在这方面下工夫。满足于生产大路货。

7.0.2μm滤膜过滤，以除去水中的颗粒物到每毫升1个（小于0.2μm的）.经过上述各步骤处理后生产出来的水就是超纯水了。应能满足各种仪器分析，高纯分析，痕量分析等的要求，接近或达到电子级水的要求。

  

四.特殊的纯水：

    1.火力发电厂需要无硅的纯水，而硅在水中常常以水合二氧化硅（SiO2·H2O）的形式存在，属于非离子态，很难去掉。但是，水合二氧化硅也有微小的电离度，借助于加长离子交换床的长度，或在混合离子交换床中反复循环，仍然可以获得无硅的超纯水。用玻璃或石英蒸馏器是无法获得无硅水的，因为容器含硅。

    2.没有热源（即内毒素）的纯水，注射针剂用水要求没有热源。以免引起过敏反应。目前除去热源的最好的方法还是蒸馏法。也有除热源的吸附柱子。

    3.无氨的纯水，制取方法有二，其一蒸馏法，在水中预先加入不挥发酸，可以固定铵盐在原水中。其二是将纯水再过一次阳离子交换床过滤。需要说明的是，阴离子交换树脂有分解产生微量氨的可能，用混床去氨是不合适的。

4.无铁的水，已知铁是无处不在的，FeCl3的反对沸点仅为315℃，因此，很难用蒸馏法出去铁离子。如在原水中加入1滴磷酸则可达到此目的。当然，有了超纯水器也就不用这样除铁了。

  

五.从纯水的电导率估算水中离子的浓度水平：

超纯水的离子浓度极低，许多分析方法的灵敏度达不到。一般用户更是缺乏特殊的检测手段。有人[ 6]做过这方面的计算，可供参考：

  表4.几种电阻率不同的纯水的离子计算浓度

离子         去除率（%）         离子         去除率（%）         离子         去除率（%）        
Mn+2         96-99         SO4-2         90-99         NO3-         50-75        
Al3+         95-99         CO3-2         80-95         BO2-         30-50        
Ca2+         92-99         PO43+,HPO42- H2PO4-         90-99         微粒         99        
MG2+         92-99         F-         65-95         细菌         99        
Na+         75-95         HCO3-         80-95         有机物（分子量>300）         99        
K+         75-93         Cl-         80-95                        
NH4+         70-90         SiO2         75-90        
       
例如:电阻率为15MΩ的水,其钠,氯和硫酸根离子的总浓度为5.4μg/L,这样的杂质水平,应能满足各种痕量分析和高纯分析的要求.不必心存疑虑.在这种情况下也不要去测pH值,因为即使全部离子都是H+,也无法改变1个pH单位.不要庸人自扰。除非是电导仪或pH计出了毛病，才会有异常数据出现。正如在实验室用水的国家标准(GB6682-92)中指出的,对一、二级水不主张测量pH一样,超纯水就更难准确测量了。

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