2 制备超纯水的方法

传统纯水方法不能制出超纯水, 化学意义上纯水(液态的H2O)的理论电导率为18.3MΩ·cm。人们生产的纯水达不到理论值, 但18MΩ·cm 似乎可以达到, 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, 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, 使生产超纯水变得非常容易。目前市售的超纯水器就是一个成功的例子。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(180～254nm)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。“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。

3 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。有人做过这方面的计算, 可供参考见下表：

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, 应能满足各种痕量分析和高纯分析的要求, 在这种情况下不必去测pH值, 因为即使全部离子都是H+, 也无法改变1个pH 单位, 除非是电导仪或pH计出了毛病, 才会有异常数据出现。正如国家标准(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。

基于反渗透加连续电渗析原理(简称CDI 或EDI)的换代超纯水器已上市。可制备18MΩ超纯匀, 并迅速取样检测。