纯度极高的水。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。超纯水是指下列杂质含量极低的水:①无机电离杂质,如 Ca、Mg、Na、K、Fe、Fe、Mn、Al、HCO婣、CO婣、SO嬄、Cl、NO娱、NO婣、SiO婣、PO等;②有机物,如烷基苯磺酸、油、有机铁、有机铝以及其他碳氢化合物等;③颗粒,如尘埃、氧化铁、铝、胶体硅等;④ 微生物 ,如**、浮游生物和藻类等;⑤溶解气体, 如N2、O2、CO2、H2S等。超纯水中电离杂质的含量用水的电阻率数值来衡量。理论上,纯水中只有H离子和OH离子参加导电。在25℃时超纯水的电阻率为 18.3(兆欧·厘米),一般约为15~18(兆欧·厘米)。
超纯水中有机物含量由测定有机物碳含量而定,电子工业超纯水中规定含量为50~200微克/升,并要求直径大于1微米的颗粒性物质每1毫升内含量为1~2个,微生物每1毫升为0~10个。现代采用预处理、 电渗析 、紫外线**、反渗透、离子交换、超滤和各种膜过滤技术等,使超纯水的电阻率在25℃时达到18(兆欧·厘米)。
依各种原水水质和用户要求的不同,超纯水的制备工艺大体可分为预
超纯水
处理、脱盐和精处理三步。
预处理 包括砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤、脱气等。过滤可除去 1~20微米大小的颗粒,软化和调节pH可防止 反渗透膜 结垢,加氯是**。活性碳过滤是除去有机物和自由氯,脱气是**溶于水中的CO2等。
脱盐 包括电渗析、反渗透、离子交换。电渗析的原理是在外加直流电场作用下利用阳离子和 阴离子交换膜 对离子选择性透过,脱盐率可达95%以上。反渗透是渗透现象的逆过程,在浓溶液上加压力,使 溶剂 从浓溶液一侧通过半透膜向稀溶液一侧反向渗透,脱盐可达98%,并能除去99%的**颗粒和溶解在水中的有机物。离子交换的原理是当水通过 阳离子交换树脂 时,水中的阳离子被阳离子交换树脂吸附,树脂上可交换的阳离子如H离子被置换到水中,并和水中的阴离子结合成相应的无机酸,如
超纯水
这种含有无机酸的水,当下一步通过 阴离子交换树脂 层时,水中的阴离子被阴离子交换树脂吸附。树脂上可交换的阴离子如OH离子被置换到水中,并与水中的H离子结合成水,即
超纯水
精处理 包括紫外线**、终端膜过滤和超滤。紫外线**是因生物体的核酸吸收紫外线光的能量而改变核酸自身结构,破坏核酸功能而使**死亡。***强的光谱波长为2600埃。各种膜过滤能除掉直径大于 0.2微米的颗粒,但对于**有机物则不如反渗透和超滤有效。超滤是把各种选择性的分子分离。在超滤过程中,水在压力下流过一个卷式或 中空纤维膜 棒。膜孔径在10~200埃范围内,薄膜厚度为0.1~0.5微米,附在一个中孔的纤维棒内壁上,超滤能除去**和0.05微米的粒子。