高纯水(High purity water)是指25℃时
电导率小于0.1 μs/cm和残余含盐量小于0.3 mg/L,并去除了非电介质的微量
细菌、微生物、微粒等杂质的水。制备方法有
蒸馏、
膜分离、离子交换和
灭菌。主要用于电子和微电子工业,也用于食品、造纸、医药、电子、
核工业等行业。
水的
纯度通常是以水中所含杂质的相对含量来表示的。但当水的纯度达一定水平后,水中的杂质总量已很少了,个别杂质的浓度更低,有些已不易检出。在这种情况下,常用水的电导率(或
电阻率)来表示水的纯度。因为纯水中H+和OH-离子的浓度都是10-7 mol/L,其电导率很低,几乎不导电。而当水中含有某些杂质(如可溶性盐)时,由于杂质离子能导电,使其电导率迅速上升。因此水的电导率是与其纯度密切相关的。
高纯水是化学纯度极高的水,是指将水中的导电介质几乎全部去除,又将水中不离解的胶体物质、气体和
有机物均去除至很低程度的水,其中杂质的含量小于0.1 mg/L,电导率小于0.1 μS/cm, pH在6.8~7.0之间。人们制成的高纯水的纯度已经达到99.999999%,其中杂质含量低于0.01 mg/L。
源水→过滤→
活性炭过滤器(或有机大孔树脂吸附器)→反渗透器(或
电渗析器)→阳离子交换柱→阴离子交换柱→ 混合离子交换柱→有机物吸附柱→紫外灯杀菌器→
精密过滤器→高纯水。
高纯水的制备流程由预处理、
脱盐和后处理三部分组成,根据用水的要求,选择合适的工艺组合。
(3)后处理。主要是除去细菌、微颗粒,常用的方法有紫外杀菌、
臭氧杀菌、
超过滤、
微孔过滤等。
我国高纯水的国家标准将电子级水分为五个级别,相应标准为EW-I、EW-Ⅱ、EW-Ⅲ、EW-IV、EW-V,其中EW-I为最高级,它所要求的杂质控制指标如下:
电阻率在90%时间内达到18 MQ·cm(25℃),其余时间最小值为17 MQ·cm(25℃),大于0.5 μm的微粒数少于100个/mL,细菌个数最大值1个/mL,总
有机碳含量不大于50 μg/L,
二氧化硅总含量不大于2 μg/L,氯、钾、铝、铁、钙的含量均不大于0.5 μg/L,而铜、锌含量不大于0.2 μg/L。
近年来,随着
超大规模集成电路的发展,对水中
总有机碳(TOC)及
溶解氧(DO)也提出了更为严格的要求,如256 M或1 G位超大规模集成电路制造中,要求高纯水的溶解氧及总有机碳均小于2 μg/L或更低。
高纯水主要应用在电子和
微电子工业上,也用于食品、
造纸、
医药等行业。随着半导体器件由过去的单电路发展到集成电路,对水质的要求就越来越高。在半导体切片和研磨过程中,须用高纯水进行清洗,即使只有微粒尘埃杂质,也会影响产品质量。