超純水,作為一種非常純凈的水,在眾多高科技領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。它幾乎不含任何雜質(zhì),包括礦物質(zhì)、微生物、有機(jī)物和溶解性氣體等。其制備過程極為復(fù)雜且精密,通常需要經(jīng)過多步的預(yù)處理、反滲透、離子交換和超濾等技術(shù)。在電子芯片制造中,超純水用于清洗硅片,哪怕是極其微小的雜質(zhì)顆粒都可能導(dǎo)致芯片短路或性能故障,所以超純水的高純度保障了芯片生產(chǎn)的良率和可靠性。這種非常純凈的特性也使其在制藥行業(yè)意義非凡,用于藥品的生產(chǎn)與配制,避免雜質(zhì)對藥物活性成分產(chǎn)生影響,確保藥品的質(zhì)量和安全性達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。離子交換樹脂常用于超純水制取,置換水中陰陽離子。廣東超純水配方技術(shù)
連接管道:采用耐酸堿的塑料管道(如 UPVC 或 PVDF)連接清洗水箱、清洗泵和反滲透膜組件,管道直徑根據(jù)流量計算確定,同時要保證連接牢固、無泄漏。化學(xué)藥劑,酸性清洗劑:如檸檬酸,純度不低于 99%,用于去除鈣、鎂等無機(jī)鹽垢。根據(jù)膜污染程度,將檸檬酸配制成 0.2% - 0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的溶液,例如,對于 5m3 的清洗水箱,需稱取 10 - 25kg 檸檬酸,先在少量水中溶解后再加入清洗水箱并補充水至規(guī)定體積。堿性清洗劑:可選用氫氧化鈉,純度不低于 96%,用于去除有機(jī)物和生物膜污染。配制成 0.1% - 0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氫氧化鈉溶液,操作方法同酸性清洗劑配制。氧化劑清洗劑:如過氧化氫(濃度為 30%)或次氯酸鈉(有效氯含量不低于 10%),用于處理生物膜和一些難以氧化的有機(jī)物。過氧化氫溶液濃度可配制成 0.1% - 0.3%(體積分?jǐn)?shù)),次氯酸鈉溶液有效氯濃度控制在 200 - 500ppm,配制時需注意安全,在通風(fēng)良好的環(huán)境下操作并穿戴防護(hù)用品。廣東常見的超純水檢測活性炭吸附在超純水制備中去除部分有機(jī)與余氯。
紫外線殺菌(UV) 殺菌原理 紫外線殺菌是利用紫外線(主要是 254nm 波長的紫外線)照射破壞微生物的 DNA 結(jié)構(gòu),使微生物失去繁殖和生存能力。對于水中殘留的細(xì)菌、病毒和藻類等微生物,紫外線照射能夠有效地將它們殺滅,從而保證超純水的微生物指標(biāo)符合要求。 設(shè)備配置 紫外線殺菌設(shè)備通常由紫外燈、石英套管和反應(yīng)器組成。紫外燈發(fā)出的紫外線透過石英套管照射在水中,為了確保殺菌效果,要根據(jù)處理水量和水質(zhì)來確定紫外燈的功率和數(shù)量,同時要保證水在反應(yīng)器中的停留時間足夠長,一般在幾秒到幾十秒之間。
儲存容器材質(zhì):超純水的儲存容器材質(zhì)會影響水質(zhì)。如果容器材質(zhì)會釋放出雜質(zhì),如塑料容器可能會釋放出增塑劑、有機(jī)小分子等,玻璃容器可能會釋放出微量的金屬離子,這些都會污染超純水。例如,一些低質(zhì)量的塑料儲存桶在長期接觸超純水后,會釋放出雙酚 A 等有害物質(zhì),降低超純水的純度。輸送管道材質(zhì)與清潔度:輸送超純水的管道材質(zhì)同樣關(guān)鍵。管道如果會滲出金屬離子、有機(jī)物或其他雜質(zhì),會影響超純水質(zhì)量。例如,不銹鋼管道可能會滲出微量的鐵、鉻、鎳等金屬離子,PVC 管道可能會釋放出氯乙烯單體等有機(jī)物。而且,管道的清潔程度也很重要,管道內(nèi)部如果有殘留的污垢、微生物或者上次使用后殘留的其他物質(zhì),會污染超純水。超純水的密度與普通水略有差異,受純度影響。
清洗前準(zhǔn)備,收集反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),包括進(jìn)水壓力、產(chǎn)水壓力、產(chǎn)水量、脫鹽率等參數(shù)在一段時間內(nèi)的變化曲線,以確定膜性能下降的程度和趨勢。對反滲透膜元件進(jìn)行取樣分析,可采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察膜表面的污染物形態(tài),通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析污染物的化學(xué)成分,從而確定主要的污染類型,如無機(jī)鹽垢、有機(jī)物污染、生物膜污染等。準(zhǔn)備清洗設(shè)備與藥劑,清洗水箱:選用耐腐蝕、耐酸堿且與清洗液不發(fā)生反應(yīng)的材質(zhì)制成的水箱,容量根據(jù)膜組件數(shù)量和清洗液用量確定,一般要保證有足夠的空間容納清洗液并能進(jìn)行循環(huán)操作,例如,對于一套處理量為 100m3/h 的反滲透系統(tǒng),清洗水箱容量可選擇 5 - 10m3。清洗泵:泵的流量和揚程應(yīng)滿足清洗要求,流量一般為膜組件正常運行流量的 1/3 - 1/2,揚程要能克服膜組件和管道的阻力并提供一定的循環(huán)動力,如選用流量為 30 - 50m3/h、揚程為 30 - 50m 的離心泵。超純水的生產(chǎn)系統(tǒng)需具備良好的自動化控制能力。廣東常見的超純水檢測
氣相色譜 - 質(zhì)譜分析對超純水純度有極高要求。廣東超純水配方技術(shù)
庫侖滴定法,原理:樣品消解后,過量的氧化劑用電解產(chǎn)生的二價鐵為還原劑進(jìn)行庫侖滴定,并用電位法判別滴定終點,根據(jù)消耗的電量求出樣品中的 COD 值。適用范圍:適用于各種類型的水樣。優(yōu)點:操作簡便、快速,自動化程度高,無需使用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,可避免人為誤差。缺點:儀器設(shè)備較復(fù)雜,成本較高,對水樣的預(yù)處理要求較高,且測定結(jié)果受水樣中其他可被氧化物質(zhì)的干擾。測定范圍較窄,精度相對較低,只能求得大體的 COD 范圍,如需準(zhǔn)確測量,還需采用其他標(biāo)準(zhǔn)方法。廣東超純水配方技術(shù)