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一、什么是高纯水 　　水是世界上存在最广泛，最普遍的一种物质，也是与人类的生存、发展最密 切相关的一种物质。从日常生活、医疗卫生，到工农业生产，都离不开水。可以 毫不夸张地说，没有水就没有生命，没有水就没有人类，也不可能有今天的一切 文明。 　　然而，无论是生活或是生产，不同的用水对水质的要求是各不相同的。例 如，饮用水要求必须能保证人的健康；农业灌溉用水要求不能有对农作物生长造 成损害的物质；工业循环冷却水要求水中的杂质尽量不对热交换器材料表面产  ４０４第十一章　现代化学应用讲座　 生结垢和腐蚀作用；医药用水则对无菌要求特别关注；用于大规模集成电路生产 工艺的清洗用水更是对水的拍打式无菌欧冠中文官网纯度提出了极高的要求。天然水源中总含有各种各 样的杂质，虽然，某些质量较好的天然水可直接饮用，或用做工业冷却水或农业 灌溉用水等，但对于要求更高的电子工业及医药用水则必须借助现代高纯水技 术对原水进行杂质分离和去除后方可满足要求。 　　从学术角度而言，高纯水就是泛指纯度很高的水，具体的纯度指标则按不同 的使用要求而不同。 　　高纯水在生物、医药、化学化工、冶金、宇航、电力及电子工业等领域都有广 泛的应用，但对水质要求最严格的还是电子工业用水，或称电子级纯水。

以大规 模集成电路工艺为例，就有９０％以上的工序需要高纯水进行清洗，可见高纯水 的质量在信息材料及器件生产中起着极其关键的作用。可以说，没有高纯水技 术的发展，就没有现代电子工业，也就没有现代信息科学技术的发展和未来。 二、高纯水的水质标准 　　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１０７ｍｏｌ／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。特别当水的纯度较高时，可用其电导率 （或电阻率）表示其纯度。例如，过去曾把蒸馏水当作纯水，其实其电阻率只有 ０．１～０．５ＭΩ ·ｃｍ（２５℃），总固形物含量高达１～５ｍｇ／Ｌ。而现在的电子级高 纯水电阻率可达１８ＭΩ ·ｃｍ（２５℃），总固形物含量仅为每升几十微克，固体颗 粒物含量接近于零。但是，无论技术如何进步，要制备不含任何杂质的纯水是不 可能的，因此不含任何杂质的水就称为理论水或理想水。 　　为了监控水的质量，就得有相应的水质标准，制定高纯水标准中各项指标的 主要依据有三个方面：一是微电子工艺对水质的要求；二是制水工艺的发展水 平；三是水中杂质监测技术的现状。 　　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ＥＷⅠ、 ＥＷ Ⅱ、ＥＷ Ⅲ、ＥＷ Ⅳ、ＥＷⅤ，其中ＥＷⅠ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１８ＭΩ ·ｃｍ（２５℃），其余时间最小值为 １７ＭΩ ·ｃｍ（２５℃），大于０．５μｍ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５０μｇ／Ｌ，二氧化硅总含量不大于２μｇ／Ｌ，氯、钾、 铝、铁、钙的含量均不大于０．５μｇ／Ｌ，而铜、锌含量不大于０．２μｇ／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  　第三讲　高纯水制备技术４０５ （ＤＯ）也提出了更为严格的要求，如２５６Ｍ或１Ｇ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２μｇ／Ｌ或更低。 三、高纯水的制备技术 　　由于水是一种很好的溶剂，因此来自天然水源的水总溶有多种杂质，如电解 质、颗粒物、有机物、微生物、硅酸盐和各种气体等。高纯水的制备过程就是清除 溶于水中的各种杂质的过程，高纯水的制备技术也就是水的净化技术。 　　高纯水的制备过程通常要包含预处理、脱盐和后处理三大部分。预处理工 艺指的是脱盐工艺之前的全部工艺段，大量的杂质都是在这一阶段去除，目的是 为脱盐及后处理工艺创造条件，经预处理的水可全部或部分除去源水中的机械 杂质、悬浮物、微生物、胶体、溶解气体及部分无机、有机杂质等，能满足电渗透、 反渗透、离子交换及后处理的进水要求。 　　预处理的方法有物理法、化学法和电化学法等。物理方法包括澄清、砂滤、 脱气、膜过滤、活性炭吸附等，化学方法有混凝、加药杀菌、消毒、氧化还原、络合、 离子交换等；电化学方法有电凝聚等。

　　脱盐主要是脱去溶于水中的盐（及其电离产生的离子）。其常见的手段有 电渗析、反渗透、离子交换等方法 　　后处理工序是精加工过程，主要有紫外杀菌、臭氧杀菌、过滤、微孔过滤等， 其目的是进一步除去前两道工序无法除去的微量杂质。 　　由于不同水源所含杂质的种类和含量有很大差别，因此，高纯水制水工艺流 程应根据不同的源水水质进行合理选择。例如，我国南方地区的源水多来自江、 河、湖、泊，通常浊度大，有机物及胶体含量高，含盐量中等，硬度不大。在设计水 处理系统时，应加强预处理，可选择澄清、混凝、过滤、活性炭吸附等单元工艺。 后处理工艺中根据细菌含量要求，可选择紫外杀菌等，但一般不需选用软化单元 工艺。而对于北方地区的水源而言，多为深井水，一般含盐量高、硬度大，应用这 种源水的水净化工艺中，应加强软化和脱盐工艺单元。 　　典型的高纯水制水工艺流程如图１１８所示： 源　水 混凝澄清 多介质过滤器 软化器 活性炭过滤器 有机大孔树脂水箱粗过滤器反渗透或电渗析水箱 　阳床　　脱气　　水箱　　阴床　　水箱　 　混床　紫外杀菌／臭氧消毒紧密过滤／超滤　使用点　 图１ １１８　高纯水的典型制备工艺流程  ４０６第十一章　现代化学应用讲座　 　　下面大家对高纯水制备中的部分重要工艺过程作一简单的先容。 　　１．混凝 　　混凝是化学处理方法中的一种，它是通过向水中加入一些化学药剂（混凝 剂），使水中难以沉淀的胶体及微小悬浮物相互聚集长大，直到自然沉淀而除去 的过程。