定義
水的純度通常是以水中所含雜質的相對含量來表示的。但當水的純度達一定水平後,水中的雜質總量已很少了,個別雜質的濃度更低,有些已不易檢出。在這種情況下,常用水的電導率(或電阻率)來表示水的純度。因為純水中H 和OH 離子的濃度都是10 mol/L,其電導率很低,幾乎不導電。而當水中含有某些雜質(如可溶性鹽)時,由於雜質離子能導電,使其電導率迅速上升。因此水的電導率是與其純度密切相關的。
高純水是化學純度極高的水,是指將水中的導電介質幾乎全部去除,又將水中不離解的膠體物質、氣體和有機物均去除至很低程度的水,其中雜質的含量小於0.1 mg/L,電導率小於0.1 μS/cm, pH在6.8~7.0之間。人們製成的高純水的純度已經達到99.999999%,其中雜質含量低於0.01 mg/L 。
製備
高純水製備的典型工藝流程如下 :
源水→過濾→活性炭過濾器(或有機大孔樹脂吸附器)→反滲透器(或電滲析器)→陽離子交換柱→陰離子交換柱→ 混合離子交換柱→有機物吸附柱→紫外燈殺菌器→精密過濾器→高純水。
高純水的製備流程由預處理、脫鹽和後處理三部分組成,根據用水的要求,選擇合適的工藝組合。
(1)預處理。主要是除去懸浮物、有機物,常用的方法有砂濾、膜過濾、活性炭吸附等。
(2)脫鹽。主要是除去各種鹽類,常用的方法有電滲析、反滲透、離子交換等。
(3)後處理。主要是除去細菌、微顆粒,常用的方法有紫外殺菌、臭氧殺菌、超過濾、微孔過濾等。
水質標準
制定高純水標準中各項指標的主要依據有三個方面:一是微電子工藝對水質的要求;二是制水工藝的發展水平;三是水中雜質監測技術的現狀 。
我國高純水的國家標準將電子級水分為五個級別,相應標準為EW-I、EW-Ⅱ、EW-Ⅲ、EW-IV、EW-V,其中EW-I為最高級,它所要求的雜質控制指標如下:電阻率在90%時間內達到18 MQ·cm(25℃),其餘時間最小值為17 MQ·cm(25℃),大於0.5 μm的微粒數少於100個/mL,細菌個數最大值1個/mL,總有機碳含量不大於50 μg/L,二氧化矽總含量不大於2 μg/L,氯、鉀、鋁、鐵、鈣的含量均不大於0.5 μg/L,而銅、鋅含量不大於0.2 μg/L。
近年來,隨著超大規模積體電路的發展,對水中總有機碳(TOC)及溶解氧(DO)也提出了更為嚴格的要求,如256 M或1 G位超大規模積體電路製造中,要求高純水的溶解氧及總有機碳均小於2 μg/L或更低。
套用
高純水主要套用在電子和微電子工業上,也用於食品、造紙、醫藥等行業。隨著半導體器件由過去的單電路發展到積體電路,對水質的要求就越來越高。在半導體切片和研磨過程中,須用高純水進行清洗,即使只有微粒塵埃雜質,也會影響產品質量 。