超纯水设备是一种用于制备超纯水的高科技水处理装置。超纯水是指水中几乎不含任何杂质,包括溶解盐类、有机物、微生物、胶体等,其电阻率通常在 18.2MΩ・cm(25℃)以上,是一种纯度极高的水,主要用于对水质要求极高的领域,如半导体制造、生物制药、高端分析仪器等。
预处理阶段:主要目的是去除水中的悬浮物、胶体、有机物和部分硬度离子等。通常采用多介质过滤器(如石英砂、活性炭等)进行过滤,石英砂过滤器可以去除水中较大颗粒的悬浮物,活性炭过滤器则能吸附水中的有机物和余氯。此外,还可能包括软化器,用于去除水中的钙、镁等硬度离子,防止在后续的设备中结垢。
反渗透(RO)阶段:这是超纯水设备的核心环节之一。反渗透是利用半透膜的原理,在压力作用下,使水通过半透膜而盐类等杂质被截留。半透膜具有非常小的孔径,只允许水分子通过,从而有效地去除水中的溶解盐类、有机物、胶体等杂质,能去除 90% - 99% 的离子。例如,在半导体制造行业,反渗透处理后的水电阻率可以达到 1 - 10MΩ・cm 左右。
离子交换阶段:经过反渗透处理后的水,虽然大部分杂质已被去除,但仍可能含有少量的离子。离子交换树脂可以进一步去除这些离子。阳离子交换树脂用于交换水中的阳离子(如 Na⁺、Ca²⁺等),阴离子交换树脂用于交换水中的阴离子(如 Cl⁻、SO₄²⁻等)。通过离子交换,可以将水的电阻率提高到更高的水平。
超滤(UF)和微滤(MF)阶段(可选):超滤主要用于去除水中的大分子有机物、胶体和细菌等,其孔径范围在 0.001 - 0.1μm 之间。微滤则主要用于去除水中的微粒和细菌等,孔径在 0.1 - 10μm 之间。这些步骤可以根据具体的水质要求和使用场景选择性地添加,进一步提高水的纯度。
终端杀菌和精处理阶段:为了确保超纯水的无菌和高纯度,最后还会进行终端杀菌处理,如紫外线杀菌、臭氧杀菌等。紫外线杀菌可以破坏微生物的 DNA 结构,有效地杀灭水中的细菌、病毒等微生物。此外,还可能会采用终端精处理,如使用特殊的吸附剂去除水中极微量的有机物,或者通过膜蒸馏等技术进一步提高水的纯度。