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大型去 離子水系統7000
大型純水系統3000

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 ELGA超純水原 理

   超純水原理

水

為什麼超純水的阻抗值(導 電率) 是18.2MΩ.cm? 有19 MΩ.cm的 超純水嗎?

什麼是導電率(Conductivity) 及阻抗值(Resistivity)?

水溫是否會影響比阻抗值?

超純水比阻抗值的重要性(與總離子濃 度的關連性)  

超純水中有機物濃度(TOC)的重要 性

抑制細菌生長為甚麼要使用動態循環系統! 而不建議在水桶內照UV燈?

水中汙染物 (contaminants) 有哪些?




為什麼超純水的阻抗值(導電 率) 是18.2MΩ.cm?有19 MΩ.cm的超純水嗎?

18.2MΩ.cm是 一個水質檢測數據,其檢測水中的陰陽離子的濃度,而以電阻率(Resistivity)來 表示,當水中離子濃度越低時,檢測出的電阻率會越高,如果水中離子濃度越高時,檢測出 的電阻率會越低,所以,電 阻率與離子濃度成反比關係。

但是為什麼極限值是18.2MΩ.cm呢! ?

如果水中離子濃度趨近於零時,為什麼電阻率不是無限大呢! ?

如果您要了解其中原委,請先了解電阻率的倒數>>電 導率(Conductivity) !

電導率是什麼?『電導率是利用 固定交流低電壓的陰/陽電極放 置在待測水中,測試其電流大小,因為電流大小與水中陰陽離子濃度成正比關係,離子愈少 電流就愈小,而反之則反』.

所以,電 導率的大小與離子濃度成線形的正比關係。

電導率的單位通常以μS/cm來 表示,「μ」是10-6, 「S」是Siemens的 字首,等同於導電度的單位Mho, cm則是公分的意思。有趣的是,電導 率是零的純水(表示離子濃度是 零)是不存在的,因為在技術 上,無法完全拿掉水中所有離子,尤其是考慮到下列水的解離平衡式.

           H2O �x H++OH-          [H+]×[OH-]=1×10-14(25℃)

   從上述的解離平衡式來看, H+和OH-是永遠無 法去除的!

當水中除了[H+]和[OH-]之外,沒有任何其它離子時, 電導率的最低值是0.055μS/cm(這個值是根據水中個別離子的 濃度,以及該離子的 mobility及 其它因素計算出來的,計算基礎是建立在[H+]=1×10-7M, [OH-]=1×10-7M上),所以在這個理論下,25℃ 時,不可能製造出低於0.055μS/cm的純水出來,而這個0.055μS/cm就 是大家熟知的18.2MΩ.cm的倒數。

          1/0.055=18.2   或   1/18.2=0.055

在電學的定義上,電導率與電阻率成倒數關係。

所以,在溫度是 25℃ 時,因為不可能製造出低於0.055μS/cm的純水出來,換言之,也就 是不能製造出高於18.2MΩ.cm的水出來.。

再強調一次,「μS/cm」這個單位與大家常用的「MΩ.cm」 也是互為倒數關係, 換句話說,「μS/cm」與「MΩ.cm」 根本就是指同一件事情,如同銅板的兩面,如果有了任何一個單位的數據,只要靠單純的數 學運算,就可以做「μS/cm」 和「MΩ.cm」 之間的互換。

 

 

什麼是導電率(Conductivity)及阻抗值 (Resistivity)?

其原理是將兩片面積為 1 平方公分的電極距離 1 cm 通電,測量兩邊的導電率或電阻值,單位如下。 水中的導電物質的含量,可以用電導率來加以表示,且與水中離子含量成正比關係;而阻抗值則相反,其值隨著水中離子含 量增加而減少。 因此,導電率與比阻抗值 是呈倒數關係;而水的阻抗和水中溶解物質的離子量和 價數有關,所以在某些特定情況下也可以用來概估 TDS(總溶解固體量)和硬度。

通常在純水工業界的習慣上,μS/cm多用在污水、自來水、RO水等的水質表示(針對水中離子濃度的高低),而MΩ.cm 似乎只用在超純水(ELGA)的 水質顯示。

 

比 阻抗值的表示單位:MΩ・cm(mega ohm-centimeter)

導 電率的表示單位:μS/cm(micro Siemens per centimeter)

 

 

水溫是否會影響比阻抗值?

比阻抗值會受溫度升高而下降(圖 1), 水溫每上升1℃, 比阻抗值下降 0.84 MΩ.cm。 通常為了顯示方便,一般皆溫度補償至 25℃ 較容易了解。

 

 

 

超純水比阻抗值的重要性(甚麼時候需要更換耗材)

一般來說,我們會使用18.2MΩ.cm來 表示超純水的純淨程度到了極限(總 鹽類濃度在1ppb以 下), 在這種情況之下,留在水中並可以導電的陰陽離子,也只剩下1*10-7M的[H+]及[OH-]了。

但要注意的是,有些無機物如矽酸鹽等, 導電的能力不高,所以電導率無法真正反映水中矽酸鹽的實際濃度!

最後,我們來說明一下, “電 阻抗值要掉到什麼程度,才需要更換超純水耗材?”

通常,當水中的總離子濃度超過1ppb時, 18.2MΩ.cm這 個數字就會掉下來,如果掉到10MΩ.cm以 下時,就表示水中的總離子濃度超過50ppb了, 又如果掉到1MΩ.cm以 下時,就表示水中的總離子濃度超過500ppb了, 根據不同的實驗室會對水質有不同的要求,如果實驗要求的解析度在個位數的ppb時, 建議一旦發現18.2MΩ.cm的 數值掉下來,就請立即更換耗材。
 

 

超純水中有機物濃度(TOC) 的重要性

TOC是 由英文 Total Organic Carbon 的字首所組成,,意 思是”總有機碳” , 或有時會寫成Total Oxidizable Carbon,總之,它指的就是水中有機物 的碳元素濃度。

但為什麼稱之為總有機碳而非總有機物呢,這是因為在有機物的化學組成中,碳元素是不可 或缺的,所以我們利用光氧化或化學氧化的方式來氧化水中有機物中的碳,使其立即變成二 氧化碳,然後再測量其增加的二氧化碳量,即非常容易推算出水中”有 機碳”的總量,所以稱之為”有機碳” 。

但 為什麼我們要使用”有機碳” 而非”有 機物”來呈現水中有機物的濃度 呢! 這是因為水中幾萬種有 機物,其碳:氫:氧 的比例各有不同,所以很難從”碳”在總有機物的不確定的比例關係來推算 出”總有機物”來, 所以為了事事求是,科學上還是選擇了使用”總 有機碳”來表達水中總有機物的 濃度,然而,我們為什麼要花心思來去除並監測水中的總有機碳呢 !

這是因為在科學的用途上,對純水中的有機物濃度要求很低,在1~20ppb範 圍內,但原水(大部分情況是自 來水)的有機物濃度卻太高,在1,000至20,000ppb範 圍內,相差約一千倍左右,所以通常純水製造商會使用多種純化方法來去除水中的有機物至 可用的範圍內。

 


抑制細 菌生長為什麼要使用動態循環系統!而不建議在水桶內照UV燈?

純水在 儲水桶內, 會因靜置的關係而造成細菌的生長,而 造成超純水系統的水質破壞。傳 統的改善方式是在水桶內加裝UV燈,但UV燈的殺菌效果會因距離而減弱,長時間照射也 會造成塑膠水桶易脆化;動 態循環是較完善的設計,定時循環使使保持在流動的情況下,細菌不易生長,並在管線上使 用UV燈殺菌,近距離照射使的效果更好,為目前較先進的設計。

 


水中汙染物 (contaminants) 有哪些?

水中的汙染物質,依其性質可分為

a. 無機鹽類(陰陽離子)   b. 有機化合物   c. 懸浮顆粒及膠體   d. 微生物及內毒素  e. 溶解性氣體: dissolved gas, 包括反應性氣體如CO2.NH3等。
來源: 除了一般大自然來源之外,農業污染及工業污染也是水中污染物的來源。 近年來,土地快速開發導致的水庫產生優 養化現象, 也是汙染源之一。
 










 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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