18.2 Megohm.cm 超纯水的迷思.doc

超純水世界之技術筆記-1超純水中18.2 M.cm的定義及其特性 常被問到下列問題: “為什麼超純水製造機所顯示的阻抗值是18.2M.cm,但實驗結果還是怪怪的 !” “可不可以以18.2M.cm做為更換超純水機耗材時機的唯一依據,而不需要考慮時問因素.” “18.2M.到底表示什麼？與導電率0.055S/之間又是什麼關係？” “電阻抗要掉到什麼程度,就需要立刻更換超純水耗材？18M.或10M.”,原因為何？” 首先,我們需要先說明一下導電度是什麼,電導率是利用固定直流電壓的陰/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,離子愈少則電流愈小,反之則反,單位通常使用S/(Conductivity, 電導率),是10-6,S是Siemens的字首,與Mho(導電度單位)相同.有趣的是,導電率是0的純水(25)是不存在的,因為在技術上,無法完全拿掉水中所有離子,尤其是考慮到下列平衡式. H2OHOH HOH11014(25) 水中除了H和OH之外,沒有任何其它離子時,導電度是0.055S/(這個值是根據各別離子的濃度, mobility, 溫度及其它因素計算出來的,計算基礎是建立在H1107M, OH1107M上),所以在這些理論下,25時,不可能製造出低於0.055S/的純水出來,而這個0.055S/就是大家熟知的18.2M.的倒數. 1/0.05518.2 或 1/18.20.055 再強調一次,S/這個單位與大家常用的M.是互為倒數的關係,換句話說,S/與M.根本就是指同一件事情,如果有了任何一組數據,只要靠單純的數學運算,就可以做S/M.之間的互換. 通常在純水工業界的習慣上,S/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M. 似乎只用在超純水(Milli-Q)的水質顯示上.通常,我們用18.2Megohm.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,請參考附錄2),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. (有些無機物如矽酸鹽等, 導電能力不高,所以導電率無法真正反映水中矽酸鹽的實際濃度)對已經純化成超純水的水而言,二氧化碳碳酸所帶來的酸鹼變化就非常有趣了.首先,空氣中二氧化碳的濃度雖然只有0.038%(380ppm),卻能與水產生化學變化,反應如下: CO2(g)+H2O(l)H2CO3(l)雖然,碳酸是一種弱酸(Ka1=4.310-7),但由於超純水中已無任何主導性(dominant)的相對強酸,強鹼,共軛酸,共軛鹼的情況下,碳酸是唯一主導性弱酸,也是唯一H+離子的來源(忽略掉H2O的解離). Ka1=H+HCO3 /H2CO3=4.310-7如有需要,我們可以在實驗室裡模擬出二氧化碳碳酸碳酸根離子的狀況,當超純水開始曝露在大氣下時,二氧化碳的溶解,就會無可避免的持續下去,這時,我們可以用阻抗值的變化來監視這個過程(請參考附錄1).1. 導電率會持續升高(或阻抗值持續下降),通常,在一小時之內,導電度會由0.055S/cm (18.2Megohm.cm)升高到0.25S/cm以上(下降至4Megohm.cm以下),過程中水中總離子濃度提高到4.5倍以上.從這個不可逆現象看來,超純水最好能現取現用,任何方式的貯存及久