电子级超纯水系统的关键技术是什么
电子级超纯水（UPW）系统是半导体、光伏、显示面板等行业的核心配套设备，其水质要求极为苛刻（如电阻率≥18.2 MΩ·cm），中国电子级超纯水水质标准如下表。
表 1 电子级水的技术指标GB/T11446. 1— 2013
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项 目 |
技术指标 |
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EW-Ⅰ |
EW-Ⅱ |
EW-Ⅲ |
EW-Ⅳ |
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电阻率(25℃)/MΩ · cm |
≥18 (5%时间不低于 17) |
≥15 (5%时间不低于 13) |
≥12. 0 |
≥0. 5 |
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全硅/(μg/L) |
≤2 |
≤10 |
≤50 |
≤1000 |
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微粒数/ (个/L) |
0. 05μm~0. 1 μm |
500 |
— |
— |
— |
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0. 1 μm~0. 2 μm |
300 |
— |
— |
— |
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0. 2 μm~0. 3 μm |
50 |
— |
— |
— |
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0. 3 μm~0. 5 μm |
20 |
— |
— |
— |
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> 0. 5 μm |
4 |
— |
— |
— |
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细菌个数/(个/mL) |
≤0. 01 |
≤0. 1 |
≤10 |
≤100 |
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铜/(μg/L) |
≤0. 2 |
≤1 |
≤2 |
≤500 |
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锌/(μg/L) |
≤0. 2 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
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镍/(μg/L) |
≤0. 1 |
≤1 |
≤2 |
≤500 |
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钠/(μg/L) |
≤0. 5 |
≤2 |
≤5 |
≤1000 |
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钾/(μg/L) |
≤0. 5 |
≤2 |
≤5 |
≤500 |
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铁/(μg/L) |
≤0. 1 |
— |
— |
— |
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铅/(μg/L) |
≤0. 1 |
— |
— |
— |
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氟/(μg/L) |
≤1 |
— |
— |
— |
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氯/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤10 |
≤1000 |
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亚硝酸根/(μg/L) |
≤1 |
— |
— |
— |
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溴/(μg/L) |
≤1 |
— |
— |
— |
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硝酸根/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
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磷酸根/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
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硫酸根/(μg/L) |
≤1 |
≤1 |
≤5 |
≤500 |
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总有机碳/(μg/L) |
≤20 |
≤100 |
≤200 |
≤1000 |
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电子级超纯水（UPW）系统技术难点主要集中在以下几个方面：
一、原水预处理阶段的挑战
1、微量污染物去除：需去除胶体、有机物、微生物、溶解气体（如CO₂）等，传统过滤技术难以稳定达到ppb级。
2、抗污染膜设计：超滤（UF）和反渗透（RO）膜需长期耐受高污染原水，防止膜孔堵塞和性能衰减。
3、化学药剂兼容性：预处理中使用的杀菌剂、絮凝剂可能引入二次污染（如Na⁺、Cl⁻残留）。
二、离子去除技术的极限要求
1、二级RO与EDI的协同优化：
反渗透（RO）需实现99.5%以上的脱盐率，且需应对低TOC进水条件。
电去离子（EDI）需在无化学再生条件下持续产出超纯水，但高纯水环境下离子迁移效率降低，易出现“极化现象”。
2、痕量离子去除技术：对B、Si等弱电离物质的去除需特殊树脂或电化学工艺（如除硼核级树脂、除硅树脂）。
三、微生物与TOC控制的矛盾
1、超低TOC要求：需联合紫外氧化（185nm UV）、高级氧化（AOP）和特殊催化剂将有机物分解为CO₂和水，但可能产生中间产物干扰。
2、微生物抑制：管道系统需避免生物膜滋生，需采用臭氧或热消毒（80℃循环），但高温可能加速材料腐蚀。
四、颗粒与溶解气体的ppb级别去除
1、纳米级颗粒控制：终端过滤需使用≤0.1μm的超滤膜或纳米纤维滤芯，但压差增大易导致颗粒释放。
2、溶解氧/CO₂脱除：真空脱气膜或膜接触器需将O₂降至ppb级，CO₂需通过高pH阴离子交换树脂转化。
五、系统设计与超纯材料难题
1、超高洁净材料：管道、阀门需采用电抛光316L不锈钢或PVDF，表面粗糙度＜0.5μm，避免离子析出。
2、零死体积设计：循环系统需保持≥1 m/s流速防止滞留污染，但高流速可能引发颗粒脱落。
3、实时监测与反馈：在线传感器（电阻率、TOC、颗粒计数器）需在超纯水环境中保持精度，避免信号漂移。
六、 运行维护的稳定性
1、长期可靠性：树脂、膜、EDI、过滤滤芯寿命受进水波动影响大，需预测性维护（如EDI电压监控）。
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