超純水是指電阻率達到18MΩ·cm(25℃)的水。這種水中除了水分子外，幾乎沒有什么雜質(zhì)，更沒有細(xì)菌、病毒、含氯二噁英等有機物，當(dāng)然也沒有人體所需的礦物質(zhì)微量元素，也就是幾乎去除氧和氫以外所有原子的水。

超純水是為了研制超純材料(半導(dǎo)體原件材料、納米精細(xì)陶瓷材料等)應(yīng)用蒸餾、去離子化、反滲透技術(shù)或其它適當(dāng)?shù)某R界精細(xì)技術(shù)生產(chǎn)出來的水，其電阻率大于18MΩ·cm，或接近18.3MΩ·cm極限值(25℃)。

簡單得說超純水就是幾乎去除氧和氫以外所有原子的水。這樣的水是一般工藝很難達到的程度，理論上可以采用二級反滲透再經(jīng)過串聯(lián)的混合型交換樹脂柱對二次反滲水進行處理，但是交換樹脂的再生不便，質(zhì)量難以保證。

超純水可以用于超純材料(半導(dǎo)體原件材料、納米精細(xì)陶瓷材料等)應(yīng)用蒸餾、去離子化、反滲透技術(shù)或其它適當(dāng)?shù)某R界精細(xì)技術(shù)的制備過程。

1、預(yù)處理部分

預(yù)處理主要是指對原水進行有效的加工處理，提取符合RO部分的要求進行給水，預(yù)處理主要是用來將原水中的膠體和懸浮物進行去除，從而使得SDI≤5;同時，將游離氯等氧化性物質(zhì)、部分有機物等去除，從而降低LSI，防止出現(xiàn)各種碳酸鹽結(jié)垢。

在超純水制造工藝中，常用的傳統(tǒng)方式主要是利用多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器來作為超純水系統(tǒng)的預(yù)處理部分。而半導(dǎo)體廠主要采用粗過濾器+超濾裝置來作為超純水系統(tǒng)的預(yù)處理部分，具體原因如下：

①由于傳統(tǒng)的處理方式SDI值不能有效的進行控制，一般情況下SDI 5，不利于后期的系統(tǒng)運行，而采用超濾裝置的SDI就比較穩(wěn)定，則可以有效的保證后期系統(tǒng)的運行;

②與傳統(tǒng)的預(yù)處理相比，超濾裝置的占地面積比較少，可以有效的節(jié)約建筑費用與成本;

③與傳統(tǒng)的處理方式相比，超濾裝置的更換更為方便;

④伴隨著超濾技術(shù)的不斷深入與發(fā)展，超濾技術(shù)得到了進一步的完善，均能穩(wěn)定安全的進行運行，且超濾膜的價格明顯降低，在一次性投資與維護費用上與傳統(tǒng)的預(yù)處理相差不多。

2、反滲透部分

在反滲透部分主要使用雙級反滲透工藝，可以有效的確保后續(xù)工藝的穩(wěn)定性與安全性。雙級反滲透不僅可以將原水中的99%的懸浮物和膠體進行去除，還可以去除98%以上的溶解鹽、微生物、部分CO2以及TOC。

雙級反滲透工藝主要是將雙級反滲透進行拆分，這樣就可以有效的確保系統(tǒng)運行的連續(xù)性，即使再進行更換反滲透膜或者清洗中，就不會導(dǎo)致整個工廠進行停水，可保證關(guān)鍵部分進行持續(xù)用水，在一級反滲透前增加SBS和MDC等裝置，可以有效的確保一級反滲透系統(tǒng)安全的運行;而對一級與二級反滲透之間添加加堿裝置可可以有效的提高對原水的CO2去除。

3、電去離子部分

在對反滲透出水中進行深度脫鹽時，電阻率能一般要大于15MΩ·cm，近年來，最常用的兩種電去離子深度除鹽裝置有EDI、CEDI等這兩個模塊。

4、拋光混床部分

由于超純水對水質(zhì)的要求比較高，所以在純水箱后的輸送管道上添加拋光混床，這樣就可以有效的確保超純水系統(tǒng)在產(chǎn)水的過程中比較穩(wěn)定，而在實際應(yīng)用中，一般都采用雙級拋光混床。

5、UV殺菌器、TOC脫除器

在電去離子部分前一般會布置UV殺菌器，紫外線波長為250nm，可有效的將水中的微生物與細(xì)菌殺死，避免細(xì)菌污染。而TOC脫除器主要布置在拋光混床前，紫外線的波長為180nm催化，通過對水中的有機物進行有效的氧化降解，從而確保產(chǎn)水的TOC 100ppb。

在超純水系統(tǒng)建設(shè)中水站部分的建設(shè)施工難度較大，其分為三個步驟，分別是設(shè)備的放置安裝和共用管架的制作與安裝以及管道的安裝。設(shè)備的放置一定要制定完善的吊裝方案，尤其是對于超大超重的設(shè)備，一定要謹(jǐn)慎施工。管架的施工要特別注意一下兩個方面：

第一，在土建結(jié)構(gòu)和管架的連接處必必須要確保其堅固，在條件允許的情況下可以采用預(yù)埋鐵板的措施，如果因為其他原因不能預(yù)埋，則需要采用化學(xué)鉚栓固定，不能采用一般簡易的膨脹螺栓。尤其是不能使用簡易膨脹螺栓和鐵板固定在樓板上。

第二，在超純水系統(tǒng)施工中，整段的共用管架必須保持在水平狀態(tài)，避免因為管架和管道接觸部位因為應(yīng)力不均勻而造成管道的損害。水站管道的施工除了氮氣和CDA以及熱交換器所使用的冷熱水或蒸汽管道可以按照系統(tǒng)進行施工外，其余站內(nèi)管道的施工主要是設(shè)備周邊配管施工和管架管道施工。

在施工開始初期兩個部分的施工可以同時進行。在完成管架直管段和設(shè)備本體的配管之后，就從設(shè)備周邊管道往管架管道開始進行連接配置，最終完成與管架管道相連的封閉式管道系統(tǒng)。超純水系統(tǒng)中管道施工和其他的動力管道施工存在較大的差別，其中除了要確保管道的封閉性之外，還要保證管道的衛(wèi)生潔凈。

超純水處理要求：

1、去除微量金屬離子：超純水對水中金屬離子的要求指標(biāo)為μg/L數(shù)量級。

2、殺菌：紫外線殺菌具有殺菌能力強、對所有菌種均有效、殺菌速度快、不需向水中投加藥劑、不改變水的化學(xué)成分等優(yōu)點。

3、去除微粒：采用0.1、0.45μm微孔濾膜作為非再生式混床及紫外線殺菌后的進一步處理，截留混床出水中的微粒及細(xì)菌尸體。

超純水處理工藝流程：

1、多介質(zhì)過濾器

多介質(zhì)過濾器完全能濾除不溶于水中的雜質(zhì)，降低進水中的大顆粒物、濁度、膠體、懸浮物等雜質(zhì)，保證SDI(污染指數(shù))值不大于3。

多介質(zhì)過濾器的填料為精選石英砂，反洗周期時間一般為16-24小時。

多介質(zhì)過濾器由2臺碳鋼襯膠過濾罐及相關(guān)儀表、閥門、管路等組成，系統(tǒng)1用1備。

2、活性炭吸附器

因自來水中含有一定余氯，為防止對RO膜性能產(chǎn)生影響，并盡量減少添加化學(xué)藥劑，在自來水進入RO設(shè)備前設(shè)計活性炭過濾器，不僅可以吸附水中余氯，還可以降低水中的有機物、濁度、色度以及造成管路腐蝕的鐵、錳離子和溶解氧等，而且可以減少添加還原劑所引起的藥劑成本增加。

活性炭吸附器由2臺碳鋼襯膠吸附罐及相關(guān)儀表、閥門、管路等組成，系統(tǒng)1用1備。

3、熱交換器

由于反滲透的產(chǎn)水的水量受溫度的影響比較大，為了在溫度較低時仍然能夠滿足用戶所需水量，本系統(tǒng)中設(shè)置熱交換器以提高反滲透進水的溫度，使進水溫度穩(wěn)定在25℃，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定產(chǎn)水量。

4、反滲透系統(tǒng)描述

反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器、高壓泵、反滲透主機、清洗裝置、pH調(diào)整加藥裝置和阻垢劑加藥裝置。本項目配置一套雙級反滲透裝置，產(chǎn)水能力7m3/h，反滲透的原水為預(yù)處理產(chǎn)水。

①反滲透裝置為兩套系列單元，設(shè)置必要的監(jiān)督、監(jiān)控儀表，每套都能單獨運行，也可同時運行。

②反滲透裝置各段給水及濃水進出水總管上均設(shè)有足夠的接口及閥門，以便清洗時與清洗液進出管相連。

③反滲透裝置產(chǎn)品水管上裝設(shè)防爆膜。

④反滲透濃水排水安裝有流量控制閥(穩(wěn)流閥)，以控制水的回收率。

⑤反滲透裝置高壓泵出水應(yīng)設(shè)置電動慢開閥門裝置，以保護膜組件。

⑥在進入膜元件之前設(shè)置設(shè)備加藥阻垢以防止反滲透膜結(jié)垢的發(fā)生，阻垢劑加藥裝置包含計量箱1臺，計量泵1臺。

⑦進入反滲透膜之前，設(shè)置保安過濾器，當(dāng)運行時大于5μm的顆粒不能通過而被截留，小于5μm的顆粒也可能在濾芯內(nèi)部被截留，保證反滲透的運行安全。

⑧反滲透出水設(shè)置pH調(diào)節(jié)加藥裝置，包含計量箱1臺，計量泵1臺。

⑨當(dāng)膜組件受到污染后，可進行化學(xué)清洗。設(shè)置清洗水箱1臺。

⑩一級RO濃水排至濃水箱，利用RO濃水給前端預(yù)處理進行反洗。

?二級RO濃水回到一級RO高壓泵，與原水混合后再經(jīng)過一級RO脫鹽，以提高RO系統(tǒng)產(chǎn)水率。

?二級RO產(chǎn)水一部分送至鍋爐系統(tǒng)。

5、EDI系統(tǒng)

EDI巧妙地將電滲析和離子交換技術(shù)相結(jié)合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，并配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的。EDI設(shè)施的除鹽率可以高達99%以上，如果在EDI之前使用反滲透設(shè)備對水進行初步除鹽，再經(jīng)EDI除鹽就可以生產(chǎn)出電阻率高達10MΩ·cm左右的純水。

6、超純水箱

為保證后續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，須儲存一部分EDI產(chǎn)水供峰值時備用。本系統(tǒng)設(shè)置1臺衛(wèi)生級FRP材質(zhì)的水箱。為保證水質(zhì)，防止純水與外界的接觸，在此水箱設(shè)置一套氮封系統(tǒng)。

7、TOC-UV

高能量紫外燈發(fā)射出波長在185nm的紫外線，它可激發(fā)水的光分解作用，產(chǎn)生具有極高能量的氫氧根離子，這些氫氧根離子會攻擊有機化合物，當(dāng)TOC被完全氧化時就分解成二氧化碳和水。

8、脫氧裝置

水中溶解的氣體特別是溶解的氧氣，會給生產(chǎn)過程造成極大的危害，如芯片制造中用了含氧水會加快銹蝕，大大降低產(chǎn)品質(zhì)量，所以水體脫氣尤其是脫氧對工業(yè)生產(chǎn)是十分重要的。

為了確保脫過氧的水不與空氣接觸受到再次污染，脫氧裝置設(shè)于超純水箱之后，最終產(chǎn)水一部分用于生產(chǎn)用水，另一部分循環(huán)回流至超純水箱再次進入后處理系統(tǒng)。

9、混床系統(tǒng)

為進一步提純水質(zhì)，在EDI之后設(shè)置混床系統(tǒng)，利用陰陽離子交換樹脂置換去除水中殘留的陰陽離子雜質(zhì)，使出水電導(dǎo)達到18MΩ·cm以上(20±1℃)，完全達到用水要求。

10、終端過濾系統(tǒng)

為確保最終產(chǎn)水水質(zhì)，在混床之后設(shè)置一臺終端過濾器攔截水中遺留顆粒物，同時也作為樹脂捕捉器，避免樹脂進入用水點。終端過濾器采用2臺，0.45μm，1臺，0.1μm，1臺。