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[水质]超纯水18.2 MΩ.cm的原因是什么？ [复制链接]

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离线rephile

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只看楼主正序阅读使用道具楼主发表于: 2013-10-11

在工作中，我们常被问到下列的问题:
“为什么18.2MΩ.cm是最大极限值，为什么不会有更高的值?”
“18.2MΩ.cm到底表示什么? 与电导率0.055μS/cm之间有什么关系?”
“电阻值要下降到多少，才需要更换超纯水耗材? 18MΩ.cm还是10MΩ.cm?”，为什么?”

首先，我们需要先说明一下18.2MΩ.cm代表什么含义。
18.2MΩ.cm是一个水质检测数据，其检测水中的阴阳离子的浓度，以电阻率(Resistivity)来表示。当水中离子浓度越低时，测出的电阻率会越高，水中离子浓度越高时，测出的电阻率会越低。电阻率与离子浓度成反比关系。
为什么极限值是18.2MΩ.cm呢 ?
如果水中离子浓度趋近于零时，为什么电阻率不是无限大呢 ?
要了解其中原委，需要先了解电阻率的倒数——电导率(Conductivity) 。

什么是电导率? 电导率是物质传送电流的能力，溶液的电导率与离子有关。离子越少电流就越小，离子越多电流就越大。电导率的大小与离子浓度成线形的正比关系。
电导率的单位通常以μS/cm来表示。电导率是零的纯水(即离子浓度是零)是不存在的，因为在技术上，无法完全拿掉水中所有离子，尤其是水自身有一个解离平衡：
H2O ↹ H＋＋OH－
[H＋]×[OH－]＝1×10－14 (25℃)
因此， H＋和OH－是永远无法完全去除的!

当水中除了H＋和OH－之外，没有任何其它离子时，电导率的最低值是0.055μS/cm(这个值是根据水中H＋和OH－的浓度及其它因素计算出来的。计算基础是建立在[H＋]＝1×10－7M， [OH－]＝1×10－7M上)。所以在这个理论下，25℃时，不可能存在低于0.055μS/cm的纯水。而这个0.055μS/cm的倒数就是大家熟知的18.2MΩ.cm。换言之，也就是不存在高于18.2MΩ.cm的水。
通常在纯水工业界，μS/cm多用在污水、自来水、RO水等的水质表示(针对水中离子浓度的高低)，而MΩ.cm 似乎只用在高纯水和超纯水的水质表示上。
一般来说，我们会使用18.2MΩ.cm来表示超纯水的纯净程度到了极限(总盐类浓度在1ppb以下)，在这种情况之下，留在水中并可以导电的阴阳离子，只剩下1×10-7M的H+及OH-。
要注意的是，有些无机物如硅酸盐等，导电的能力不高，所以电导率无法真正反映水中硅酸盐的实际浓度!

最后，我们来说明一下， “电阻值要下降到多少，才需要更换超纯水耗材？”通常，当水中的总离子浓度超过1ppb时， 18.2MΩ.cm这个数字就会掉下来，如果下降到10MΩ.cm以下时，就表示水中的总离子浓度超过50ppb；如果下降到1MΩ.cm以下时，就表示水中的总离子浓度超过500ppb，根据不同的实验室会对水质有不同的要求，如果实验要求在个位数的ppb时，建议一旦发现小于18.2MΩ.cm，就请立即更换耗材。