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超純水設(shè)備的核心部件有哪些?

2025-06-26

  超純水設(shè)備的核心部件是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)深度凈化的關(guān)鍵,其功能與組合方式直接影響出水純度。以下是設(shè)備中起決定性作用的核心部件解析:

  一、預(yù)處理單元核心部

  1. 石英砂過濾器

  作用:通過石英砂的物理攔截,去除水中的懸浮物、膠體、泥沙等大顆粒雜質(zhì),降低水的濁度,為后續(xù)精密處理減輕負(fù)荷。

  結(jié)構(gòu)特點(diǎn):采用多層級石英砂填充,顆粒粒徑從上層粗砂到下層細(xì)砂漸變,形成梯度過濾層,提升截污效率。

  2. 活性炭過濾器

  作用:利用活性炭的吸附特性,去除水中的余氯、有機(jī)物、異色異味及部分重金屬離子,避免余氯對后續(xù)膜元件的氧化損傷。

  材料特性:選用高碘值椰殼活性炭,比表面積大,吸附容量高,可有效降低水中 TOC(總有機(jī)碳)含量。

  二、深度凈化核心部件

  1. 反滲透膜(RO 膜)

  作用:作為脫鹽的關(guān)鍵部件,通過半透膜的選擇透過性,截留水中 99% 以上的離子、有機(jī)物及微生物,使水的電阻率大幅提升。

  技術(shù)特點(diǎn):采用芳香族聚酰胺復(fù)合膜,膜孔徑約 0.0001 微米,可承受較高的操作壓力,在電子級用水制備中實(shí)現(xiàn)高效脫鹽。

  2. EDI 模塊(電去離子裝置)

  作用:結(jié)合離子交換樹脂與電滲析技術(shù),通過電場作用使水中殘留的離子遷移至濃水室,同時利用水電離產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子再生樹脂,實(shí)現(xiàn)連續(xù)電除鹽,無需化學(xué)再生劑。

  結(jié)構(gòu)組成:由陽離子交換膜、陰離子交換膜、濃水室、淡水室及離子交換樹脂填充層組成,可將水質(zhì)電阻率提升至 15MΩ?cm 以上。

  三、終端處理核心部件

  1. 拋光混床(精混床)

  作用:作為超純水制備的終端處理單元,通過混合陰、陽離子交換樹脂,進(jìn)一步去除 EDI 出水中殘留的微量離子,使水質(zhì)電阻率達(dá)到 18.2MΩ?cm 的超純標(biāo)準(zhǔn)。

  運(yùn)行特點(diǎn):樹脂再生周期長,出水水質(zhì)穩(wěn)定,常用于半導(dǎo)體等對水質(zhì)要求很高的場景。

  2. 精密過濾器(終端過濾器)

  作用:采用微米級孔徑的折疊式濾芯(如 0.1μm 或 0.05μm),去除水中殘留的顆粒物、膠體及微生物殘骸,防止雜質(zhì)對電子元器件生產(chǎn)工藝的污染。

  濾芯材料:多選用聚偏氟乙烯(PVDF)或聚丙烯(PP)材質(zhì),具有低溶出、耐高壓、抗腐蝕的特點(diǎn)。

  四、輔助控制與監(jiān)測核心部件

  1. 在線水質(zhì)監(jiān)測儀表

  類型與功能:

  電阻率儀:實(shí)時監(jiān)測水中離子含量,反映水質(zhì)純度;

  TOC 檢測儀:監(jiān)測水中總有機(jī)碳含量,控制有機(jī)物污染;

  顆粒物計數(shù)器:檢測水中≥0.1μm 的顆粒數(shù)量,確保水質(zhì)潔凈度;

  微生物檢測儀:在線監(jiān)測細(xì)菌、內(nèi)毒素等微生物指標(biāo),滿足高精密電子生產(chǎn)需求。

  2. 控制系統(tǒng)與閥門組件

  自動化控制:通過 PLC(可編程邏輯控制器)或 DCS(分布式控制系統(tǒng)),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)(如壓力、流量、電導(dǎo)率)的自動調(diào)節(jié)與故障報警;

  關(guān)鍵閥門:采用氣動或電動隔膜閥、不銹鋼球閥等,避免傳統(tǒng)閥門材質(zhì)對水質(zhì)的污染,同時確保控制精度(如 RO 膜的濃水調(diào)節(jié)閥、EDI 模塊的電壓電流控制器)。

  五、材質(zhì)與管道系統(tǒng)核心部件

  1. 高純度管材與配件

  材料選擇:超純水輸送管道多采用 316L 不銹鋼(電解拋光處理)或 PVDF(聚偏二氟乙烯)材質(zhì),表面粗糙度 Ra≤0.2μm,減少細(xì)菌滋生與離子溶出;

  連接方式:采用自動軌道焊接或熱熔對接,避免焊點(diǎn)氧化與泄漏,確保輸水過程中水質(zhì)不受二次污染。

  2. 循環(huán)系統(tǒng)組件

  作用:通過循環(huán)泵與回流管道維持超純水的動態(tài)流動,防止死水段滋生微生物,同時穩(wěn)定水質(zhì)參數(shù);

  設(shè)計要點(diǎn):循環(huán)流速通??刂圃?1.5m/s 以上,管道坡度與死角設(shè)計符合流體力學(xué)要求,降低顆粒物沉積風(fēng)險。

  核心部件的協(xié)同作用

  超純水設(shè)備的核心部件通過 “預(yù)處理→深度脫鹽→終端拋光→在線監(jiān)測” 的多級工藝串聯(lián),形成完整的水質(zhì)凈化體系。例如:石英砂與活性炭先去除大顆粒雜質(zhì)與有機(jī)物,RO 膜實(shí)現(xiàn)高效脫鹽,EDI 模塊進(jìn)一步深度除鹽,拋光混床與精密過濾完成終端凈化,而監(jiān)測儀表與控制系統(tǒng)則實(shí)時保障全流程的穩(wěn)定性。這種模塊化設(shè)計既滿足了電子級行業(yè)對水質(zhì)的嚴(yán)苛要求,也為設(shè)備的維護(hù)與升級提供了靈活性,使其在半導(dǎo)體、液晶顯示等精密制造領(lǐng)域中成為不可或缺的技術(shù)支撐。

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