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【转载】超纯水18.2 MΩ.cm的定义及其特性

2022年06月26日 工作学习 暂无评论
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在工作中,我們常被問到下列的問題:

“为什么18.2MΩ*cm是最大极限值,为什么不会有更高值?”

“18.2MΩ*cm到底表示什么?与电导率0.055μS/cm之间又是什么关系?”

“电阻抗值要掉到什么程度,才需要更换超纯水耗材?18MΩ*cm或10MΩ*cm?”,原因为何?”

首先,我们需要先说明一下18.2MΩ.cm代表什么!?

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,而以电阻率(Resistivity)来表示,当水中离子浓度越低时,检测出的电阻率会越高,如果水中离子浓度越高时,检测出的电阻率会越低,所以,电阻率与离子浓度成反比关系

但是为什么极限值是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!?

如果您要了解其中原委,请先了解电阻率的倒数→电导率(Conductivity)!

电导率是什么?“电导率是利用固定交流低电压的阴/阳电极放置在待测水中,测试其电流大小,因为电流大小与水中阴阳离子浓度成正比关系,离子愈少电流就愈小,而反之则反”。

所以,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,「μ」是10-6,「S」是Siemens的字首,等同于导电度的单位Mho,cm则是公分的意思。有趣的是,电导率是零的纯水(表示离子浓度是零)是不存在的,因为在技术上,无法完全拿掉水中所有离子,尤其是考虑到下列水的解离平衡式.

H2O⇋H+OH

[H]×[OH]=1×1014(25℃)

从上述的解离平衡式来看,H和OH是永远无法去除的!

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(这个值是根据水中个别离子的浓度,以及该离子的mobility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,不可能制造出低于0.055μS/cm的纯水出来,而这个0.055μS/cm就是大家熟知的18.2MΩ*cm的倒数。

1/0.055=18.2或1/18.2=0.055

在电学的定义上,电导率与电阻率成倒数关系。

所以,在温度是25℃时,因为不可能制造出低于0.055μS/cm的纯水出来,换言之,也就是不能制造出高于18.2MΩ*cm的水出来.。

再强调一次,「μS/cm」这个单位与大家常用的「MΩ*cm」也是互为倒数关系,换句话说,「μS/cm」与「MΩ*cm」根本就是指同一件事情,如同铜板的两面,如果有了任何一个单位的数据,只要靠单纯的数学运算,就可以做「μS/cm」和「MΩ*cm」之间的互换。

通常在纯水工业界的习惯上,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似乎只用在超纯水(ELGA)的水质显示上。

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,也只剩下1*10-7M的[H+]及[OH-]了。

但要注意的是,有些无机物如矽酸盐等,导电的能力不高,所以电导率无法真正反映水中矽酸盐的实际浓度!

最后,我们来说明一下,“电阻抗值要掉到什么程度,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,如果掉到10MΩ*cm以下时,就表示水中的总离子浓度超过50ppb了,又如果掉到1MΩ*cm以下时,就表示水中的总离子浓度超过500ppb了,根据不同的实验室会对水质有不同的要求,如果实验要求的解析度在个位数的ppb时,建议一旦发现18.2MΩ*cm的数值掉下来,就请立即更换耗材。

 

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