آب فوق خالص

محققان هرروزه در سراسر جهان برای اهداف مختلفی از آب استفاده می کنند. کیفیت آب مورد استفاده بسیار مهم است و آلاینده های موجود در آن می تواند نتایج ازمایش ها را تحت تاثیر قرار دهد.

آب فوق خالص (UPW) آبی است که فقط مولکول H2O و یون های H+ و  OH- در تعادل در آن وجود دارد. آب فوق خالص از هرگونه ناخالصی و آلوذگی از جمله: ترکیبات آلی و معدنی چه محلول و چه ذرات؛ فرار و غیر متغیر ، واکنش پذیر و بی اثر؛ آبدوست و آبگریز؛ و گازهای حل شده تصفیه شده و در بالاترین حد خلوص قرار دارد. هدایت آب فوق خالص در دمای 25 درجه سانتی گراد حدود 0.055 US/cm می باشد و مقاومت آن 18.2 مگا اهم گزارش شده است.

آب فوق خالص عمدتا در صنعت  نیمه هادی و داروسازی کاربرد دارد. آب فوق خالص (UPW) و اصطلاح رایج آب دیونیزه یکسان نیستند.

حتما برای استفاده خود قبل از خرید آب فوق خالص، مطلب آب مقطر را نیز بخوانید.

منابع و کنترل آب فوق خالص

منابع  باکتریها ، ذرات ، مواد آلی و معدنی به عواملی از جمله آب خوراک برای تهیه UPW و همچنین انتخاب مواد لوله کشی برای انتقال آن بستگی دارد. باکتری ها به طور معمول در واحدهای تشکیل کلونی (CFU) در واحد حجم UPW گزارش می شوند.  مواد آلی، آلاینده های فلزی و آلاینده های آنیونی (درباره فرق کاتیون و آنیون نیز بخوانید) در واحد هایی مانند ppm ، ppb ، ppt و ppq اندازه گیری می شوند.

باکتری ها به عنوان یکی از سرسخت‌ترین موجودات در این لیست برای کنترل ذکر شده اند.  تکنیک هایی که برای حداقل ساختن رشد کلونی باکتریایی در جریان آب فوق خالص کمک می کنند مانند ضد عفونی کننده های شیمیایی یا بخار گاه به گاه (که در صنعت داروسازی رایج است) ، فوق تصفیه یا اولترا فیلتراسیون(در بعضی از صنایع دارویی اما عمدتا نیمه هادی) ، ازناسیون و بهینه‌سازی طرح های سیستم لوله کشی مورد استفاده هستند. در سیستم های UPW مدرن و پیشرفته ، تعداد باکتری های مثبت (بیشتر از صفر) معمولاً در تأسیسات تازه ساخته مشاهده می شود. با استفاده از ازن یا هیدروژن پراکسید ، این مسئله به طور مؤثر حل می شود. با طراحی مناسب سیستم پولیش و توزیع ، هیچ گونه باکتری مثبت به طور معمول در طول سیستم UPW دیده نمی شود.

ذرات موجود در آب فوق خالص باریکه صنعت نیمه هادی هستند و باعث ایجاد نقص در فرآیندهای حساس فوتولیتوگرافی می شوند که ویژگی ها را در ابعاد نانومتر تعیین می کنند. در صنایع دیگر اثرات آنها می تواند از یک مزاحمت تا نقص های تهدید کننده زندگی متغیر باشد. ذرات را می توان با استفاده از فیلتراسیون و اولترافیلتراسیون کنترل کرد. این منابع می توانند شامل قطعات باکتریایی ، رسوب شدن دیوارهای قطعه در جریان خیس شده مجرا و همچنین پاکیزگی فرایندهای اتصال به کار رفته در ساخت سیستم لوله کشی باشند.

کل کربن آلی موجود در آب فوق خالص می تواند با تهیه مواد مغذی در تکثیر باکتریها نقش داشته باشد ، می تواند به عنوان یک کاربید برای یک گونه شیمیایی دیگر در یک فرآیند حساس حرارتی جایگزین کند ، به روش های ناخواسته با واکنشهای بیوشیمیایی در بیو پردازش واکنش نشان دهد و بقایای ناخواسته را بر جای بگذارد. قطعات تولید TOC می تواند از آب خوراک مورد استفاده برای تولید UPW ، از اجزای مورد استفاده در انتقال آب فوق خالص  (مواد افزودنی در ساخت محصولات لوله کشی یا دستیاران اکستروژن و عوامل رهاسازی قالب) ، از تولیدات بعدی و عملیات تمیز کردن سیستم های لوله کشی یا از لوله های کثیف ، استفاده شود.

آلودگی فلزی و آنیونی در سیستم های آب فوق خالص می تواند فرآیندهای آنزیمی را در فرآیند زیست پردازشی ، تجهیزات خوردگی در صنعت تولید برق خاموش کرده و منجر به شکست کوتاه مدت یا بلند مدت قطعات الکترونیکی در تراشه های نیمه هادی و سلول های فتوولتائیک شود. منابع آن مشابه منابع TOC است. بسته به میزان خلوص مورد نیاز ، تشخیص این آلاینده ها می تواند از هدایت ساده (الکترولیتی) قرائت سازهای پیشرفته مانند کروماتوگرافی یونی (IC) ، طیف سنجی جذب اتمی (AA) و طیف سنجی جرمی پلاسما به صورت استقرایی (ICP-MS) باشد.

کاربرد های آب فوق خالص

آب فوق خالص از طریق چندین مرحله برای رعایت استانداردهای کیفیت برای کاربران مختلف تیمار می شود. کاربران نهایی و اصلی آب فوق خالص صنایع نیمه هادی ها ، فتوولتائیک خورشیدی ، داروسازی ، تولید برق (دیگهای زیر و فوق بحرانی) و کاربردهای ویژه مانند آزمایشگاههای تحقیقاتی می باشند. اصطلاح “آب فوق خالص” در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 به عنوان روشی برای توصیف کیفیت خاص آب مورد استفاده در نیروگاه ها ، دارویی یا نیمه هادی ها محبوبیت بیشتری پیدا کرد.

شما میتوانید برای خرید مواد شیمیایی به ما مراجعه کنید و بهترین قیمت ها را از ما با ضمانت دریافت کنید.

در حالی که هر صنعت از آنچه که آن را “آب فراصوت” می نامد استفاده می کند ،اما استانداردهای کیفیت متفاوت است ، به این معنی که آب فوق خالص استفاده شده توسط یک کارخانه دارویی با آنچه در یک فاب نیمه هادی یا یک نیروگاه استفاده می شود متفاوت است.

استانداردها با استفاده از آب فوق خالص گره خورده است. به عنوان مثال ، گیاهان نیمه هادی از UPW به عنوان ماده تمیز کننده استفاده می کنند ، بنابراین مهم است که آب حاوی آلاینده های محلولی که بتوانند رسوب کنند یا ذراتی که ممکن است روی مدارها قرار گیرند و باعث خرابی میکروچیپ شوندف نشود. صنعت برق از آب فوق خالص به عنوان منبعی برای ایجاد بخار برای چرخاندن توربین های بخار استفاده می کند. از آب فوق خالص در تجهیزات دارویی به عنوان ماده تمیز کننده و همچنین ماده ای در محصولات استفاده می شود ، بنابراین آنها به دنبال آب عاری از اندوتوکسین ها ، میکروب ها و ویروس ها هستند.

امروزه ، تبادل یونی (IX) و الکترودینیزاسیون (EDI) فن آوری های دیونیزاسیون اصلی در ارتباط با تولید آب فوق خالص می باشند ، در اکثر موارد به دنبال اسمز معکوس (RO) هستند. بسته به کیفیت آب مورد نیاز ، کارخانه های تصفیه آب فوق خالص نیز اغلب دارای ویژگی های جدا سازی ، میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، تابش ماوراء بنفش و ابزارهای اندازه گیری (به عنوان مثال ، کل کربن آلی(TOC) ، مقاومت در برابر / هدایت ، ذرات ، pH و اندازه گیری های ویژه برای یون های خاص هستند).

در اوایل ، آب نرم شده توسط فن آوری هایی مانند نرم شدن زئولیت یا نرم شدن آهک سرد پیشرو در تیمار UPW روش مدرن محسوب میشد. از آنجا ، اصطلاح آب “دیونیزه شده” پیشرفت بعدی بود زیرا رزین های مصنوعی IX در سال 1935 اختراع شد و سپس در دهه 1940 تجاری سازی شد. نخستین سیستمهای آب “دیونیزه شده” برای تولید “خلوص بالا” که توسط مقاومت یا اندازه گیری رسانایی تعیین می شود ، به تیمار IX متکی بودند. پس از ظهور غشاهای RO تجاری در دهه 1960 ، پس از آن استفاده RO با درمان IX در نهایت متداول شد. EDI در دهه 1980 تجاری شد و این فناوری امروزه با تیمارUPW همراه است.

آب فوق خالص در صنعت نیمه هادی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. این صنعت به بالاترین درجه کیفیت UPW احتیاج دارد. مصرف آب درجه الکترونیکی یا مولکولی توسط صنعت نیمه هادی را می توان با مصرف آب یک شهر کوچک مقایسه کرد. یک کارخانه واحد می تواند از آب مافوق صوت (UPW)  با نرخ 2 MGD یا 5500 متر در روز استفاده کند. استفاده از آب فوق خالص متفاوت است. ممکن است برای شستشوی ویفر پس از استفاده از مواد شیمیایی ، رقیق کردن مواد شیمیایی خود ، در سیستمهای اپتیکی برای فوتولیتوگرافی غوطه وری یا به عنوان مایعات خنک‌کننده در بعضی از کاربردهای مهم مورد استفاده قرار گیرد. UPW حتی گاهی اوقات به عنوان منبع رطوبت ساز برای محیط اتاق تمیز استفاده می شود.

اصلی ترین و مهمترین کاربرد UPW در ابزار تمیز کردن جلویی است ، هنگامی که پایه و اساس (ترانزیستور) مدار یکپارچه ایجاد می شود. برای استفاده به عنوان ماده تمیز کننده و اچ ، ناخالصی هایی که می توانند باعث آلودگی محصول یا بازده فرآیند ضربه شوند (به عنوان مثال میزان اچ) باید از آب خارج شوند. در فرآیندهای پرداخت مواد شیمیایی مکانیکی از آب علاوه بر معرفها و ذرات ساینده استفاده می شود.

استفاده رایج از آب فوق خالص در صنایع داروسازی و بیوتکنولوژی نیز در جدول زیر خلاصه شده است:

استفاده از آب اولتراپور در صنایع داروسازی و بیوتکنولوژی

تهیه آب فوق خالص

فرآیند تهیه آب فوق خالص با پیش تصفیه ، به طور معمول از طریق فیلتر آب اسمز معکوس (RO) یا فیلتر آب کربن فعال شده یا تصفیه اشعه ماوراء بنفش ، قبل از استفاده از سیستم آب دیونیزه کننده تبادل یونی (IX) یا الکتروریزه شدن (EDI) آغاز می شود. آب فوق خالص با استفاده از ریف های مختلف بر روی این فرمول ایجاد می شود و استانداردهای کیفیت دقیق محصول نهایی بسته به نوع استفاده برای آن متفاوت است.

در اینجا سه ​​فرآیند تهیه آب فوق خالص محبوب از تأمین کنندگان پیشرو فناوری وجود دارد:

1. سیستم تصفیه آب یکپارچه EMD Millipore Milli-Q

این زنجیره تصفیه آب به کاربر این امکان را می دهد تا آب قابل شرب مصرف کند و در یک سیستم چهار تکه ، آن را فوق خالص  کند. در ابتدا با استفاده از یک سیستم EDI ، آب خالص (که نباید با استفاده از اشعه ماوراء بنفش اشتباه گرفته شود) همراه با یک رژیم قبل از RO و UV ضد باکتری از شیر آب ایجاد می شود. سپس آب خالص در مخزن پلی اتیلن ذخیره می شود که در برابر آلودگی های موجود در هوا و تشکیل بیوفیلم محافظت می کند. سپس آب از لامپ UV با طول موج دوتایی عبور می کند و یک کارتریج صیقل دهنده هرگونه آلودگی یونی یا ارگانیک را که زیر سطح ردیابی باقی مانده است ، از بین می برد.

Milli-Q در درجه اول برای کاربردهای آزمایشگاهی است و حداکثر توان آن به 15 لیتر (یا 3.96 گالن) در ساعت می رسد.

2. سیستم آبهای Ultrapure “Containerized” RWL

RWL هنگام تنظیم قابلیت تولید بخار برای دیگهای فشار قوی سیستم آب فوق خالص  را طراحی و ساخته است. این سیستم شامل پیش فیلتراسیون با دوز آلوم و پیش کلرزنی ؛ تصفیه کربن فعال؛ پیش درمانی شیمیایی با تنظیم pH و دوز ضد مالکتی؛ فیلتراسیون کارتریج؛ اول و دوم گذر RO؛ غشای انتقال گاز؛ و در آخر EDI می باشد.

3. Puralytics Shield 1000

این سیستم آب غیر متمرکز با LED دارای یک مش پوشش داده شده با فناوری نانو است که پنج فرآیند فوتوشیمیایی را برای تصفیه آب فعال می کند(همچنین در این صنعت به مقدار زیاد از آب اکسیژنه نیز استفاده میشود). با از بین بردن آلاینده ها به جای فیلتر کردن آنها وایجاد یک جریان فاضلاب ، این سیستم گزینه ای سبزتر از بسیاری از سیستم های دیگر آب فوق خالص است و در عین حال باعث کاهش آلاینده ها به محدوده قطعات در هر تریلیون می شود. این سیستم قادر است تا روزانه 4000 لیتر (1،056 گالن) آب فراصوت تولید کند.