超純水18.2 MΩ.cm的定義及其特性

在工作中,我們常被問到下列的問題:

為什麼18.2MΩ.cm是最大極限值,為什麼不會有更高值?”

18.2MΩ.cm到底表示什麼與電導率0.055μS/cm之間又是什麼關係?”
電阻抗值要掉到什麼程度,才需要更換超純水耗材18MΩ.cm10MΩ.cm?”,原因為何?

首先,我們需要先說明一下18.2MΩ.cm代表什麼!?

18.2MΩ.cm是一個水質檢測數據,其檢測水中的陰陽離子的濃度,而以電阻率(Resistivity)來表示,當水中離子濃度越低時,檢測出的電阻率會越高,如果水中離子濃度越高時,檢測出的電阻率會越低,所以,電阻率與離子濃度成反比關係

但是為什麼極限值是18.2MΩ.cm! ?

如果水中離子濃度趨近於零時,為什麼電阻率不是無限大呢! ?

如果您要了解其中原委,請先了解電阻率的倒數>>電導率(Conductivity) !

電導率是什麼?『電導率是利用固定交流低電壓的陰/陽電極放置在待測水中,測試其電流大小,因為電流大小與水中陰陽離子濃度成正比關係,離子愈少電流就愈小,而反之則反』

所以,電導率的大小與離子濃度成線形的正比關係。.

電導率的單位通常以μS/cm來表示,「μ」是10-6,「S」是Siemens的字首,等同於導電度的單位Mho, cm則是公分的意思。有趣的是,電導率是零的純水(表示離子濃度是零)是不存在的,因為在技術上,無法完全拿掉水中所有離子,尤其是考慮到下列水的解離平衡式.

H2O ↹ H+OH [H]×[OH]=1×1014(25℃)

從上述的解離平衡式來看, H和OH是永遠無法去除的!

當水中除了[H]和[OH]之外,沒有任何其它離子時, 電導率的最低值是0.055μS/cm(這個值是根據水中個別離子的濃度,以及該離子的 mobility及其它因素計算出來的,計算基礎是建立在[H]=1×107M, [OH]=1×107M上),所以在這個理論下,25℃時,不可能製造出低於0.055μS/cm的純水出來,而這個0.055μS/cm就是大家熟知的18.2MΩ.cm的倒數。

1/0.055=18.2 或 1/18.2=0.055

在電學的定義上, 電導率與電阻率成倒數關係。

所以,在溫度是 25時,因為不可能製造出低於0.055μS/cm的純水出來,換言之,也就是不能製造出高於18.2MΩ.cm的水出來.。

再強調一次,「μS/cm」這個單位與大家常用的「MΩ.cm」也是互為倒數關係,換句話說,「μS/cm」與「MΩ.cm」根本就是指同一件事情,如同銅板的兩面,如果有了任何一個單位的數據,只要靠單純的數學運算,就可以做「μS/cm」和「MΩ.cm」之間的互換。

通常在純水工業界的習慣上,μS/cm多用在污水、自來水、RO水等的水質表示(針對水中離子濃度的高低),而MΩ.cm 似乎只用在超純水(ELGA)的水質顯示上。

一般來說,我們會使用18.2MΩ.cm來表示超純水的純淨程度到了極限(總鹽類濃度在1ppb以下),在這種情況之下,留在水中並可以導電的陰陽離子,也只剩下1*10-7M的[H+]及[OH]了。

但要注意的是,有些無機物如矽酸鹽等, 導電的能力不高,所以電導率無法真正反映水中矽酸鹽的實際濃度!

最後,我們來說明一下,“電阻抗值要掉到什麼程度,才需要更換超純水耗材?

通常,當水中的總離子濃度超過1ppb時, 18.2MΩ.cm這個數字就會掉下來,如果掉到10MΩ.cm以下時,就表示水中的總離子濃度超過50ppb了,又如果掉到1MΩ.cm以下時,就表示水中的總離子濃度超過500ppb了,根據不同的實驗室會對水質有不同的要求,如果實驗要求的解析度在個位數的ppb時,建議一旦發現18.2MΩ.cm的數值掉下來,就請立即更換耗材。

參考資料

elga labwater