一般的自来水和普通的蒸馏水中都含有一些杂质离子如钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、硅酸根离子、氨分子等杂质，而硅片的清洗过程要求高纯度的水，这样才能达到硅片清洗的要求。如果用自来水或蒸馏水清洗硅片，不但不能洗干净，反而玷污硅片表面。因此冲洗硅片必须使用含离子少的高纯水，一般称为去离子水。目前制备去离子水采用离子交换树脂法和反渗透法制备。下面分别作一一介绍。
1.离子交换树脂法
离子交换树脂属于高分子聚合物，不溶于水的颗粒状固体物质。当离子交换树脂与含有各种离子的水接触时，一方面离子交换树脂吸附水中的离子，另一方面离子交换树脂把自身所含的离子释放出来进入水中，即发生了离子交换反应。因而称为离子交换树脂。
（1）离子交换树脂的分类：
阳离子交换树脂：强酸性阳离子交换树脂，如R-SO3H
弱酸性阳离子交换树脂，如R-COOH
阴离子交换树脂：强碱性阴离子交换树脂，如R=NOH
弱碱性阴离子交换树脂，如R-NH3OH
（2）离子交换原理
当自来水或蒸馏水中含有钙离子、钠离子、钾离子、镁离子等阳离子流入离子交换柱时，与阳离子交换树脂R-SO3H 的氢离子发生交换，水中杂质阳离子被阳离子交换树脂吸附，而树脂的氢离子被释放到水中。反应如下：
R-SO3H+Na+= R-SO3 Na + H +
当自来水或蒸馏水中含有氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、硅酸根离子阴离子流入离子交换柱时，与阴离子交换树脂R=NOH 的氢氧根离子发生交换，水中杂质阴离子被阴离子交换树脂吸附，而树脂的氢氧根离子被释放到水中。反应如下：
R=NOH+Cl- = R=NCl + OH-
离子交换树脂产生的氢离子和氢氧根离子发生反应，结合成水。
H ++ OH-=H2O
（3）离子交换树脂的交换装置
制备高纯水时，一般选择强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂，一般来说强酸性阳离子交换树脂的交换容量比强碱性阴离子交换树脂的交换容量大的多，在用混合床制备纯水时，考虑到离子交换树脂的再生，应考虑将使强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂容易分离，因此选用阴、阳离子交换树脂密度尽量相差较大，一般来说强酸性阳离子交换树脂的密度比强碱性阴离子交换树脂的密度大的多。
离子交换装置中，有复床式和混合床式两种。所谓复床式是阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别装在两个圆柱筒内，再将两个交换柱串联起来；混合床式是将阳离子交换树脂和阴离子交换树脂混合装在一个交换柱内。混合床式的交换相当于无数个复床式串联在一起，所以效果比复床式好的多。
阴、阳离子交换树脂的用量比是由交换后的水的酸碱性决定，一般采取体积比为1:2，阳离子交换树脂的用量R-SO3H 为5.25mg/g，阴离子交换树脂的用量R=NOH 为2.3～2.5mg/g。
（4）离子交换树脂的再生
离子交换树脂使用一段时间后，大部分转化为盐，这时需要对离子交换树脂进行再生处理，再生处理的目的是将盐型分别转化为原来的酸碱型，再生时，阴离子交换树脂可用浓度4%～10%的氢氧化钠，阳离子交换树脂可用浓度5%～8%的盐酸或硫酸溶液处理。有关的反应如下：
R-SO3 Na + HCl= R-SO3H + NaCl
R=NOH+Na OH = R=NCl +NaCl
2.反渗透法制备纯水
（1）反渗透法制备纯水的原理
所谓渗透是指溶剂从稀溶液通过半透膜进入浓溶液的现象。渗透停止时的压力称为渗透压。所谓反渗透是指在浓溶液一端加上比自然渗透压力更大的压力，既溶剂将从浓溶液一边往稀溶液一边进行。
反渗透膜的材料一般采用醋酸纤维素、玻璃和中空纤维素等有机膜。反渗透膜的典型结构是复合膜。
（2）反渗透法制备纯水的工艺
反渗透系统的性能主要受渗透压、反渗透膜材料、温度、生垢程度和供水的压强、温度、pH 值、杂质浓度等因素的影响。杂质离子常常会在反渗透膜边缘形成沉淀物，如碳酸钙、硫酸钙，一些难溶于水的氧化物及其它微生物、有机物等杂质。一般用柠檬酸等加以除去。
本文地址： https://www.xsyiq.com/6725.html
网站内容如侵犯了您的权益，请联系我们删除。
