氢原子百科 
纯水（英文：Pure water），又名去离子水，是从原水（自来水等）中部分或完全去除无机离子、有机物、微粒子（包括微生物）等杂质的水，是高度精制的水，几乎不存在杂质、离子和细菌，完全由水分子组成。[1][2]
纯水制备包括预处理、脱盐和后处理。[6]衡量纯水纯度的重要指标是电阻率（MΩ·cm）或电导率（μs/cm）（电阻率与电导率互为倒数）。电阻率与水中的无机离子有关，电阻率越大，水中的无机离子量越少，水的纯度越高。[1]纯水中剩余的含盐量应在1.0毫克/升以下，25℃时电阻率应为1.0×106~10×106Ω·cm，一般纯水的电导率0.1μs/cm~2μs/cm。[6][1][7]纯水主要用于饮料和食品制造、制药、医院、实验室以及发电站等行业。日常生活中亦会采用适当方法将原水加工成饮用纯水。[8][1][9]
纯水作为一种饮料受到部分消费者的青睐，并在饮料工业形成一定的市场。纯水的水质固然好，但纯水不含任何营养成分和对人体有益的各种元素，因此对正常人来说，经常饮用纯水并无太大的实际意义。[1]
水分子的结构
水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的，分子结构呈现不对称性，正负极不能相互抵消，因此称为极性分子。水分子因极性相互结合，形成比较复杂的大的分子，其化学性质不变，这种现象称为水分子的缔合。水分子的缔合与温度有关，温度升高促使缔合分子离解，温度降低有利于分子缔合。[10]
溶解性强
水分子有很强的极性，容易吸引溶质表面的分子或离子，使其脱离溶质表面进入水中，溶解能力很强。[10]
密度变化（反常膨胀）
通常情况下水的密度随着温度的升高逐渐降低，但从0℃（C点）升至约4℃（B点）这一段随着温度升高密度是逐渐增加的。因在这一温度变化过程中，较大的缔合分子逐渐离解成为较小的缔合分子，分子间空隙大幅缩小使得水的体积收缩，因而密度增大，这一过程也称为“反常膨胀”。因此纯水在约4℃时密度最大，为1g/cm3。[10]
水的热性质
纯水检验
电阻率
水的电阻率越高，表示水中的离子越少，水的纯度越高。25℃时，电阻率为1.0×106~10×106Ω·cm的水称为纯水。[7]
pH值
用酸度计测定与大气相平衡的纯水的pH值，一般应为pH 6左右。采用简易化学方法测定时，取两支试管，在其中各加10mL水，于甲试管中滴加0.2%甲基红（变色范围pH4.2~6.2）2滴，不得显红色，于乙试管中滴加0.2%溴百里酚蓝（变色范围pH 6.0~7.6）5滴，不得显蓝色。[7]
硅酸盐
氯化物
取20mL水于试管中，用4mol·L-1HNO31滴酸化，加入0.1mol·L-1AgNO3溶液1~2滴，如出现白色乳状物，则不合格。[7]
金属离子
取25mL水，加入0.2%铬黑T指示剂1滴，5mL pH为10的氨性缓冲溶液，如呈现蓝色，说明Cu2+、Pb2+、Zn2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+等阳离子含量甚微，水合格。如呈现紫红色，则说明水不合格。[7]
制备方法
纯水制备包括预处理、脱盐和后处理。[11]
预处理
预处理包括凝聚、混凝过滤、吸附、软化、脱气和灭菌等工序，以除去原水中的机械杂质、悬浮物、微生物、胶体、溶解气体及有机物等。清除原水中的泥沙、黏土、纤维素及微生物等，除自然沉降外还需加入混凝剂，如十八水合硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O，以使胶状悬浮体沉降下来。除去有机物、细菌等采用吸附法，吸附剂有活性炭和硅藻土等。为了提高下一脱盐工序的效率，在预处理过程中需对水进行软化。软化的方法有化学软化法和阳离子交换法。[11]
脱盐
蒸馏法
制取的水电阳率可达1x105 ~1x106欧·厘米，纯度虽高，但效率低，成本高，难于大量生产。在纯水生产中已基本被离子交换等方法取代。[11]
离子交换法
未经过提纯的水中，含有大量的杂质和有害离子，将水依次通过相应的离子交换树脂后，水中的离子将被树脂吸收，而树脂中的可交换的H+和OH-将依次被解吸，从而交换到水中，形成去离子水。[12]
离子交换树脂是一种高分子化合物，它在水、酸、碱性物质中均不溶解，化学性质稳定，具有交换容量高、机械强度好、耐磨性大、膨胀性小、使用时间长等优点。[12]
电渗析法
电渗析法产生于1950年，由于其能耗低，常作为离子交换法的前期处理步骤。它在外加直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜分别选择性地允许阴离子和阳离子透过，使一部分离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中去，从而使一部分水纯化，另一部分水浓缩，这就是电渗析的原理。电渗析是常用的脱盐技术之一。产出水的纯度能满足一般工业用水的需要。例如，用电阳率为1.6KΩ·cm（25°C）的原水可以获得1.03MΩ·cm（25°C）的产出水。但利用此种工艺所制备出的纯水，还远不能满足集成电路制造工艺中所需纯水的要求。[12]
反渗透法
反渗透一直是与扩散相反的运动方式。反渗透系统包括水的预处理装置、反渗透装置、反渗透出水的进一步处理（简称后处理）装置三部分。从原理上看，当存在两种含有盐等杂质的溶液，且以一种半透膜将它们分隔时，在自然状态下，较浓的溶液会自发地向较淡的溶液渗透，直至两边溶液浓度趋于接近，此为渗透现象。而反渗透法则是通过在淡溶液一侧施加特定压力，改变自然渗透的方向，使得淡溶液中的杂质在压力作用下向浓溶液一侧移动，从而实现溶液的分离与提纯，达到净化水等预期效果，这一过程在工业生产、饮用水净化等多个领域有着广泛应用，是一种重要的分离技术手段。[12]
后处理
经上述工艺制得的纯水中往往还含有微粒及细菌等杂质。电子工业对这类杂质要求很严，必要时需进行后处理。工业上一般用微孔滤膜进行微孔过滤，可除去纯水中的微米及亚微米级的细小悬浮物、颗粒、胶体物质等杂质。采用紫外线杀菌法消灭细菌。[11]
感观指标
色度（度）≤5，浑浊度（度）≤1，无异味、异臭，不得有肉眼可见物。[13]
理化指标
微生物指标
中国
中国国家技术监督局先后于1992年、2000年、2008年批准实施的《分析实验室用水国家标准》（GB/T6682-1992、GB/T6682-2000、GB/T6682-2008），将分析实验室用纯水分为三个等级。[8]
美国
美国国家临床实验室标准委员会（national commtitee for clinical laboratory standards，NCCLS）于1985年将实验用纯水分为三级，即Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。一级水最好，临床实验室一般选用二级水即可。水越纯，所含离子越少，则电阻越大，导电性越差，即电阻率越大，电导率越小；同时水越纯，所含的SiO2、细菌数、有机物等就越少。[8]
主要用途
饮料和食品制造、制药、医院以及发电站均需用纯水，这类纯水的纯度相对较低，电阻率为0.5MΩ·cm~10MΩ·cm（电导率2μs/cm~0.1μs/cm）。饮料工业用纯水主要是工艺过程、配料、茶饮料的浸出。[1]实验用纯水是指天然水或自来水经过蒸馏、离子交换、活性炭吸附、过滤等处理后除去了杂质的水。纯水质量的高低直接影响到检验结果的准确性，主要用于实验器具的洗涤、化学分析等。[8]饮用纯水系指以符合生活饮用水卫生标准的水为原水，采用反渗透法、蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他适当的加工方法去除水中矿物质、有机成分、有害物质及微生物等加工制得的，且不含任何添加物，可直接饮用的水。饮用纯水的电导率一般为1μs/cm~10μs/cm。[14][9]
运输及存储
饮用纯水产品保存期限为一年。产品运输工具应消毒卫生，运输过程中不得雨淋、受潮，曝晒。装卸时要轻装、轻卸、严禁与有毒或有异味物品混运。饮用纯水应贮存于干燥阴凉的室内，不得靠近热源和腐蚀性介质，低温季节应防止冻结。[13]纯水的传输和贮存应该在聚乙烯等塑料管道或容器中。由于塑料管道或容器中的可溶成分易溶解在纯水中，空气中的二氧化碳等也会被水吸收，纯水会受到污染。因此纯水都不宜长期贮存。尤其是一级水，应在使用前临时制备。[15]
污染
纯水系统在运行过程中，面临着多种污染源的挑战。这些污染源包括以下几个方面：[16]
防治
菌落总数的控制是确保纯化水质量的关键一环。为了有效控制菌落总数，需要采取以下措施：[16]
影响意义
水为生命之源，是人类赖以生存的不可缺少的物质。随着日益严重的环境污染，包括各种工业废水、废料、农药化肥、放射性微粒以及生活污水等的污染，致使大量重金属离子、化学药物、病毒、细菌，以及药理活性物质、致癌性物质、变异原性物质等对人体有害的物质进入水中，造成水源的严重污染，随时都有可能对人类健康构成威胁。在这种情况下，人类愈加重视水的质量，对饮用水的水质要求也越发提高。[1]
采用反渗透等技术处理的纯水不仅去除了水中各种有毒和有害的物质，而且因其口感品质作为一种饮料受到部分消费者的青睐，因此纯水也渐渐成为一种现代饮料，并在饮料工业形成一定的市场。纯水的水质固然好，但纯水不含任何营养成分和对人体有益的各种元素，因此对正常人来说，经常饮用纯水并无太大的实际意义。[1]
纯水设备
以饮用纯水为例，饮用纯水设备一般包括反渗透装置、离子交换树脂塔、超滤装置、紫外线杀菌装置、微滤装置、电阻仪等部分，必要时还需配备真空脱气塔。[17]
| 设备名称 | 主要特点 |
|---|---|
| 纯水器系列 | 使用阳、阴两种离子交换树脂，可去除原水中溶解的盐类。有两种离子交换树脂混合装于一个柱内的混床式，和两种树脂分别单独装于柱内的二床三塔式两种型式。再生方式有并流再生式和逆流再生式两种，逆流再生用于二床三塔式大型纯水设备 |
| 塔型纯水器 | 采用两种新技术，一是防止粒状离子交换树脂流动，二是在上升流动时同时进行阳、阴两种树脂的再生，再生时间可缩短至45分钟，操作成本可降低60%，形状分成K塔、A塔和泡罩塔三部分，树脂塔高度低，易维修，省空间 |
| New codes | 以自来水为原水，经过活性炭、MF、泵、RO等后送入“codes”。“codes”由电极室、脱盐室和浓缩室组成，可制得5~15MQ·cm以上的高纯度水 |
| milli-R，系列 milli-R，系列 | milli-R，系列由ELIX(连续离子交换装置)和反渗透(RO)组合而成，能有效去除无机离子和有机物，可获得高于“蒸馏+离子交换”系统的高纯水，同时采用新型过滤器和新的RO膜，几乎不受原水水质的影响 |
| PHP 系列 AC系列 | 美国制造的RO式纯水器，PHP型采用专利“搅拌水流”方式，能自清洗膜。AC型由计算机控制，当监控的水质指标降低时能自动停机 |
| 参考资料：[17] | |
参考资料 17
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 纯水 — 中国大百科全书
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 纯水 — 中国大百科
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 解析制药用水，纯水系统微生物污染风险分布，典型污染问题的深度洞察 — https://mp.weixin.qq.com
- 参考 17