目前比較通用的純水標(biāo)準(zhǔn)包括ISO 3696-1995、ASTM D1193-2011、GB6682-2008、GB/T33087-2016、GB/T11446-2013。這些標(biāo)準(zhǔn)除了對(duì)Na+、Cl-  離子的含量有明確規(guī)定外，還規(guī)定了硅含量的要求。不同純水級(jí)別對(duì)硅含量的要求見(jiàn)表1。

表1 不同純水級(jí)別對(duì)硅含量的要求

 

為什么要檢測(cè)超純水中硅的含量？

1、硅無(wú)處不在
 

    硅在自然界分布很廣，以石英砂和硅酸鹽的形成存在，在地殼中的原子百分含量為16.7%，是除氧元素以外第二豐富的物質(zhì)。土壤、黏土和砂子是天然硅酸鹽巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物，可以說(shuō)，硅無(wú)處不在。

 

   自然界的水中不可避免地會(huì)溶解部分硅酸鹽，無(wú)機(jī)硅是水中最復(fù)雜的無(wú)機(jī)物之一，而且難以去除，所以純水或超純水中或多或少都有一定量的硅雜質(zhì)存在。

2、應(yīng)用需求高

    在電子工業(yè)用水和進(jìn)行痕量分析實(shí)驗(yàn)用水都要求將超純水的硅含量降到最低。

    * 在半導(dǎo)體/FPD工藝中,超純水中硅的濃度會(huì)給產(chǎn)品精度、成品率和原材料利用率帶來(lái)很大影響。

    * 在進(jìn)行痕量分析中，硅作為一種弱電離離子，其含量的變化對(duì)純水電阻率的影響甚小，不容易被發(fā)覺(jué)，如果使用這種含硅的水作為空白對(duì)照，必然無(wú)法得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

3、硅是評(píng)價(jià)水機(jī)純化性能的重要指標(biāo)
 

    （1）硅是評(píng)價(jià)離子交換樹(shù)脂吸附效果的重要依據(jù)

  硅酸是一種非常弱的酸，pKa為9.5，在水中不易電離，而且離子交換樹(shù)脂與硅的交換效率極易飽和，屬于比較難去除的物質(zhì)。如果純化填料的質(zhì)量差、配比不合理，導(dǎo)致其吸附效果差，是很難保證水中硅離子的去除效果的。某種程度上講，硅是體現(xiàn)純水機(jī)純化柱質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。

    另外有數(shù)據(jù)表明，在純水耗材使用接近末期時(shí)，硅是最先穿透離子交換柱進(jìn)入產(chǎn)水的離子，就是所謂的“硅穿透現(xiàn)象”。在純化柱將被耗盡的最后時(shí)刻，在電阻率急劇下降前，大量的硅會(huì)在短時(shí)間內(nèi)溶出到產(chǎn)水中。 而且，溶解硅的含量還會(huì)影響硼穿透離子交換樹(shù)脂[1]。所以監(jiān)測(cè)純水中硅含量的變化至關(guān)重要。 

    （2）硅是水機(jī)純化能力的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)

  

    雜質(zhì)硅除了對(duì)離子交換樹(shù)脂的去除能力是一種挑戰(zhàn)外，對(duì)其他的純化條件的反應(yīng)也不盡相同。現(xiàn)有純水設(shè)備使用的純化技術(shù)中， RO對(duì)硅的去除率可以達(dá)到80%，EDI對(duì)硅的去除率則高達(dá)99%[2]。用帶有EDI模塊的純水機(jī)更適合為硅含量敏感的實(shí)驗(yàn)供水。對(duì)硅含量要求嚴(yán)格的用戶在選購(gòu)水機(jī)時(shí)要關(guān)注純水儀對(duì)硅雜質(zhì)去除的能力和效果。

    檢測(cè)純水的硅含量可以作為評(píng)價(jià)水機(jī)整體純化性能的指標(biāo)之一，一臺(tái)流路設(shè)計(jì)合理、純化模塊配置科學(xué)、純化柱填料配方考究的純水儀，其產(chǎn)水中的硅含量才能合乎標(biāo)準(zhǔn)。 

    權(quán)威機(jī)構(gòu)的驗(yàn)證是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要依據(jù)，上海樂(lè)楓Genie 系列高端智能純水系統(tǒng)的水質(zhì)參數(shù)都通過(guò)了計(jì)量檢測(cè)中心的檢測(cè),包括GB6682-2008、GB/ T 33087-2016和ASTM D1193-2006（2011）等標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1] Malhotra, S.; Chan, O.; Chu, T.; Fuckso, A.; “Correlation of Boron Breakthrough Versus Resistivity and Dissolved Silica in RO/DI System”, Ultrapure Water May/June 1996 pp 22-25. (1996)

[2] 聞瑞梅, 鄧守權(quán), 張亞峰, et al. 半導(dǎo)體工藝用高純水中硅、硼的去除[J]. 電子學(xué)報(bào), 2005, 33(2):197-199.