在工作中,我們遇到下列的問題:
“ 为什么18.2M Ω .cm是最大极限值,为什么不会有更高值?”
“ 18.2M Ω .cm到底表示什么? 与电导率0.055 μ S/cm 之间又是什么关系?”
“ 电阻抗值要掉到什么程度,才需要更换超纯水耗材? 18M Ω .cm或10M Ω .cm?” ,原因为何? ”
首先,我们需要先说明一下18.2M Ω .cm代表什么!?
18.2M Ω .cm是一个水质检测数据,其检测水中的阴阳离子的浓度,而以电阻率(Resistivity) 来表示,当水中离子浓度越低时,检测出的电阻率会越高,如果水中离子浓度越高时,检测出的电阻率会越低,所以,电阻率与离子浓度成反比关系。
但是为什么极限值是18.2M Ω .cm呢! ?
如果水中离子浓度趋近于零时,为什么电阻率不是无限大呢! ?
如果您要了解其中原委,请先了解电阻率的倒数>> 电导率(Conductivity) !
电导率是什么? 『电导率是利用固定交流低电压的阴/ 阳电极放置在待测水中,测试其电流大小,因为电流大小与水中阴阳离子浓度成正比关系,离子愈少电流就愈小,而反之则反』.
所以,电导率的大小与离子浓度成线形的正比关系。
电导率的单位通常以μ S/cm 来表示,「μ 」是10 -6,「S 」是Siemens 的字首,等同于导电度的单位Mho,cm 则是公分的意思。有趣的是,电导率是零的纯水( 表示离子浓度是零) 是不存在的,因为在技术上,无法完全拿掉水中所有离子,尤其是考虑到下列水的解离平衡式.
H2O ↹ H++OH-
[H+]×[OH-] =1×10-14 (25 ℃ )
从上述的解离平衡式来看,H+和OH-是永远无法去除的!
当水中除了[H + ] 和[OH - ] 之外,没有任何其它离子时, 电导率的最低值是0.055 μ S/cm(这个值是根据水中个别离子的浓度,以及该离子的mobility 及其它因素计算出来的,计算基础是建立在[H + ] =1×10 -7 M ,[OH - ] =1×10 -7 M 上) ,所以在这个理论下,25 ℃ 时,不可能制造出低于0.055 μ S/cm 的纯水出来,而这个0.055 μ S/cm 就是大家熟知的18.2M Ω .cm 的倒数。
1/0.055 =18.2 或1/18.2 =0.055
在电学的定义上,电导率与电阻率成倒数关系。
所以,在温度是25 ℃ 时,因为不可能制造出低于0.055 μ S/cm 的纯水出来,换言之,也
就是不能制造出高于18.2M Ω .cm 的水出来。
再强调一次,「 μ S/cm 」这个单位与大家常用的「M Ω .cm 」也是互为倒数关系,换句话说,「μ S/cm 」与「M Ω .cm 」根本就是指同一件事情,如同铜板的两面,如果有了任何一个单位的数据,只要靠单纯的数学运算,就可以做「μ S/cm 」和「M Ω .cm 」之间的互换。
通常在纯水工业界的习惯上,μ S/cm 多用在污水、自来水、RO 水等的水质表示( 针对水中离子浓度的高低) ,而M Ω .cm 似乎只用在超纯水(ELGA) 的水质显示上。
一般来说,我们会使用18.2M Ω .cm 来表示超纯水的纯净程度到了极限( 总盐类浓度在1ppb 以下),在这种情况之下,留在水中并可以导电的阴阳离子,也只剩下1*10 -7 M 的[H + ] 及[OH - ]了。
但要注意的是,有些无机物如矽酸盐等, 导电的能力不高,所以电导率无法真正反映水中矽酸盐的实际浓度!
最后,我们来说明一下,“ 电阻抗值要掉到什么程度,才需要更换超纯水耗材?”
通常,当水中的总离子浓度超过1ppb 时,18.2M Ω .cm 这个数字就会掉下来,如果掉到10M Ω .cm 以下时,就表示水中的总离子浓度超过50ppb了,又如果掉到1M Ω .cm 以下时,就表示水中的总离子浓度超过500ppb了,根据不同的实验室会对水质有不同的要求,如果实验要求的解析度在个位数的ppb 时,建议一旦发现18.2M Ω .cm 的数值掉下来,就请立即更换耗材。