基本知识

水处理基本知识 闲聊超纯水设备管道材质

水处理基本知识 闲聊超纯水设备管道材质

一、概要

超纯水设备在设计生产过程中，核心工艺/设备（除盐系统）的选择是关键，辅助工艺/设备（有机物去除，脱气系统）的运用也越来越定式化。随着大规模集成电路（IC芯片）行业的快速发展，超纯水设备的终端管道设计和材质选择，乃至整个系统的管道设计和材质选择越发受到重视且要求日益严格。

中国电子行业超纯水国家标准

二、超纯水设备管道材质

超纯水系统管道材质选择，要考虑内部和外部的问题，内部就是水质对管路的腐蚀和管道材质微量元素析出，外部就是运行环境。目前超纯水系统中最常用的管道材质有如PVC、不锈钢、ABS及PVDF等。

（一）PVC管

PVC管是纯水系统中最主要也是最常见的管道，它具有良好的耐腐蚀性能，可以承受高纯度的水流，确保水质不受污染。PVC(聚氯乙烯）是氯乙烯单体（VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。

1.UPVC（硬质聚氯乙烯）管

UPVC以PVC原料加入一定量的固体添加剂（无增塑剂）组成的混合物，称之为硬质聚氯乙烯（简称UPVC）。我们通常讲的PVC管道，一般指的就是UPVC管道。

2.CPVC（氯化聚氯乙烯）管

CPVC是由聚氯乙烯（PVC）再次氯化改性而成的高分子材料，PVC树脂经过氯化后，氯含量由56.7%提高到63-69%，使化学稳定性增加，纯水设备从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀；其热变形温度和机械性能均高于UPVC许多。

两者在水处理工程中都是常见的管道材质，相对于UPVC而言,CPVC的耐高温耐腐蚀能力更强,但是价格也略高。UPVC（管道）的管壁相对光滑，排水阻力较小，在一般情况下性价比更高，常用于纯水设备的预处理及反渗透阶段。

3.clean-PVC（高洁净PVC）管

Clean-PVC也叫HP-PVC(高洁净PVC)，原料为PVC的改性，也叫脱油聚氯乙烯，颜色为深黑色，专门用于电阻率15-18M超纯水的输送。

超纯水在制备超纯水后，要求输送管道不能有析出物对超纯水形成二次污染，否则将导致被清洗的芯片或电子设备受到污染而报废。金属管道不可避免有金属离子析出，只有塑料管道较少（塑料材质管道需要控制TOC析出）。此类管道大多是安装在纯水车间的纯水设备及纯水车间到各用水车间上，连接方式也是粘接，需要clean-PVC专用胶水。

备注：CPVC（PVC-C表述更精准），clean-PVC，clear-PVC（PVC透明管），三者都可以简称为CPVC很容易混淆。所以在超纯水系统中，一般终端管道说的CPVC指的是clean-PVC，但是为了防止纠纷，尽量注释清楚。

（二）不锈钢管

不锈钢管也是纯水设备最常见的管道之一。不锈钢在纯水设备系统中具有抗腐蚀性好，卫生性能高，耐高温性等特点，所以不管是在应对内部水质还是外部运行环境方面都比较有优势。但是，受限于不锈钢材质本身，考虑到金属析出，一般不选择不锈钢材质作为超过15M以上超纯水产水输送管道。

常见的不锈钢管道材质为304不锈钢和316（316L和316LN）不锈钢。304跟316L不锈钢的主要区别为：

①在牌号方面。304不锈钢牌号为0Cr18Ni9，而316L不锈钢的牌号为022Cr17Ni12Mo2。

②在成分方面。与304不锈钢相比，316L不锈钢所含有的元素更丰富一些。316L不锈钢降低了铬(Cr)、碳(C)的成分而增加镍(Ni)、钼(Mo)的成分，使得其抗腐蚀性及耐高温性得到增强。

③在性能方面。304不锈钢具有优良的耐腐蚀及耐高温性能；加工性能较好，韧性佳，在使用温度-196℃～800℃条件下不会产生热处理硬化现象；具有良好的加工性能和可焊性；与304不锈钢相比，316L不锈钢防锈性能更优秀，尤其可在苛刻条件下使用比如海水或化工环境。

④在成本方面。316L不锈钢比304不锈钢的成本较高。

304不锈钢跟316L不锈钢材质对照表

在纯化水设备中，一般二级RO产水前的装置采用304不锈钢材质，二级RO产水后的装置可采用304或316L不锈钢材质。而注射用水设备在高温系统中管道内容易产生红锈，为提高系统抗腐蚀能力，设备一般采用316L材质而不是304材质。

（三）ABS管

ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）管，具有耐热性良好，能抗腐蚀等特性，而且无毒无味，卫生干净，但传热性能差，不适合有阳光暴晒的地方。在纯水设备应用场景中和UPVC管道高度重合，价格略高于UPVC管道。

（四）PTFE和PVDF管

PVDF和PTFE都是热塑性材料，它们的物理性质和化学性质不同，因此具有不同的用途和优缺点

PVDF是聚偏二氟乙烯的缩写，与聚四氟乙烯(PTFE)非常相似。PVDF比PTFE更坚韧，更抗冲击其强度更高。PVDF的耐化学性很好，可以在许多化学品中使用，易于成型和加工，适合用于制造容器、管道和阀门等工业设备。此外，它还具有良好的耐热性，可承受高温高压环境，适用于超纯水输送、高性能电线电缆、气体储存等场合。

PVDF

PTFE是四氟乙烯聚合而成的聚合物，非常著名。它是一种惟一能与氟化氢共存的聚合物，也是惟的能够在氧化氢中溶解的热固性塑料。PTFE有很好的耐腐蚀性和抗粘性能，可以承受极低温度，同时具有极高的绝缘性能和化学稳定性。因此PTFE广泛用于周转容器、化学流量计、膜过滤器和密封件等使用材料高要求的领域。

总之，PVDF和PTFE在不同的领域应用广泛，具有各自独特的优点。选择材料应该根据具体的工程需求和物理状况进行评估，以选择最合适的材料。PTFE比PVDF价格更高，虽然后者相对于clean-PVC已经贵了2-5倍。

三、Clean-PVC 和PVDF的到底怎么选？

通过上述信息汇总，我们对超纯水设备的管道材质选择有了一个简单的概念，基本汇总如下：

预处理阶段：UPVC/ABS/304不锈钢管

反渗透阶段：UPVC/ABS/304/316L不锈钢管

纯化水：316L不锈钢/clean-PVC/PVDF管

超纯水：clean-PVC/PVDF/PTFE管

当下国内客户在15M以上超纯水输送阶段选材大多选用clean-PVC或者PVDF材质管道。高手之间比的就是内功，我们来看一下超纯水阶段最关键的管道析出物对比，客户根据自身需求选择合适自己的管道。PVDF和clean-PVC析出物对比表