基本知识

超纯水设备方案设计指南 第二章 工艺及技术（九）辅助处理工艺

目录

2.4：辅助处理工艺介绍

2.4.1：杀菌消毒工艺

2.4.2：氮封水箱工艺

2.4.3：终端过滤工艺

2.4：辅助处理工艺介绍

结合预处理工艺、核心处理工艺组成完整的（超）纯水制备工艺。主要是为了确保设备的稳定运行，延长核心耗材的使用寿命。辅助处理工艺主要有加药工艺、杀菌消毒工艺（紫外线杀菌、臭氧杀菌、巴氏杀菌等）、氮封（水箱）工艺、终端过滤工艺等。

备注：辅助处理和预处理工艺存在双重定义的问题，前文有过介绍的工艺（加药、脱气膜）此处不再介绍。

2.4.1：杀菌消毒工艺

在纯水制备过程中，常用到的杀菌消毒工艺有紫外线消毒杀菌、TOC脱除、臭氧杀菌、巴氏杀菌、二氧化氯消毒等。

紫外线（UV）杀菌和TOC脱除

UV杀菌器使用波长254nm的紫外线通过破坏微生物的DNA结构来实现杀死纯水中的细菌和微生物，防止细菌污染，同时能破坏水中残留臭氧分子。常见的UV杀菌器又分为管道过流式和嵌入式两种。

TOC脱除器使用波长185nm的紫外线催化，能辐射分解有机分子，激发水分子生成强氧化能力的羟基自由基，从而将水中的有机物氧化分解成为二氧化碳和水，而降低超纯水中TOC的含量。

备注：UV杀菌器单独使用时，布置在EDI水箱后，起终端杀菌消毒作用。UV杀菌器和TOC去除器配合使用时，UV杀菌器置于EDI装置与EDI水箱间，TOC去除器置于EDI水箱与抛光树脂装置间（经过TOC脱除器作用的纯水因为上述的电解分解作用，电阻率会明显下降，所以后段都会加抛光树脂装置）。UV杀菌器和TOC去除器安装时要注意与水泵的前后位置，避免水锤现象可能对设备产生的损害。

臭氧杀菌

臭氧是一种广谱杀菌剂，能有效杀灭细菌、病毒、真菌等。它的杀菌机理是通过氧化作用破坏微生物膜的结构从而使细菌溶解、死亡或破坏病毒的RNA 和DNA来实现的。臭氧发生器通常由臭氧发生器主机、臭氧管路、臭氧反应室和臭氧排放管组成。

臭氧（O3）的消毒原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气(O2)和单个氧原子(O)。后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，将其杀死，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧原子(O2)，不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂，它不但对各种细菌(包括肝炎病毒，大肠杆菌，绿浓杆菌及杂菌等）有极强的杀灭能力，而且对杀死霉素也很有效。

巴氏杀菌

是指将液体加热到一定温度并持续一段时间，以杀死可能导致疾病、变质或不需要的发酵微生物的过程。主要用于超纯水（纯化水）设备中的活性炭等预处理单元的周期性消毒，RO/EDI单元的周期性消毒，以及储存与分配管网单元的周期性消毒。

巴氏杀菌消毒是全系统性的辅助工艺，在纯净水、医用纯化水方面广泛使用，是对整个设备系统的长期杀菌消毒维护。

二氧化氯消毒

相对于传统的浓氯和次氯酸消毒，虽然二氧化氯消毒听上去跟其类似，但是其作用原理则完全不同。二氧化氯不属氯制剂，因为其杀菌不是由于有效氯的作用，而是二氧化氯分子的作用。

二氧化氯消毒原理是二氧化氯在水的环境下，能吸附在病毒、细菌和微生物的细胞壁上，并穿透细胞壁，进入到细胞内，直接氧化细胞里的含硫基丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等物质，从而消灭细菌。微生物的蛋白质合成也受到二氧化氯的控制，因此对真菌有明显的灭杀效果。

杀菌消毒后残液仅仅是水、氯化钠（食盐的主要成分）、二氧化碳气体和微量有机糖类等绝对无害物质；即无致癌性、无致突变性、无致畸性，是一种高效、安全、广谱、快速的环保型氧化消毒剂。常用于自然水体的预处理消毒。

2.4.2：氮封水箱工艺

在水箱上充入氮气使箱内维持适当的正压力，氮气是惰性气体能防上CO2等其它物质溶入水中影响水质，阻止大气与箱内水面接触。超纯水在空气中如果被二氧化碳、细菌、尘埃等杂质污染，其作为纯度极高的溶剂对这些杂质的溶解能力很强。故一旦超纯水与空气接触，就会使其电阻率迅速下降。

2.4.3：终端过滤工艺

传统的超纯水系统常采用微米级精滤器，一般选用0.1μm/0.22μm微孔折叠膜滤芯过滤，以去除超纯水中存在的细小微粒和细菌，拦截可能脱落的混床树脂，保证产水水质的稳定。

而在半导体行业中多采用超滤作为终端过滤器，其作用跟上述微滤相同，只是相关指标要求更加严苛。一般要求能够截留相当于分子量6000Da的微小颗粒，有效去除绝大部分微污染物。

国产某品牌半导体终端超滤膜组件