纯水是什么？超纯水是什么？有什么区别？从定义到制作方法，详细解释！

那么，水究竟是什么呢？？

水在化学式中表示为H₂O，由氢(H₂)和氧(O₂)组成。
这个化学反应式是：2H₂ + O₂　→　2 H₂O。
然而，我们日常饮用的水除了氧和氢之外，还溶解了许多杂质（污垢），如钙、矿物质等。
水本身没有味道，我们感受到的水的美味或不好吃，是由矿物质等杂质决定的。此外，根据水中杂质的含量，水可以分为一般水（如自来水、井水等）→纯水（如蒸馏水）→超纯水等不同等级。

水中的杂质种类

水中的「污垢」可以分为四大类。
・有机物：含碳的复杂化合物。很多是生物来源的。
　　　　　例子）皮脂、头发、洗涤剂、农药等
・无机物：不是有机物的物质。在水中离子化。
　　　　　例子）氯、矿物质、钾、重金属等
・微粒子：例子）胶体、管道的锈等
・微生物：例子）细菌、藻类、病毒等

不纯物的数值化

一般水・纯水・超纯水是根据肉眼不可见的杂质数量进行分级的，那么，是如何将肉眼不可见的杂质数量数值化呢？具体的指标有两个。

・比电阻值：表示水中的离子量（无机物量）。离子量与电流传导的难易程度成反比关系，与中学所学的电阻概念相同，离子量越多，比电阻值越小。因此，当作为杂质的无机物量减少时，比电阻值会增大。单位是MΩ·cm（兆欧姆·厘米）。

・TOC(Total Organic Carbon)：表示水中碳的总量（有机物量）。有机物通过波长比用于杀菌的紫外线（254 nm）更短的紫外线（185 nm）进行分解。在分解过程中产生的二氧化碳溶解在水中，从而在照射前后产生比电阻值的差异，通过这个差异计算出TOC值。TOC值越小，表示溶解在水中的有机物量越少。在超纯水中常用的单位主要是ppb。

水的等级划分

牛肉根据步留率等级和肉质等级被分为A5等不同等级，同样地，水也根据上述的两个指标进行等级划分。以前，只是通过比电阻值来对水进行等级划分，但只能评估无机物的含量。目前，是从比电阻值和TOC值两个方面进行等级划分。虽然不同制造商之间有所不同，但通常来说，比电阻值为18.2 MΩ·cm、TOC为50 ppb以下的水被称为“超纯水”，而从普通水（自来水）中去除杂质后，比电阻值在0.2 MΩ·cm以上且未达到超纯水标准的水被称为“纯水”（精制水）。
当然，水的等级划分因国家和使用目的的不同而有所差异。在经常听到的日本工业标准JIS K0557（用于水和废水测试的水）中，根据水质的不同，分为A1到A4的等级。此外，还有ISO和ASTM等标准。

水的比电阻值不能超过18.2 MΩ·cm的原因

极限まで无机物去除后，水的电导率会超过18.2 MΩ·cm，成为「超·超纯水」，你可能也这么想过吧！？ (笑)
作者在学生时代曾这么想过。
这个答案是因为超纯水本身也有一部分电离（离子化）。
即使在不存在H2O以外的不纯物的水「理论纯水」中，也有一部分水一定会如下所示离子化，并导电。其电阻率为18.24到18.25MΩ·cm（25℃时），因此不存在电阻率超过该值的「超·超纯水」。

18.2 MΩ・cm可以说是最纯净的超纯水。

纯水・超纯水被用于清洗的理由

纯水・超纯水是从自来水中去除杂质的水。换句话说，由于通常溶解的杂质不存在，因此对器具的杂质溶解能力提高了。
这就是超纯水被称为“ Hungry Water”的原因。

超纯水的制作方法

不纯物的去除方法如下表所示，有各种不同的方法。每种方法所能去除的不纯物各不相同，根据目的将这些方法组合使用，构成了纯水和超纯水装置。这次，我们来了解一下各种方法的作用。

・前处理滤芯（活性炭）～保护反渗透膜的骑士～

预处理滤芯用于去除自来水中多余的氯。用于游泳池消毒的氯含量在自来水中超过0.1ppm。虽然保持水质重要，但在制造超纯水的过程中，由于不纯物的存在，需要被去除。此外，如后所述，反渗透膜是能够去除95~99%的有机物、无机物、微粒子和微生物的优秀方法，但对氯非常敏感，去除能力会显著降低。因此，预处理滤芯安装在最开始，以保护反渗透膜免受氯的侵害。

・逆浸透膜(RO膜)～必杀去除人～

在浓度高的溶液侧施加压力，通过膜将水精炼到浓度低的一侧，可以去除95~99%的有机物、无机物、微粒子和微生物。只需将活性炭和反渗透膜（RO膜）连接，即可去除许多杂质，因此用RO膜精炼的水被称为RO水，属于纯水级别。此外，由于水的通过速度会因水温而变化，RO水的生产量规格栏中会注明“25℃”等水温。

・UV灯(紫外线灯,185/254 nm)～有机物　杀掉的家伙～

UV灯用于去除反渗透膜（RO膜）无法充分去除的有机物。太阳光中包含的UV光，其杀菌力通常随着波长的缩短而增强。其中，185nm波长对有机物的化学键（如C-C、C-H键等）的断裂非常有效，通过结合254nm波长，可以分解无法在185nm波长下断裂的键。此外，260nm附近的波长也能分解生物所含的DNA（遗传信息）。然而，通过UV灯分解的有机物可能会以碳酸离子或重碳酸离子等无机物的形式残留在水中。因此，UV处理后的电导率往往会上升。

・离子交换柱（DI）～最后的堡垒～

离子交换树脂（DI）是去除无机物的非常有效的方法。由于微生物易于繁殖和吸附有机物，因此在进行离子交换之前，需要尽可能去除除了无机物以外的杂质。由于离子交换树脂对无机物的去除能力很强，用离子交换树脂精制的水与RO水一样，被归类为“离子交换水”。离子交换水常被用作仪器的清洗水。

・空气事件过滤器～储水罐的防壁～

这是安装在储水箱顶部类似于盖子的过滤器。乍一看，这只是个盖子，但它负责从外界进入储水箱的空气中有去除微生物和微粒的作用。此外，通过在过滤器中填充活性炭或苏打石灰，可以防止有机物和二氧化碳流入储水箱。

除此之外，还有能够将水中的端毒素和核酸酶极限去除的超滤膜(UF)。

超纯水装置内「污垢」的去除流程

虽然我们已经解释了许多去除方法，但实际的超纯水是如何制造的呢？这次我们来介绍一下超纯水制造装置制造商ELGA公司的水道直結型超純水制造装置　Quest2例如，让我们来看一下。
如下面所示，自来水中存在许多杂质，但通过第二个设置的反渗透膜，大部分杂质可以被去除。然而，反渗透膜对氯气很敏感，因此在第一个位置放置含有活性炭的预处理滤芯，可以完全去除氯气。通过反渗透膜无法充分去除的有机物，可以使用紫外线灯大部分去除。去除过程中，部分有机物电离并产生无机物。因此，最后放置离子交换滤芯，以排除剩余的无机物。经过这四个步骤，超纯水才得以完成。