在超純水（UPW）制備系統(tǒng)中，過(guò)濾是貫穿整個(gè)工藝鏈的核心環(huán)節(jié)，目的是逐級(jí)去除不同粒徑、性質(zhì)的雜質(zhì)（顆粒物、離子、有機(jī)物、微生物、氣體等）。以下是超純水制備中常用的過(guò)濾器類(lèi)型及其作用階段：

超純水制備典型工藝流程與對(duì)應(yīng)過(guò)濾器

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原水 → 預(yù)處理 → 初級(jí)純化 → 深度純化 → 拋光精處理 → 分配循環(huán)

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一、預(yù)處理階段 (去除大顆粒、濁度、余氯、有機(jī)物、硬度)

1.  多介質(zhì)過(guò)濾器 (石英砂、無(wú)煙煤等)：

       作用： 去除懸浮物、泥沙、膠體、大顆粒物（>10-50μm），降低濁度。

       位置： 系統(tǒng)最前端。

2.  活性炭過(guò)濾器：

       作用：

           吸附去除余氯、氯胺（保護(hù)下游RO膜免受氧化損傷）。

           吸附去除有機(jī)物、色度、異味、部分致嗅物質(zhì)。

           去除部分重金屬離子。

       位置： 多介質(zhì)過(guò)濾器后，精密過(guò)濾器前。常配有保安過(guò)濾器保護(hù)炭床。

3.  保安過(guò)濾器 (常為袋式過(guò)濾器或熔噴濾芯)：

       作用： 作為預(yù)處理階段的最后屏障，去除≥5μm（常用1-5μm）的顆粒物，保護(hù)下游高壓泵和反滲透（RO）膜元件不被大顆粒劃傷或堵塞。

       類(lèi)型： 袋式過(guò)濾器（大流量時(shí)）或熔噴聚丙烯（PP）濾芯過(guò)濾器（更常見(jiàn)）。

       精度： 通常1μm, 3μm, 5μm。

二、初級(jí)純化階段 (去除絕大部分離子、有機(jī)物、微生物)

4.  反滲透（RO）前精密過(guò)濾器：

       作用： 與預(yù)處理保安過(guò)濾器作用類(lèi)似，但精度通常更高（常用1μm或5μm），作為RO膜進(jìn)水的最后顆粒物保護(hù)屏障。確保進(jìn)入RO膜的水滿足SDI（污染密度指數(shù)）要求。

       類(lèi)型： 幾乎都是熔噴PP濾芯過(guò)濾器（折疊式PP濾芯也常見(jiàn)），因其精度穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、更換方便。

       精度： 1μm, 3μm, 5μm。

5.  反滲透（RO）膜：

       作用： 核心脫鹽設(shè)備。利用半透膜去除水中>99%的溶解鹽類(lèi)、離子、有機(jī)物（分子量>200 Dalton）、膠體、微生物（細(xì)菌、病毒、熱原>99%）。產(chǎn)出初級(jí)純水（電阻率約50kΩ·cm - 200kΩ·cm）。

       本質(zhì)： 是一種基于壓力驅(qū)動(dòng)的精密過(guò)濾/分離膜，孔徑約0.0001μm（相當(dāng)于1?）。

三、深度純化階段 (進(jìn)一步去除離子、微量有機(jī)物)

6.  電去離子（EDI）前精密過(guò)濾器：

       作用： 保護(hù)EDI模塊。去除RO產(chǎn)水中可能殘留的或系統(tǒng)內(nèi)滋生的微量顆粒物（如破碎的RO膜片碎片、管道腐蝕產(chǎn)物、微生物聚集體等），防止堵塞EDI流道和離子交換膜/樹(shù)脂。

       類(lèi)型： 熔噴PP濾芯過(guò)濾器或折疊式濾芯過(guò)濾器（聚醚砜PES材質(zhì)更佳，因其低溶出、高流速）。

       精度： 通常≤1μm（常用0.45μm或1μm）。

7.  電去離子（EDI）模塊：

       作用： 結(jié)合離子交換樹(shù)脂和選擇性離子膜，在直流電場(chǎng)作用下連續(xù)去除RO產(chǎn)水中殘余的微量離子（無(wú)需化學(xué)再生），產(chǎn)出高純水（電阻率可達(dá)5MΩ·cm - 15MΩ·cm以上）。

       本質(zhì)： 是一種電化學(xué)驅(qū)動(dòng)的離子“過(guò)濾”/分離過(guò)程。

四、拋光精處理階段 (去除痕量離子、TOC、顆粒物、微生物，達(dá)到超純水)

8.  精混床離子交換器（拋光混床）：

       作用： 通常位于EDI之后或作為最終保障。使用超高純度、核級(jí)或電子級(jí)的陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，去除EDI產(chǎn)水中殘留的痕量離子（ppb甚至ppt級(jí)），將電阻率提升至接近理論極限（18.2 MΩ·cm @ 25°C）。

       本質(zhì)： 是最高精度的“離子過(guò)濾器”。

9.  終端除顆粒過(guò)濾器：

       作用： 去除精混床樹(shù)脂碎屑、系統(tǒng)內(nèi)滋生的超細(xì)顆粒物。對(duì)最終產(chǎn)水的顆粒物指標(biāo)至關(guān)重要（尤其是半導(dǎo)體行業(yè)）。

       類(lèi)型： 超細(xì)纖維濾芯或膜式濾芯。

       精度： 0.1μm, 0.05μm 甚至 0.03μm（絕對(duì)精度）。常用材質(zhì)：親水性聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、尼龍（Nylon），要求極低溶出。

10. 終端除有機(jī)物/除TOC過(guò)濾器：

       作用： 專(zhuān)門(mén)吸附或降解拋光混床后水中殘留的痕量可溶性有機(jī)物（TOC），使其降至ppb甚至ppt級(jí)。對(duì)光刻工藝等尤為關(guān)鍵。

       類(lèi)型：

           特殊離子交換樹(shù)脂濾芯： 兼具離子交換和有機(jī)物吸附功能。

           高性能活性炭濾芯： 超高純度、低溶出、專(zhuān)為UPW設(shè)計(jì)。

           紫外氧化（UV）反應(yīng)器 + 精混床/除有機(jī)物過(guò)濾器： 185nm UV將有機(jī)物氧化成離子或小分子酸，再由下游精混床或?qū)Ｓ脴?shù)脂去除。

11. 終端除菌/除內(nèi)毒素過(guò)濾器：

       作用： 確保最終產(chǎn)水無(wú)菌、無(wú)熱原（內(nèi)毒素）。對(duì)生物制藥、細(xì)胞培養(yǎng)等應(yīng)用必不可少。

       類(lèi)型： 除菌級(jí)膜過(guò)濾器。

       精度： 0.22μm (除菌級(jí)) 或 0.1μm (除菌及部分除病毒/熱原級(jí))。

       材質(zhì)： 親水性聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、尼龍（Nylon）、聚四氟乙烯（PTFE）（疏水性，需預(yù)潤(rùn)濕）。需驗(yàn)證完整性、極低溶出、符合USP等法規(guī)要求。

12. 脫氣膜/真空脫氣塔：

       作用： 去除水中溶解的二氧化碳（CO2）和氧氣（O2）。CO2會(huì)形成碳酸根離子影響電阻率；O2可能引起氧化腐蝕（尤其在高溫UPW系統(tǒng)中）。

       本質(zhì)： 是一種選擇性氣體分離膜。

五、分配循環(huán)系統(tǒng) (維持輸送過(guò)程中的超純水水質(zhì))

13. 回路精密過(guò)濾器：

       作用： 在分配循環(huán)管道上設(shè)置，持續(xù)去除循環(huán)過(guò)程中可能產(chǎn)生的微量顆粒物（如管道腐蝕產(chǎn)物、微生物滋生碎片等）。通常采用與終端除顆粒過(guò)濾器相同材質(zhì)和精度的濾芯（如0.1μm PVDF/PES）。

14. 紫外線殺菌器（UV）：

       作用： 主要使用254nm UV，抑制分配系統(tǒng)中微生物的滋生。有時(shí)也使用185nm UV輔助降低TOC。

       注意： UV本身不是過(guò)濾器，但作為重要的微生物控制手段，常集成在過(guò)濾系統(tǒng)中。

超純水過(guò)濾器的核心特點(diǎn)

1.  超高精度： 從微米級(jí)（預(yù)處理）到亞微米、納米甚至離子/分子級(jí)（精處理）。

2.  極低溶出： 所有接觸水的材料（殼體、濾芯、密封件）必須選用超高純度材質(zhì)（如316L不銹鋼、高純PP/PVDF/PES/PTFE），確保不會(huì)向水中釋放離子、有機(jī)物或顆粒物。

3.  高潔凈度： 生產(chǎn)、包裝、安裝過(guò)程需在潔凈環(huán)境下進(jìn)行，避免引入污染。

4.  完整性可驗(yàn)證： 尤其對(duì)于除菌級(jí)過(guò)濾器，必須能進(jìn)行起泡點(diǎn)、擴(kuò)散流或壓力保持等完整性測(cè)試。

5.  可在線滅菌/消毒（SIP/CIP）： 分配系統(tǒng)過(guò)濾器常需耐受高溫?zé)崴⒄羝蚧瘜W(xué)消毒劑（如臭氧）。

總結(jié)

超純水制備是一個(gè)逐級(jí)過(guò)濾、逐級(jí)提純的精密過(guò)程。選擇合適的過(guò)濾器類(lèi)型、精度、材質(zhì)和位置，對(duì)于達(dá)到并維持嚴(yán)格的超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM D5127, SEMI F63, USP<1231>）至關(guān)重要。設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮原水水質(zhì)、目標(biāo)水質(zhì)要求、產(chǎn)水規(guī)模、運(yùn)行成本和維護(hù)便利性。尤其對(duì)于終端拋光精處理階段的過(guò)濾器，其性能直接決定了最終超純水的品質(zhì)。上海奕卿過(guò)濾科技有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)精密濾芯過(guò)濾器，保安過(guò)濾器，袋式過(guò)濾器等精密過(guò)濾設(shè)備。歡迎來(lái)電咨詢(xún)。

超純水過(guò)濾

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