純(chun)(chun)水(shui)(shui)就(jiu)是沒有任何(he)雜質，由(you)百(bai)分百(bai)的(de)水(shui)(shui)分子(zi)組成，不包含任何(he)其它分子(zi)的(de)水(shui)(shui)體，自然界中不存在(zai)真正的(de)純(chun)(chun)水(shui)(shui)。在(zai)文明發展(zhan)過程(cheng)中，人(ren)類(lei)一(yi)直延(yan)續著對(dui)(dui)純(chun)(chun)水(shui)(shui)的(de)追求，人(ren)類(lei)文明史幾乎(hu)就(jiu)是一(yi)部水(shui)(shui)的(de)提純(chun)(chun)史。今天，老郭就(jiu)與您聊一(yi)聊，人(ren)類(lei)對(dui)(dui)于水(shui)(shui)的(de)認識，以(yi)及提純(chun)(chun)水(shui)(shui)的(de)歷(li)程(cheng)。

一(yi)(yi)、五(wu)行之一(yi)(yi)的(de)水，眼不(bu)見為凈

不論是(shi)東(dong)方(fang)還是(shi)西(xi)方(fang)，古代文明都把水作為最(zui)基本的物質之(zhi)一(yi)，納入到(dao)(dao)自己(ji)的學(xue)說(shuo)當中(zhong)，在中(zhong)國就是(shi)金、木、水、火(huo)、土五行學(xue)說(shuo)，在歐洲就是(shi)土、氣、水、火(huo)四元素說(shuo)，可見人類早就開(kai)始意識到(dao)(dao)水的重要性。

盡管那(nei)時(shi)候(hou)并(bing)不清楚(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)和水(shui)(shui)(shui)(shui)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)區別，也是知道(dao)污水(shui)(shui)(shui)(shui)是不能直接飲用的(de)(de)(de)，最起碼含(han)有(you)(you)污泥懸浮(fu)物(wu)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)，口感就很差，一定要(yao)喝(he)清澈的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)。當時(shi)的(de)(de)(de)人(ren)類(lei)，從自然界中總結(jie)出規(gui)律，含(han)有(you)(you)泥沙的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)，應該靜置(zhi)一段時(shi)間(jian)(jian)再喝(he)，這就應該是人(ren)類(lei)最早(zao)的(de)(de)(de)凈水(shui)(shui)(shui)(shui)技術——沉淀(dian)法。

隨(sui)著文明的(de)(de)(de)(de)(de)進步，人類逐漸意(yi)識(shi)到了(le)水(shui)(shui)和水(shui)(shui)之間是不一(yi)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)。比(bi)如我國(guo)古代人民(min)在泡茶(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候就(jiu)知道，山泉水(shui)(shui)上(shang)、江(jiang)河水(shui)(shui)中(zhong)、井水(shui)(shui)下，其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)有露水(shui)(shui)、雨水(shui)(shui)等，都區分了(le)用途。隨(sui)著中(zhong)醫的(de)(de)(de)(de)(de)發展，我國(guo)人民(min)還(huan)養成(cheng)了(le)喝開水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)習慣(guan)。

以科學解釋，山泉水(shui)、江(jiang)河水(shui)和井(jing)(jing)水(shui)之(zhi)間的(de)最大區別就是鈣、鎂(mei)離(li)子的(de)濃(nong)度不(bu)同，井(jing)(jing)水(shui)的(de)離(li)子濃(nong)度高(gao)，用(yong)俗語(yu)說就是比較(jiao)硬。燒開后的(de)水(shui)不(bu)僅能去除多余的(de)鈣鎂(mei)離(li)子，讓水(shui)軟化，還能殺滅自然水(shui)體中的(de)細菌和病毒，這都對(dui)人類(lei)的(de)身體健(jian)康起到了積極(ji)的(de)作用(yong)。

二、科(ke)學讓凈(jing)水技術和(he)凈(jing)水有了(le)標準

如果說科學(xue)領域(yu)有(you)沒有(you)什么里(li)程碑那(nei)樣的階段，那(nei)就應該是20世紀初，這(zhe)個時(shi)期的科學(xue)從宏觀世界進入(ru)到了(le)(le)微(wei)觀領域(yu)，人類對(dui)于水的認(ren)識，也進入(ru)到了(le)(le)分子和原子的級別。同時(shi)人類對(dui)水的需求(qiu)也擴(kuo)展到醫療衛生、工業(ye)生產(chan)、科學(xue)研究等領域(yu)，這(zhe)就催生了(le)(le)制備純水的產(chan)業(ye)。

早期，由于(yu)技術水(shui)平有限，生產高純度水(shui)的辦法(fa)主要(yao)(yao)是蒸餾法(fa)。如果生產環(huan)境控制得好(hao)，這種方(fang)法(fa)能生產出純度比(bi)較高的水(shui)。然(ran)而這種方(fang)法(fa)有一個致命的問題，那就(jiu)是太浪費能源，并(bing)且水(shui)的純度無法(fa)滿(man)足(zu)更高要(yao)(yao)求(qiu)。這就(jiu)導致了新的制備純水(shui)的方(fang)法(fa)不斷(duan)出現。

科學家們在沉淀法(fa)的基礎之(zhi)上(shang)，增加了過濾這(zhe)個步(bu)驟，過濾中(zhong)又包含了沙(sha)濾、活性炭(tan)吸(xi)附、超濾等技術。這(zhe)些(xie)辦法(fa)既可以去除水(shui)(shui)中(zhong)多(duo)余的鈣、鎂等離子，也能帶走一部分的細菌(jun)和病(bing)毒(du)，同(tong)時又不會額外增加水(shui)(shui)中(zhong)的其他物質，不改變水(shui)(shui)的性狀，是目前生活用水(shui)(shui)的主要(yao)生產手(shou)段。

這個時候凈水(shui)的(de)(de)標準已經從古人的(de)(de)眼不(bu)見為凈升級到(dao)了科學的(de)(de)指(zhi)標，比如水(shui)中其他雜質的(de)(de)濃(nong)度、化學成(cheng)分、細菌(jun)和病毒的(de)(de)數量等(deng)(deng)等(deng)(deng)。更進一步的(de)(de)是，產(chan)生了純水(shui)的(de)(de)概念，不(bu)含任何雜質的(de)(de)水(shui)。純水(shui)在醫療衛生、微電子、科學實驗等(deng)(deng)領域有(you)著(zhu)廣泛的(de)(de)用途。

三、EDI超(chao)純水設(she)備

然而知道了(le)純水(shui)是什(shen)么，不(bu)等于能生產(chan)出來，這(zhe)一步歷盡艱辛(xin)，直到(dao)今天(tian)仍然沒有完全實現。既然知道了(le)水(shui)不(bu)純是因為(wei)里(li)面含有各種少(shao)量的(de)雜質，那么最簡(jian)單的(de)辦法(fa)還是在(zai)過(guo)(guo)濾上下功夫。多(duo)數(shu)雜質的(de)體積都比(bi)水(shui)分子大(da)，只要設計更細的(de)網眼，留下雜質，讓(rang)水(shui)過(guo)(guo)去就可以了(le)。

現在有很多家用(yong)的(de)純(chun)水(shui)(shui)機采(cai)用(yong)反滲透膜(mo)(mo)過濾技術(shu)(RO)就屬于此類，其核心是(shi)微(wei)孔過濾，只有水(shui)(shui)分子和比水(shui)(shui)分子小的(de)礦(kuang)物質、微(wei)量元素能通過膜(mo)(mo)并(bing)保留(liu)下來供飲用(yong)；細菌、病毒、水(shui)(shui)垢、污(wu)染物均不能通過膜(mo)(mo)，成為濃縮水(shui)(shui)排出；反滲透技術(shu)能將水(shui)(shui)中95%-98%的(de)離子去除，從而達到優質飲用(yong)水(shui)(shui)的(de)標準。

然(ran)而，優(you)質飲用水(shui)距離純(chun)水(shui)的(de)標準仍然(ran)相去(qu)甚遠(yuan)。為(wei)了徹底清(qing)除水(shui)中的(de)雜(za)質不能用化學(xue)交換的(de)辦法(fa)，因為(wei)這樣會引入(ru)更(geng)難清(qing)除的(de)雜(za)質。上世紀50年代(dai)誕生的(de)一(yi)種電去(qu)離子技術(Electrodeionization簡稱EDI)，是(shi)目(mu)前(qian)普遍采用的(de)超純(chun)水(shui)制備方案。

這種技術(shu)(shu)是將電滲析膜(mo)分離技術(shu)(shu)與離子(zi)(zi)交換技術(shu)(shu)有機(ji)地(di)結合起來(lai)的一種新的制備(bei)超純水(shui)(shui)(高純水(shui)(shui))的技術(shu)(shu)。在直流電場(chang)的作(zuo)用(yong)下，淡水(shui)(shui)室(shi)中(zhong)(zhong)離子(zi)(zi)交換樹脂(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)的陽(yang)離子(zi)(zi)和陰(yin)離子(zi)(zi)沿樹脂(zhi)(zhi)和膜(mo)構成的通(tong)道分別向負極(ji)和正極(ji)方向遷(qian)移，陽(yang)離子(zi)(zi)透過(guo)陽(yang)離子(zi)(zi)交換膜(mo)，陰(yin)離子(zi)(zi)透過(guo)陰(yin)離子(zi)(zi)交換膜(mo)，分別進入(ru)濃(nong)水(shui)(shui)室(shi)形成濃(nong)水(shui)(shui)。

EDI進水(shui)中的(de)(de)陽離(li)子(zi)和陰離(li)子(zi)跟(gen)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)樹脂(zhi)中的(de)(de)氫(qing)離(li)子(zi)和氫(qing)氧根(gen)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)，形(xing)成超純水(shui)(高純水(shui))。超極限電流使水(shui)電解產(chan)生(sheng)的(de)(de)大量(liang)氫(qing)離(li)子(zi)和氫(qing)氧根(gen)離(li)子(zi)對離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)樹脂(zhi)進行連(lian)續的(de)(de)再生(sheng)，可以連(lian)續工作，不需要(yao)酸堿(jian)化學再生(sheng)。

這是一(yi)種(zhong)綠色環保(bao)、低(di)能(neng)耗、高效率的解決(jue)方案。

四(si)、電導率（或電阻率）是純水的新標準

水的(de)(de)純度(du)怎么測量？物理專業出身的(de)(de)老郭(guo)第一個思路是(shi)(shi)色譜法(fa)(fa)，這是(shi)(shi)因為(wei)每種分子、原子都有其獨(du)特的(de)(de)特征(zheng)譜線，利用吸收光譜或者是(shi)(shi)發射光譜，就(jiu)能在非常(chang)高的(de)(de)精度(du)范圍內確定(ding)樣品的(de)(de)純度(du)。為(wei)了(le)確定(ding)這個方法(fa)(fa)的(de)(de)可行性，我(wo)咨詢了(le)遼寧中成永續(xu)水工(gong)科技有限公司的(de)(de)李(li)雨(yu)桐(tong)總經理。

李總說(shuo)，色譜法可(ke)以(yi)(yi)用，但是其(qi)成本高(gao)，并且不能實現在工業級生產中實時(shi)監測，所以(yi)(yi)在EDI設備(bei)上采(cai)用的(de)(de)都是電導率儀或者是電阻率儀。中誠永(yong)續公司生產的(de)(de)純水設備(bei)生產的(de)(de)超純水出(chu)水檢測值可(ke)以(yi)(yi)達到18.2MΩcm。

也許有些小伙伴對此有些疑問，既然是(shi)(shi)測(ce)量水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)導率，為什么不是(shi)(shi)叫(jiao)導電(dian)能力測(ce)試，而是(shi)(shi)叫(jiao)做(zuo)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)測(ce)試呢？這是(shi)(shi)因為，水(shui)(shui)(shui)越純凈，水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)導率就越低，水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)導率是(shi)(shi)反映水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)純凈程度的(de)(de)重要參(can)數(shu)，甚至是(shi)(shi)唯一的(de)(de)參(can)數(shu)，特(te)別是(shi)(shi)高純水(shui)(shui)(shui)更是(shi)(shi)如此，因此電(dian)導率是(shi)(shi)可以正確(que)地(di)反映水(shui)(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)。

結束語

盡管如今的(de)超純水(shui)仍然不是(shi)理(li)論上的(de)純水(shui)，但(dan)工程(cheng)師(shi)們一直(zhi)在努力，也(ye)許真正的(de)純水(shui)永(yong)遠(yuan)也(ye)生產不出來(lai)，但(dan)我相(xiang)信，在科學(xue)家和工程(cheng)師(shi)的(de)共同努力下，這(zhe)個目標(biao)一定能夠越來(lai)越接近。

需要注意(yi)的是(shi)，超純水只適合實驗或者是(shi)工業生產，并不適合飲(yin)用，這個話題(ti)我們留在以(yi)后再談。