آب فوق خالص و مقایسه آن با آب‌های مقطر و دیونیزه
آب فوق خالص آبی است که برای کاربردهای خاصی تصفیه شده و بنا به تعریف آن، تنها حاوی مولکول‌های H2O آب و یون‌های H+ و OH- است که در تعادل با یکدیگرند؛ بنابراین هدایت الکتریکی آب فوق خالص در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد در حدود ۰٫۰۵۵ µS/cm و مقاومت الکتریکی آن ۱۸٫۲ MΩ است.
تفاوت آب فوق خالص با آب دیونیزه و آب مقطر
برای تولید آب مقطر از فرآیند تقطیر و برای تولید آب دیونیزه (که در بیشتر موارد به‌اشتباه به آن آب فوق خالص نیز می‌گویند) از فرآیند یون‌زدایی استفاده می‌شود. هر دو فرآیند منجر به حذف مقادیر زیادی از یون‌های محلول در آب می‌شوند اما ماهیت آب فوق خالص با آب دیونیزه و آب مقطر، یکسان نیست.
آب مقطر در دستگاه‌های دو بار تقطیر و با تبخیر و سپس چگالش آب لوله‌کشی شهری و یا آب چشمه‌ها تولید می‌شود. با این عمل بسیاری از ناخالصی‌های یونی و غیر یونی از آب حذف می‌شوند اما برخی از ناخالصی‌ها نظیر ترکیبات آلی فرار و جیوه به همراه آب تبخیر و چگالش یافته و با این روش از آب حذف نمی‌شوند.
آب دیونیزه با عبور آب لوله‌کشی شهری، آب چشمه‌ها و یا آب مقطر دو بار تقطیر از درون بستر حاوی رزین‌های تبادل یونی به وجود می‌آید. این رزین‌ها کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در آب را به ترتیب با یون‌های H+ و OH- جایگزین کرده و باعث تولید آب دیونیزه می‌شوند. آب دیونیزه بسیار واکنش‌دهنده است و pH آن در لحظه تولید برابر با ۷ است و کاملاً خنثی است؛ اما به‌محض تماس با هوا، آب دیونیزه با مولکول‌های CO2 واکنش داده و منجر به تولید یون‌های HCO3- و H+ شده که آب را از حالت خنثی خارج کرده و pH آن را به حدود ۵٫۶ می‌رساند. فرآیند تولید آب دیونیزه موجب حذف ذرات مولکولی (مانند شکر) و یا ذرات آلی تغییرناپذیر (مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها) از آب نمی‌شود.
استانداردهای آب فوق خالص
سازمان‌ها و مؤسسات زیادی اقدام به انتشار و تعیین استانداردهای لازم برای آب فوق خالص نموده‌اند. از این میان می‌توان به سازمان بین‌المللی تجهیزات و مواد نیمه‌هادی (SEMI)، انجمن مواد و آزمایش ایالات‌متحده (ASTM)، انستیتو تحقیقات نیروی الکتریسیته (EPRI)، انجمن مهندسان مکانیک ایالات‌متحده (ASME) و انجمن بین‌المللی خواص آب و بخار (IAPWS) اشاره کرد. صنایع داروسازی نیز از استانداردهای وضع‌شده توسط سازمان‌های ناظر بر صنایع شیمیایی و دارویی نظیر صنایع دارویی ایالات‌متحده (USP)، صنایع دارویی اروپا (EP) و صنایع دارویی ژاپن (JP) استفاده می‌کنند.
پرکاربردترین استاندارد برای آب فوق خالص توسط انجمن مواد و آزمایش ایالات‌متحده وضع شده و تحت عنوان ASTM D5127 انتشار یافته است که در جدول زیر به برخی پارامترهای مهم آن اشاره می‌شود.
پارامتر | Type E-1 | Type E-1.1 | Type E-1.2 | Type E-1.3 | Type E-2 | Type E-3 | Type E-4 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
اندازه ذرات (µm) | ۱٫۰ – ۰٫۵ | ۰٫۳۵ – ۰٫۲۵ | ۰٫۱۸ – ۰٫۰۹ | ۰٫۰۶۵ – ۰٫۰۳۲ | ۵٫۰ – ۱٫۰ | > ۵٫۰ | __ |
مقاومت الکتریکی در 25 درجه سانتی‌گراد (MΩ) | ۱۸٫۱ | ۱۸٫۲ | ۱۸٫۲ | ۱۸٫۲ | ۱۶٫۵ | ۱۲ | ۰٫۵ |
(µg/l) TOC | ۵ | ۲ | ۱ | ۱ | ۵۰ | ۳۰۰ | ۱۰۰۰ |
(µg/l) DO | ۲۵ | ۱۰ | ۳ | ۱۰ | __ | __ | __ |
وزن باقیمانده‌های جامد پس از تبخیر (µg/l) | ۱ | ۰٫۵ | ۰٫۱ | __ | __ | __ |
تولید و کاربردهای آب فوق خالص
آب فوق خالص توسط دستگاه‌های دیونایزر تولید می‌شود و در تولید آن تمام مراحل پیش‌تصفیه، تصفیه اولیه و تصفیه ثانویه به‌صورت کامل انجام می‌شود. در پیش‌تصفیه عموماً از فیلترهای الیافی رسوب‌گیر برای حذف ذرات جامد و فیلترهای کربن فعال و کربن بلاک برای حذف ترکیبات آلی و کلر از آب استفاده می‌شود. مراحل تصفیه اولیه نیز می‌تواند شامل استفاده از فیلترهای اسمز معکوس (RO) برای حذف یون‌ها باشد. در تصفیه ثانویه نیز از فیلترهای تبادل یونی رزینی به‌صورت بستر مخلوط (Mixed Bed) و یا ستون‌های مجزای آنیونی و کاتیونی برای حذف یون‌های باقی‌مانده، لامپ‌های اشعه فرابنفش (UV) برای از بین بردن باکتری‌ها و ویروس‌ها و فیلترها و غشاهای اولترافیلتراسیون (UF) برای حذف باکتری‌ها و ویروس‌ها از آب استفاده می‌شود.
آب فوق خالص در انجام مطالعات علمی و تحقیقاتی و نیز در بخش‌های مختلف صنعتی به کار برده می‌شود. استفاده از این آب بسیار گسترده بوده و به‌عنوان‌مثال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- آب لازم برای تمیز کردن سطوح نیمه‌هادی و نیز پنل‌های کریستال مایع
- آب لازم برای تولید بخار موردنیاز توربین‌های بخار
- آب مورداستفاده در تولید مواد دارویی و آرایشی و بهداشتی و نیز آب قابل تزریق
- آب مورداستفاده در تحقیقات شیمیایی و به‌خصوص شیمی تجزیه به‌عنوان حلال و یا محلول شاهد
- استفاده در HPLC
نوشیدن آب مقطر، آب دیونیزه و آب فوق خالص
استفاده از آب مقطر برای شرب چندان عاقلانه نیست. این آب فاقد مواد معدنی موجود در آب‌های معدنی است که علاوه بر تأثیرگذاری بر طعم و بوی آب، امکان بهره‌مندی از مواد مفید موجود در آب شرب را نیز از ما سلب می‌کند.
با وجود این مشکلات، نوشیدن آب مقطر برای بدن مضر نیست؛ اما نوشیدن مداوم آب دیونیزه و آب فوق خالص می‌تواند بر سلامتی ما اثرگذار باشد. آب فوق خالص و آب دیونیزه علاوه بر اینکه فاقد مواد معدنی لازم هستند، بسیار خورنده‌اند که نوشیدن آنها می‌تواند موجب آسیب رساندن به مینای دندان و به افت‌های نرم بدن شود. همچنین همان‌طور که پیش‌ازاین نیز گفته شد، آب دیونیزه عاری از باکتری‌ها و ویروس‌ها نیست و درصورتی‌که از منابع تصفیه نشده تهیه شده باشد می‌تواند سبب بروز بیماری‌های مختلف و به‌خصوص بیماری‌های گوارشی شود. آب دیونیزه و آب فوق خالص درصورتی‌که برای مدتی در مجاورت هوا قرار بگیرند می‌توانند در صورت نوشیده شدن، اثرات مخرب کمتری بر روی سلامتی ما بگذارند.
۱۵ آذر ۱۳۹۶