RO
逆浸透水
原水に圧力をかけ、孔径のごく小さな膜に水を押し通すことで、溶解塩類・有機物・微生物の大部分を阻止します。すべての上位グレードに共通する出発点です。
- 比抵抗約 0.05M~1.0MΩ·cm
- 導電率20 μS/cm 以下
- 製造方式RO 膜
ホーム / 水質グレード
Water Quality Grades
「純水」はひとつのグレードではなく、幅を持ったスペクトルです。プロセスによって必要な水質は千倍以上異なり、処理コストも急激に上昇します。以下では、代表的な3つのグレードの規格・違い・選定の目安を説明します。
3つのグレード
グレードを一段上げるごとに処理工程が加わります。水中に残る不純物が少ないほど、その残った不純物の除去は難しくなります。
逆浸透水
原水に圧力をかけ、孔径のごく小さな膜に水を押し通すことで、溶解塩類・有機物・微生物の大部分を阻止します。すべての上位グレードに共通する出発点です。
脱イオン水
RO の後段にイオン交換樹脂または CEDI モジュールを配置し、水中に残存する陽イオンと陰イオンを可能な限り除去します。比抵抗は理論値に近づきますが、有機物・微粒子・超微量金属はまだ厳密には管理されていません。
超純水
DI をベースに、有機炭素・超微量金属・ホウ素・ナノ粒子を管理します。比抵抗は 25 °C における理論限界 18.2 MΩ·cm に達します。
完全比較表
同一の指標でも、3つのグレード間で最大6桁の差が生じます。表を横にスクロールすると全列をご覧いただけます。
| 水質グレード | RO 水 | DI 水 | UPW 超純水 |
|---|---|---|---|
| 製造方式 | RO 膜 | RO + イオン交換樹脂(または CEDI) | RO + CEDI/MDI + UV + MBP + Final UF |
| 比抵抗 | 約 0.05M~1.0MΩ·cm | 1.0M~18.2MΩ·cm | 18.2 MΩ·cm (25°C) |
| 導電率 | 20 μS/cm 以下 | 1.0~0.055 μS/cm | 0.055 μS/cm (25°C) |
| TDS | < 5–20 ppm | < 1 ppm | ほぼゼロ |
| TOC | 100~1000 ppb | 20~100 ppb | < 2 ppb |
| SiO₂ | < 2500 ppb | < 50 ppb | < 2 ppb |
| Boron | < 500 ppb | < 10 ppb | < 1 ppb 一部プロセスでは < 100 ppt、特殊プロセスでは < 5 ppt |
| Particle | 特段の要求なし | 一般に < 1 μm | ≥ 50 nm で < 2 個/mL 特殊プロセスでは 20 nm 等級 |
| 生菌数 | 10²–10⁴ CFU/mL | < 100 CFU/mL | < 1 CFU/L |
| エンドトキシン | 規定なし | バイオプロセスでは個別基準あり | 極めて低い |
| 溶存酸素 | 飽和に近い | 飽和に近い | 10 ppb 未満まで低減可能 |
| 金属イオン | 約 95〜99% 除去 | ppb レベル | ppt レベル 要求に応じ 1 ppt 未満まで対応 |
| コスト | ★ | ★★ | ★★★★★ |
| 保守コスト | 低 | 中 | 高 |
| 主な用途 | ボイラー補給水、一般プロセス、医療 | 試験室、PCB、めっき、製薬 | 半導体、ウェーハ工場、LCD、光電子 |
数値は代表的な範囲です。実際の仕様は原水水質とプロセス要求に応じて設計します
数値の意味
水中のイオンが少ないほど電気を通しにくくなり、比抵抗は高くなります。そのため比抵抗は水の純度を示す最も直接的な総合指標です。超純水の 25 °C における理論限界は 18.2 MΩ·cm です。
注意:比抵抗では有機物・微粒子・弱電離物質は検出できません比抵抗の逆数であり、同じ測定量の異なる表現です。18.2 MΩ·cm は 0.055 μS/cm に相当します。一般産業用水では導電率、高純度水では比抵抗で表すのが通例です。
水中の有機汚染物質の総量です。有機物は極性が弱く、分子が微小でイオン化しにくい性質があります。
→ 185 nm 光分解の原理シリカは主に弱電離の形で存在するため比抵抗にはほとんど現れませんが、ウェーハやボイラー内壁に除去困難な析出物を形成します。
ホウ素は中性の水中でほとんど電離しないため、最も除去が難しい元素のひとつであり、通常の RO や樹脂では除去が困難です。同時に半導体のドーパント元素でもあるため、微量の残留でも素子特性を変化させます。先端プロセスで ppt レベルが要求される理由です。
先端プロセスでは、ナノ粒子があらゆる面で大きな影響を及ぼし、プロセスの要求に応じて許容される粒子の範囲も異なります。
→ ナノ粒子の除去純水中の栄養分はごくわずかですが、細菌が管壁に付着してバイオフィルムを形成する可能性はあります。デッドレグや長期滞留部が高リスク箇所です。制御はろ過だけに頼るのではなく、配管設計と消毒能力によって実現します。
細菌が死滅した後に残る細胞壁の断片です。耐熱性があるため、殺菌しても除去されません。注射剤やバイオプロセスでは、生菌数とは別個の管理項目となります。
水は空気に触れた瞬間から酸素を溶解し、常温常圧では約 8.5 ppm の酸素を含みます。水中に残留した酸素は微細回路の金属を酸化させ、欠陥の原因となります。発電所ではタービン翼が溶存酸素で腐食します。
→ 水中の気体を除去する理由超微量金属は素子の電気的特性を変化させるため、半導体プロセスでは ppt レベルの管理が求められます。これを実現するには、プロセス構成や樹脂選定に加えて、材質そのものからの溶出量も重要になります。
→ 配管と材質選び方
コストは純度に比例して上がるわけではありません。RO から DI へはおよそ一桁の投資増、DI から UPW へはさらに一桁。しかも UPW システムは保守・消耗品・監視の費用が継続的に発生します。
過剰処理は投資とエネルギーの浪費であり、規格不足は歩留まりに直結します。正しい進め方は、どのシステムを買うかから始めるのではなく、プロセスが実際に許容できる限界から逆算することです。
上表は代表的な対応関係です。実際にはお客様のプロセス仕様に照らしてご確認ください
どのグレードを選ぶべきか迷っていませんか?
お客様の条件が実際に必要とするグレードと処理フローをご提案します。一律に最高仕様をお勧めすることはありません。