天氣漸熱，整天泡在實驗室甚至來不及喝口水的你們，有沒有曾經對着實驗室的水龍頭閃過一絲異樣的想法：這水能喝嗎，解渴的那種？

（不要急，一起佛系喝水好不好）

我們都知道，美食千萬條，安全第一條，食物不規範，親人兩行淚。那……食物就越幹淨越好喽？這可不一定，有時候人呐，還真得活的糙一點兒。不信？請您往下看。

去離子水用途多多

DI water

去離子水，常簡稱DI水（deionized water），是一種清除了鈉，鈣，鐵，銅，氯化物和溴化物等礦物離子（鹽）的純淨水形式。國際标準化組織ISO/TC 147規定的“去離子”的定義為：“去離子水完全或不完全的去除離子物質。”

我們常喝的自來水通常是将來自江河、水庫的水源經過明礬沉澱、氯氣消毒、濾料過濾、通氯再消毒等多道工藝處理後得到的，水質無色、無嗅、無味、無有害物質、無傳染病菌，所以可以直接飲用。

（常見的水中雜質）

但是，水作為一種萬能的溶劑，會溶解很多陰陽雜質離子如Na ，K ，Mg² ，Cl^-，SO₄^2-等。這些溶解在水中看不見摸不着的陰陽離子不僅能使水導電，還極易與其他物質反應從而嚴重影響實驗和生産結果。所以，科研或工業用水必須去除離子等雜質，也就是使用上面提到的去離子水。

（兩種去離子水技術要求參數舉例 | 來源：百度文庫）

（注：電導率的單位一般為S/m，其定義為截面積為1m²，長度為1m的導體的電導。但由于在化學水處理中，S/m這個單位太大，所以常用μs/cm作為其單位，該單位是S/m的10^-4）

水中含有的雜質離子數量的多少可以通過水的電導率來表示。根據電導率等級，可将去離子水分為以下幾類：一般級别的去離子水的電導率為200-10μs/cm，食品級的為1-10μs/cm，工業級為0.1-0.9μs/cm，而電子級則一般小于0.07μs/cm。

由以上這些分類可以看出，去離子水的應用大多涉及科研和工業生産，如：作為微生物實驗中的媒介、汽車中鉛酸電池的補充水、藥物及化妝品的添加劑，或用于實驗室制備溶液、工業生産集成電路、海水淨化、鋼鐵清洗用水等，可以說我們的生活已經離不開去離子水了。

去離子水可以大批量生産

DI water

這麼有用的去離子水，其實我們自己也能做，隻需要自來水、帶蓋子的燒水壺、燒水的火即可。沒錯，你猜對了，就是燒水！水沸騰時冒出的水蒸氣可是很純淨的，當它們上升到較冷的水壺蓋子上就會凝結成水珠，把這些水珠收集起來就是自制的去離子水啦~

（冒出來的蒸汽可都是去離子水啊）

工業生産中，常将上述方法稱為蒸餾法，但要想大量生産去離子水，光靠收集水蒸氣這種方式可真真是要虧慘了畢竟光燒水就得消耗多少能量啊。所以，人們想出了很多方法來制造大量且低成本的去離子水。目前常用的工藝方法有：反滲透、電滲析、離子交換樹脂法以及多種方式結合的方法。但一般而言，不管采用何種方法生産去離子水，離子交換柱都是非常重要的一個環節。

經過粗過濾、活性炭過濾處理的原水，其大部分有機物、微生物等雜質已經得到了一定程度的淨化，但水中的Ca 、Mg² 、CO₃^2-以及溶解的某些氣體可不受過濾工藝影響，所以此時水中仍含有大量的正負離子。接下來，可以利用電滲析技術，将水通過帶有正負電極和陰陽離子交換膜的電滲析器，可以将水中的正負離子置換出來，從而使流出來的水的離子濃度大大降低，減輕了後續工藝中離子交換樹脂的負擔。

（離子交換樹脂表示超開心的~）

而後，就該王者-離子交換樹脂上場了。

離子交換樹脂是一種網狀結構的有機高分子聚合物，顔色常為白色、黃色及褐色等，主要由作為載體的離子基團和可交換的活性基團組成。根據這些活性基團含酸性基或是堿性基，我們可以将離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。

（離子交換樹脂說：看我大顯身手！）

陽離子交換樹脂可以吸收水中的陽離子（如Na ，K ，Mg² ，Ca² 等），即樹脂上的H 被置換到水中并與水中的陽離子生成相應的無機酸：

同樣，陰離子交換樹脂上的OH^-離子可以電離被置換到水中，表現為水中的陰離子雜質（如Cl^-，SO₄^2-，CO₃^2-等）被樹脂吸收：

将陰陽離子交換柱串聯在一起配合使用，經過其淨化後的水，原本含有的陰陽離子雜質分别被H 和OH^-離子取代，二者中和即可生成去離子水：

在生産過程中，為了使用方便，一般會把離子交換樹脂裝進圓柱狀容器中，謂之離子交換柱。水從交換柱上部流入，通過樹脂完成離子交換後由下部流出。一個陽離子交換柱加一個陰離子交換柱串聯後為一級，而串聯的級數越多，顯然去除雜質的效果就越好。

但是，從離子交換法原理可知，這種方法隻能對水中帶有電荷的電解質雜質起到很好的淨化作用，而對于其他不帶電荷的有機雜質、細菌、病毒等，就必須要求助其他方法。我們可以用紫外光照射方法使水中的細菌不能存活，達到殺菌的目的。然後，用微孔過濾器将水中0.5μm以上尺寸的各種顆粒過濾掉。至此，我們就可以獲得一般潔淨度的去離子水啦~

去離子水也可以随制随用

DI water

以上制備方式常用來大批量工業化生産去離子水，但如果我們不需要如此大量的去離子水呢？當然有辦法。現在專業制備去離子水的小型設備（又名“純水機”）已經很常見了，當你想接水時，摁下開關，自然就有雜質含量達标的去離子水供你使用，接滿了水，再按一下開關就可以關掉機器。這簡直就跟接自來水一樣方便啊。

（嗯？誰在叫我？）

大體來說，這種小型設備制備去離子水的原理與大批量生産線相似，按顆粒度由大到小去除雜質。通常針對不同的行業或不同的産品對水質的要求不同，去離子水設備涉及的工藝流程也不盡相同。

（去離子水設備制水原理舉例 | 來源：百度文庫）

一般而言，去離子水設備常采用先進的反滲透、混床等制備系統，将離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成EDI單元，各EDI單元之間用網狀物隔開形成濃水室，并在其兩端設置陰/陽電極。而後在直流電的推動下，淡水室水中的陰陽離子分别穿過陰陽離子交換膜進入到濃水室，并被濃水室的水帶出系統。通過這種方法，去離子設備可以有效地過濾水中的雜質、病菌、顆粒物等，制備出滿足各工業用水标準的去離子水，并廣泛用于飲用、科研、電子、制藥、航空等各行各業，已經成為必不可少的産品系列。

去離子水後記

DI water

綜上所述，去離子水比我們平時喝的水都要幹淨許多，自然可以直接飲用。但學者們提出，長期喝去離子水對健康并沒有太大的積極影響，反而可能因為缺少礦物鹽而擾亂生理系統。這是因為去離子水中被清除掉的礦物質和營養素很難通過其他方式補充。

另外，雖然去離子水喝着沒毛病，但在有多種化學試劑的實驗室裡，咱們最好還是把嘴捂緊點兒，不要輕易品嘗哦~

注：本文未注明圖片均來自網絡，如侵删

來源：中科院半導體所

編輯：Quanta Yuan

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