在超纯水（UPW）制备系统中，过滤是贯穿整个工艺链的核心环节，目的是逐级去除不同粒径、性质的杂质（颗粒物、离子、有机物、微生物、气体等）。以下是超纯水制备中常用的过滤器类型及其作用阶段：
超纯水制备典型工艺流程与对应过滤器
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原水 → 预处理 → 初级纯化 → 深度纯化 → 抛光精处理 → 分配循环
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一、预处理阶段 (去除大颗粒、浊度、余氯、有机物、硬度)
1. 多介质过滤器 (石英砂、无烟煤等)：
作用： 去除悬浮物、泥沙、胶体、大颗粒物（>10-50μm），降低浊度。
位置： 系统最前端。
2. 活性炭过滤器：
作用：
吸附去除余氯、氯胺（保护下游RO膜免受氧化损伤）。
吸附去除有机物、色度、异味、部分致嗅物质。
去除部分重金属离子。
位置： 多介质过滤器后，精密过滤器前。常配有保安过滤器保护炭床。
3. 保安过滤器 (常为袋式过滤器或熔喷滤芯)：
作用： 作为预处理阶段的最后屏障，去除≥5μm（常用1-5μm）的颗粒物，保护下游高压泵和反渗透（RO）膜元件不被大颗粒划伤或堵塞。
类型： 袋式过滤器（大流量时）或熔喷聚丙烯（PP）滤芯过滤器（更常见）。
精度： 通常1μm, 3μm, 5μm。
二、初级纯化阶段 (去除绝大部分离子、有机物、微生物)
4. 反渗透（RO）前精密过滤器：
作用： 与预处理保安过滤器作用类似，但精度通常更高（常用1μm或5μm），作为RO膜进水的最后颗粒物保护屏障。确保进入RO膜的水满足SDI（污染密度指数）要求。
类型： 几乎都是熔喷PP滤芯过滤器（折叠式PP滤芯也常见），因其精度稳定、经济、更换方便。
精度： 1μm, 3μm, 5μm。
5. 反渗透（RO）膜：
作用： 核心脱盐设备。利用半透膜去除水中>99%的溶解盐类、离子、有机物（分子量>200 Dalton）、胶体、微生物（细菌、病毒、热原>99%）。产出初级纯水（电阻率约50kΩ·cm - 200kΩ·cm）。
本质： 是一种基于压力驱动的精密过滤/分离膜，孔径约0.0001μm（相当于1Å）。
三、深度纯化阶段 (进一步去除离子、微量有机物)
6. 电去离子（EDI）前精密过滤器：
作用： 保护EDI模块。去除RO产水中可能残留的或系统内滋生的微量颗粒物（如破碎的RO膜片碎片、管道腐蚀产物、微生物聚集体等），防止堵塞EDI流道和离子交换膜/树脂。
类型： 熔喷PP滤芯过滤器或折叠式滤芯过滤器（聚醚砜PES材质更佳，因其低溶出、高流速）。
精度： 通常≤1μm（常用0.45μm或1μm）。
7. 电去离子（EDI）模块：
作用： 结合离子交换树脂和选择性离子膜，在直流电场作用下连续去除RO产水中残余的微量离子（无需化学再生），产出高纯水（电阻率可达5MΩ·cm - 15MΩ·cm以上）。
本质： 是一种电化学驱动的离子“过滤”/分离过程。
四、抛光精处理阶段 (去除痕量离子、TOC、颗粒物、微生物，达到超纯水)
8. 精混床离子交换器（抛光混床）：
作用： 通常位于EDI之后或作为最终保障。使用超高纯度、核级或电子级的阴阳离子交换树脂，去除EDI产水中残留的痕量离子（ppb甚至ppt级），将电阻率提升至接近理论极限（18.2 MΩ·cm @ 25°C）。
本质： 是最高精度的“离子过滤器”。
9. 终端除颗粒过滤器：
作用： 去除精混床树脂碎屑、系统内滋生的超细颗粒物。对最终产水的颗粒物指标至关重要（尤其是半导体行业）。
类型： 超细纤维滤芯或膜式滤芯。
精度： 0.1μm, 0.05μm 甚至 0.03μm（绝对精度）。常用材质：亲水性聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、尼龙（Nylon），要求极低溶出。
10. 终端除有机物/除TOC过滤器：
作用： 专门吸附或降解抛光混床后水中残留的痕量可溶性有机物（TOC），使其降至ppb甚至ppt级。对光刻工艺等尤为关键。
类型：
特殊离子交换树脂滤芯： 兼具离子交换和有机物吸附功能。
高性能活性炭滤芯： 超高纯度、低溶出、专为UPW设计。
紫外氧化（UV）反应器 + 精混床/除有机物过滤器： 185nm UV将有机物氧化成离子或小分子酸，再由下游精混床或专用树脂去除。
11. 终端除菌/除内毒素过滤器：
作用： 确保最终产水无菌、无热原（内毒素）。对生物制药、细胞培养等应用必不可少。
类型： 除菌级膜过滤器。
精度： 0.22μm (除菌级) 或 0.1μm (除菌及部分除病毒/热原级)。
材质： 亲水性聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、尼龙（Nylon）、聚四氟乙烯（PTFE）（疏水性，需预润湿）。需验证完整性、极低溶出、符合USP等法规要求。
12. 脱气膜/真空脱气塔：
作用： 去除水中溶解的二氧化碳（CO2）和氧气（O2）。CO2会形成碳酸根离子影响电阻率；O2可能引起氧化腐蚀（尤其在高温UPW系统中）。
本质： 是一种选择性气体分离膜。
五、分配循环系统 (维持输送过程中的超纯水水质)
13. 回路精密过滤器：
作用： 在分配循环管道上设置，持续去除循环过程中可能产生的微量颗粒物（如管道腐蚀产物、微生物滋生碎片等）。通常采用与终端除颗粒过滤器相同材质和精度的滤芯（如0.1μm PVDF/PES）。
14. 紫外线杀菌器（UV）：
作用： 主要使用254nm UV，抑制分配系统中微生物的滋生。有时也使用185nm UV辅助降低TOC。
注意： UV本身不是过滤器，但作为重要的微生物控制手段，常集成在过滤系统中。
超纯水过滤器的核心特点
1. 超高精度： 从微米级（预处理）到亚微米、纳米甚至离子/分子级（精处理）。
2. 极低溶出： 所有接触水的材料（壳体、滤芯、密封件）必须选用超高纯度材质（如316L不锈钢、高纯PP/PVDF/PES/PTFE），确保不会向水中释放离子、有机物或颗粒物。
3. 高洁净度： 生产、包装、安装过程需在洁净环境下进行，避免引入污染。
4. 完整性可验证： 尤其对于除菌级过滤器，必须能进行起泡点、扩散流或压力保持等完整性测试。
5. 可在线灭菌/消毒（SIP/CIP）： 分配系统过滤器常需耐受高温热水、蒸汽或化学消毒剂（如臭氧）。
总结
超纯水制备是一个逐级过滤、逐级提纯的精密过程。选择合适的过滤器类型、精度、材质和位置，对于达到并维持严格的超纯水水质标准（如ASTM D5127, SEMI F63, USP<1231>）至关重要。设计时需要综合考虑原水水质、目标水质要求、产水规模、运行成本和维护便利性。尤其对于终端抛光精处理阶段的过滤器，其性能直接决定了最终超纯水的品质。上海奕卿过滤科技有限公司专业生产精密滤芯过滤器，保安过滤器，袋式过滤器等精密过滤设备。欢迎来电咨询。
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