純水製備與離子交換樹脂再生


半導體、顯示器、精密電子及其他工業製程,對用水中的離子、有機物、微粒與微生物各有不同要求。純水系統需依原水條件及製程規格,結合前處理、除鹽、精製與循環供水,維持適合的使用水質。超純水常以25°C時約18.2 MΩ·cm的電阻率作為重要指標之一,但電阻率主要反映離子污染程度,仍需配合總有機碳(TOC)、微粒及微生物等指標評估。圖3為純水處理概念示意,實際設備與排列順序應依系統設計確認。


前處理:保護後續設備

依原水水質,可選用混凝、固液分離、過濾、活性碳及軟化等程序。混凝與過濾有助於降低懸浮物及膠體;活性碳可用於去除餘氯及部分有機物;軟化則降低鈣、鎂硬度,減少後續設備結垢風險。原水條件不同,所需單元也不同,並非每套系統都需要混凝或軟化。


除鹽:逆滲透與離子交換

逆滲透(RO)利用膜分離技術降低水中的溶解性鹽類及其他污染物,是工業純水系統常見的除鹽程序。離子交換則利用樹脂交換水中離子,可用於軟化、除鹽或後段精製。許多系統會先以RO降低鹽分負荷,再搭配離子交換或電去離子(EDI)提升水質;實際配置仍需依進水與產水要求決定。


精製:控制有機物、離子與微粒

依製程要求,可進一步配置UV、精製離子交換及超過濾(UF)等設備。UV的功能依波長與設備設計而異,可用於微生物控制或有機物光氧化;精製離子交換用於降低殘餘離子;UF則可用於攔截微粒及部分大分子污染物。各單元需配合整體系統設計,才能發揮預期效果。


離子交換樹脂再生

傳統可再生式樹脂在交換能力下降後,需要依樹脂種類進行再生。鈉型軟化樹脂通常使用氯化鈉鹽水再生;除鹽用的氫型陽離子交換樹脂,常使用鹽酸或硫酸;氫氧型陰離子交換樹脂則常使用氫氧化鈉。混床樹脂的再生需依設備設計,完成分離、個別再生與重新混合等程序。

再生藥劑的純度、雜質及操作條件會影響樹脂效能與產水品質,應依設備及樹脂供應商要求選用。再生廢液亦需收集並安排適當處理。


循環供水與回收評估

製成的純水需透過適合的儲槽、管路及循環設計,降低供水過程中的再污染風險。未使用的循環水與製程排水應分開管理。製程排水能否回收,需依污染物及水質評估,必要時另行處理,不宜直接返回純水儲槽。


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