Пн–Пт: 09:00–17:00 brom@brom.ua

Про деионизированную воду – свойства, получение, применение

Про дистиллированную воду безусловно слышали все – от автолюбителей, которые знают, что электролит в аккумуляторе образуется при соединении воды с кислотой до любителей чая, которые со временем замечают, что поверхность чайника (равно как и ТЕНы посудомойки, бойлера или стиральной машины) покрывается накипью, чего не должно быть, если бы теоретически кипятилась дистиллированная вода.
А что насчет деионизированной воды ? Это же более научный, химический термин. Ионы какие то. Приставка "де". А значит без ионов наверное ? Вот об этом и поговорим.

Что такое деионизированная вода ?

Если кратко - деионизированная вода, также иногда называемая как деминерализованная, это вода, из которой удалены ионы в процессе многоступенчатой фильтрации.
Следует отметить, что в природе такая вода не встречается. А если бы и возникла, то быстро бы потеряла свои свойства. Между прочим, даже дистиллированная вода, хранимая в открытом сосуде, со временем потеряет свои качества из-за взаимодействия с CO2 в воздухе – образуется угольная кислота.
Что это за ионы и как они попадают в воду ? Ионы могут быть положительные и отрицательные. Ионы как бы это банально не звучало, бывают разные. Всего пару примеров.

  1. Нитраты, то есть с химической точки зрения соли азотной кислоты содержат ионы NO3
  2. В воде присутствует разное соотношение ионов H+ и OH. Это кстати определяет степень ее кислотности или щелочности.

Так вот, в деионизированной воде удаляют как положительные, так и отрицательные ионы. Вот отсюда и термин деминерализация. То есть переходя на язык химии, удалены все растворенные соли, что приближает такую воду к идеальной химической чистоте. С философской точки зрения, идеала как известно не бывает, к нему можно только бесконечно приближаться. Поэтому мы и употребили термин “приближает”.
Подождите, скажет читатель, может быть имеющий дело с дистиллированной водой в лаборатории. А разве при дистилляции не удаляются соли ? Мы не получаем чистую от загрязнений воду ? Не удаляются все эти карбонаты, сульфаты, те же нитраты кстати ?
Справедливое замечание. Но не совсем отвечающее истине. Удаляются, но не полностью. Ряд солей даже при кипячении (а в этом и заключается суть высокотемпературной перегонки или дистилляции) переходит в газообразное состояние и попадает после конденсации в дистиллят.

А вот деионизация как более глубокая очистка снижает концентрацию даже таких солей в десятки раз.

Поговорим предметно о терминологии и сути деионизированной воды. Если из воды убрать все заряженные частицы (то есть ионы), но в ней останутся например масла, сахар, спирты, которые не могут переносить заряд, но по сути являющиеся загрязнениями, такая вода формально является деионизированной, но понятно, что для лабораторных нужд (например медицины, фармакологии, пищевой промышленности, микробиологии) ее применять нельзя.
Поэтому если подходить строго, то деионизированная вода свободна не только от ионов, но и от всех загрязнителей, из нее удалены примеси, включая незаряженные частицы растворенных солей, взвешенные мелкодисперсные компоненты, твердые частички, растворенные газы и т.д.
По-другому никак. Иначе будет повреждено высокочувствительное оборудование, сенсоры выйдут из строя или результаты опыта будут искажены.
Как же получают деионизированную воду ?
С помощью ионообменных смол, которые поглощают имеющиеся примеси, т.е. являются высокоэффективными фильтрами. Но об этом более подробно - ниже.

Как проверить деионизированную воду ?

Раз мы говорим от содержании ионов в воде, т.е. об элементах, способных переносит заряд, то наверное, если измерить электропроводность воды, можно косвенным образом (без химического анализа), определить степень ее ионизации ?
Да, это правильно и базовый показатель качества деионизированной воды - удельное электрическое сопротивление. С его ростом, растет и степень очистки. Уменьшается сила тока, поскольку нет носителей - ионов. Соответственно для проведения этого вида анализа воды следует воспользоваться кондуктометром.
Деионизированная вода подразделяется на классы:

А Вода, прошедшая ряд фильтров (включая стерилизацию, обратный осмос), относящаяся к сверхчистой. Ее удельное сопротивление не меньше 18 МОм×см
Б Вода, после финишной ионизации и обеззараживания
В Вода, используемая в промышленности и полученная из водопроводной воды

Деионизированную воду можно получить из дистиллированной. То есть сначала после кипячения удаляются большинство загрязнителей, а после этого вода пропускается через катионные или анионные компоненты (те же смолы, о которых говорилось выше), которые "вылавливают" ионы, делая воду деионизированной.
Без многоступенчатой очистки не обойтись. Мы уже выше говорили, что некоторые соли могут испаряться и попадать в дистиллят, таким образом снижая его качество. Как это происходит ? Микроскопические пузырьки пара переносят минералы на своей поверхности и если выпарить с целью анализа воды и контроля дистиллированную воду, то и обнаружится этот сухой остаток.
Кроме того, в процессе дистилляции не все растворенные газы полностью удаляются и могут вступать в химическую реакцию, что не допустимо, если дистиллированная вода необходима для лабораторных опытов.

Поэтому, производство деионизированной воды – конечный этап сложного многоступенчатого процессе подготовки воды. Мы уже частично коснулись принципов деионизации. Сейчас же дополним, что соответствующее оборудование включает в себя следующие компоненты, каждый из которых является отдельным прибором:

  • Механическое удаление частиц;
  • Мембранная дегазация;
  • Электродеионизация;
  • Обратный двухступенчатый осмос;
  • Удаление микроорганизмов с помощью УФ излучения;
  • Окончательная обработка путем пропускания через фильтр из ионнообменных смол.
Каков pH деионизированной воды?

Хороший вопрос. И кстати это второй косвенный способ проверить качество полученной деионизированной воды – с помощью ph метра.
Логично, что если в деионизированной воде нет ионов, способных переносит заряд, то такая вода должна быть нейтральной с pH 7.
И это требование может соблюдаться, но только если воду хранить в герметично закрытом сосуде из химически нейтрального материала. Но как мы уже говорили, если это условие не соблюдено, из-за углекислоты в воздухе, РН смещается в сторону кислотности, таким образом уменьшаясь до уровня 4,5-5,5.
При измерении кислотности деионизированной воды существуют определенные технические сложности из-за ее низкой электропроводности.

7 примеров применения деионизированной воды

  1. Лабораторная практика. Деионизированная вода часто используется в лабораториях в качестве растворителя, разбавителя или при приготовлении растворов, поскольку в такой воде нет ионов, которые могут повлиять на протекание химических реакций. Такая вода также используется для ополаскивания, чтобы не оставалось налета на поверхности стеклянной тары после сушки.
  2. Медицина. Деионизированная вода востребована при производстве лекарств, в диализных аппаратах и другой медтехнике.
  3. Промышленность. Деионизированная вода используется во многих промышленных процессах, таких как системы охлаждения котлов, электростанций, при промывки ответственных деталей оборудования. Уменьшает коррозию, снижает потерю тепла.
  4. Аквариумистика. Для поддержания здорового баланса pH для рыб, улиток и других организмов, обитающих в аквариуме, включая водные растения, потребуется деионизированная вода.
  5. Сельское хозяйство. Приготовление питательных растворов для гидропоники, орошения сельхозкультур.
  6. Микроэлектроника. В этой отрасли одним из важных элементов для контроля является содержание силикатов в воде, поскольку это влияет на производство электронных компонентов на основе кремния.
  7. Очистка стекол и мойка. Деионизированная вода не оставляет следов, разводов, сухих пленок или пятен.