Про деіонізовану воду – властивості, отримання, застосування

Про дистильовану воду безумовно чули всі – від автолюбителів, які знають, що електроліт в акумуляторі утворюється при з'єднанні води з кислотою до любителів чаю, які згодом помічають, що поверхня чайника (як і ТЕНи посудомийки, бойлера або пральної машини) покривається накипом, чого не повинно бути, якби теоретично кип'ятилася дистильована вода.
А що щодо деіонізованої води? Це більш науковий, хімічний термін. Іони якісь. Приставка "де". А значить без іонів напевно? Ось про це й поговоримо.

Що таке деіонізована вода ?

Якщо коротко, то деіонізована вода, також іноді звана як демінералізована, це вода, з якої видалені іони в процесі багатоступінчастої фільтрації.
Слід зазначити, що у природі така вода не зустрічається. А якби й виникла, то швидко втратила б свої властивості. Між іншим, навіть дистильована вода, що зберігається у відкритій посудині, з часом втратить свої якості через взаємодію з CO2 у повітрі – утворюється вугільна кислота, що покаже чутливий рн-метр.

Що це за іони і як вони потрапляють у воду? Іони можуть бути позитивні та негативні. Іони як би це банально не звучало, бувають різні. Усього пару прикладів.

Нітрати, тобто з хімічного погляду солі азотної кислоти містять іони NO₃⁻
У воді є різне співвідношення іонів H⁺ и OH⁻. Це до речі визначає ступінь її кислотності чи лужності.

Так ось, у деіонізованій воді видаляють як позитивні, так і негативні іони. Ось звідси й термін «демінералізація». Тобто, переходячи на мову хімії, видалені всі розчинені солі, що наближає таку воду до ідеальної хімічної чистоти. З філософської точки зору, ідеалу як відомо не буває, до нього можна лише нескінченно наближатися. Тому ми і вжили термін “наближає”.
Зачекайте, скаже читач, який можливо має справу з дистильованою водою в лабораторії. А хіба при дистиляції не видаляються солі? Ми не отримуємо чисту від забруднень воду? Чи не видаляються всі ці карбонати, сульфати, ті ж нітрати до речі?
Справедливе зауваження. Але не зовсім відповідає істині. Видаляються, але не повністю. Ряд солей навіть при кип'ятінні (а в цьому і полягає суть високотемпературної перегонки або дистиляції) переходить у газоподібний стан і потрапляють після конденсації в дистилят.

А ось деіонізація як глибше очищення знижує концентрацію навіть таких солей у десятки разів.

Поговоримо предметно про термінологію та сутність деіонізованої води. Якщо з води прибрати всі заряджені частинки (тіж ж іони), але в ній залишаться наприклад масла, цукор, спирти, які не можуть переносити заряд, але по суті є забрудненнями, така вода формально є деіонізованою, але зрозуміло, що для лабораторних потреб ( наприклад, медицини, фармакології, харчової промисловості, мікробіології) її застосовувати не можна.
Тому якщо підходити строго, то деіонізована вода вільна не тільки від іонів, але і від усіх забруднювачів, з неї видалені домішки, включаючи незаряджені частинки розчинених солей, зважені дрібнодисперсні компоненти, тверді частинки, розчинені гази і т.д. д.
По іншому ніяк. Інакше буде пошкоджено високочутливе обладнання, сенсори вийдуть із ладу або результати дослідження будуть спотворені.
Як же отримують деіонізовану воду?
З допомогою іонообмінних смол, які поглинають домішки, тобто є високоефективними фільтрами. Але про це докладніше - нижче.

Як перевірити деіонізовану воду ?

Раз говоримо від зміст іонів у питній воді, тобто про елементи, здатні переносити заряд, то напевно, якщо виміряти електропровідність води, можна непрямим чином (без хімічного аналізу), визначити ступінь її іонізації ?
Так, це правильно і базовий показник якості деіонізованої води - питомий електричний опір. З його зростанням зростає і ступінь очищення. Зменшується сила струму, оскільки немає носіїв – іонів. На цій основі і існує група приладів, що вимірюють провідність води, але по-різному це кондуктометри і тдс-метри.
Деіонізована вода поділяється на класи:

А	Вода, що пройшла ряд фільтрів (включаючи стерилізацію, зворотний осмос), що відноситься до надчистої. Її питомий опір не менше 18 МОм×см
Б	Вода, після фінішної іонізації та знезараження
В	Вода, що використовується в промисловості та отримана з водопровідної води

Деіонізовану воду можна отримати з дистильованої. Тобто спочатку після кип'ятіння видаляються більшість забруднювачів, а після цього вода пропускається через катіонні або аніонні компоненти (ті ж смоли, про які йшлося вище), які "виловлюють" іони, роблячи воду деіонізованою.
Без багатоступінчастої очистки не обійтися. Ми вже вище говорили, що деякі солі можуть випаровуватися і потрапляти до дистиляту, таким чином знижуючи його якість. Як це відбувається ? Мікроскопічні бульбашки пари переносять мінерали на своїй поверхні і якщо випарувати з метою аналізу води та контролю дистильованої води, то й виявиться цей сухий залишок.
Крім того, у процесі дистиляції не всі розчинені гази повністю видаляються і можуть вступати в хімічну реакцію, що не допустимо, якщо дистильована вода необхідна для лабораторних дослідів.

Тому, виробництво деіонізованої води – кінцевий етап складного багатоступеневого процесу підготовки води. Ми вже частково торкнулися принципів деіонізації. Зараз же доповнимо, що відповідне обладнання включає наступні компоненти, кожен з яких є окремим приладом:

Механічне видалення частинок;
Мембранна дегазація;
Електродеіонізація;
Зворотний двоступінчастий осмос;
Видалення мікроорганізмів за допомогою УФ-випромінювання;
Остаточна обробка шляхом пропускання через фільтр з іоннообмінних смол.

Який pH деіонізованої води?

Хороше питання. І до речі це другий опосередкований спосіб перевірити якість отриманої деіонізованої води - за допомогою ph метра.
Логічно, якщо в деіонізованій воді немає іонів, здатних переносить заряд, то така вода повинна бути нейтральною з pH 7.
І цієї вимоги може дотримуватися, але тільки якщо воду зберігати в герметично закритій посудині з хімічно нейтрального матеріалу. Але як ми вже говорили, якщо такої умови не дотримано, через вуглекислоту в повітрі, РН зміщується у бік кислотності, таким чином зменшуючись до рівня 4,5-5,5.
При вимірі кислотності деіонізованої води існують певні технічні складності через її низьку електропровідність.

7 прикладів застосування деіонізованої води

Лабораторна практика. Деіонізована вода часто використовується в лабораторіях як розчинник, розріджувач або при приготуванні розчинів, оскільки в такій воді немає іонів, які можуть вплинути на перебіг хімічних реакцій. Така вода також використовується для промивання, щоб не залишалося нальоту на поверхні скляної тари після сушіння.
Медицина. Деіонізована вода затребувана при виробництві ліків, у діалізних апаратах та іншій медтехніці.
Промисловість. Деіонізована вода використовується в багатьох промислових процесах, таких як системи охолодження котлів, електростанцій, при промиванні відповідальних деталей обладнання. Зменшує корозію, знижує втрату тепла.
Акваріумістика. Для підтримки здорового балансу pH для риб, равликів та інших організмів, що мешкають в акваріумі, включаючи водні рослини, потрібна деіонізована вода.
Сільське господарство. Приготування поживних розчинів для гідропоніки, зрошення сільгоспкультур.
Мікроелектроніка. У цій галузі одним із важливих елементів для контролю є вміст силікатів у воді, оскільки це впливає на виробництво електронних компонентів на основі кремнію.
Очищення скла та миття. Деіонізована вода не залишає слідів, сухих плівок або плям.