一般的自來(lái)水和普通的蒸餾水中都含有一些雜質(zhì)離子如鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、硅酸根離子、氨分子等雜質(zhì)，而硅片的清洗過(guò)程要求高純度的水，這樣才能達(dá)到硅片清洗的要求。如果用自來(lái)水或蒸餾水清洗硅片，不但不能洗干凈，反而玷污硅片表面。因此沖洗硅片必須使用含離子少的高純水，一般稱為去離子水。目前制備去離子水采用離子交換樹脂法和反滲透法制備。下面分別作一一介紹。
1.離子交換樹脂法
離子交換樹脂屬于高分子聚合物，不溶于水的顆粒狀固體物質(zhì)。當(dāng)離子交換樹脂與含有各種離子的水接觸時(shí)，一方面離子交換樹脂吸附水中的離子，另一方面離子交換樹脂把自身所含的離子釋放出來(lái)進(jìn)入水中，即發(fā)生了離子交換反應(yīng)。因而稱為離子交換樹脂。
?。?）離子交換樹脂的分類：
陽(yáng)離子交換樹脂：強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，如R-SO3H
弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂，如R-COOH
陰離子交換樹脂：強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，如R=NOH
弱堿性陰離子交換樹脂，如R-NH3OH
?。?）離子交換原理
當(dāng)自來(lái)水或蒸餾水中含有鈣離子、鈉離子、鉀離子、鎂離子等陽(yáng)離子流入離子交換柱時(shí)，與陽(yáng)離子交換樹脂R-SO3H的氫離子發(fā)生交換，水中雜質(zhì)陽(yáng)離子被陽(yáng)離子交換樹脂吸附，而樹脂的氫離子被釋放到水中。反應(yīng)如下：
R-SO3H+Na+=R-SO3Na+H+
當(dāng)自來(lái)水或蒸餾水中含有氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、硅酸根離子陰離子流入離子交換柱時(shí)，與陰離子交換樹脂R=NOH的氫氧根離子發(fā)生交換，水中雜質(zhì)陰離子被陰離子交換樹脂吸附，而樹脂的氫氧根離子被釋放到水中。反應(yīng)如下：
R=NOH+Cl-=R=NCl+OH-
離子交換樹脂產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)，結(jié)合成水。
H++OH-=H2O
（3）離子交換樹脂的交換裝置
制備高純水時(shí)，一般選擇強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的交換容量比強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的交換容量大的多，在用混合床制備純水時(shí)，考慮到離子交換樹脂的再生，應(yīng)考慮將使強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂容易分離，因此選用陰、陽(yáng)離子交換樹脂密度盡量相差較大，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的密度比強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的密度大的多。
離子交換裝置中，有復(fù)床式和混合床式兩種。所謂復(fù)床式是陽(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂分別裝在兩個(gè)圓柱筒內(nèi)，再將兩個(gè)交換柱串聯(lián)起來(lái)；混合床式是將陽(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂混合裝在一個(gè)交換柱內(nèi)?；旌洗彩降慕粨Q相當(dāng)于無(wú)數(shù)個(gè)復(fù)床式串聯(lián)在一起，所以效果比復(fù)床式好的多。
陰、陽(yáng)離子交換樹脂的用量比是由交換后的水的酸堿性決定，一般采取體積比為1：2，陽(yáng)離子交換樹脂的用量R-SO3H為5.25mg/g，陰離子交換樹脂的用量R=NOH為2.3～2.5mg/g。
?。?）離子交換樹脂的再生
離子交換樹脂使用一段時(shí)間后，大部分轉(zhuǎn)化為鹽，這時(shí)需要對(duì)離子交換樹脂進(jìn)行再生處理，再生處理的目的是將鹽型分別轉(zhuǎn)化為原來(lái)的酸堿型，再生時(shí)，陰離子交換樹脂可用濃度4%～10%的氫氧化鈉，陽(yáng)離子交換樹脂可用濃度5%～8%的鹽酸或硫酸溶液處理。有關(guān)的反應(yīng)如下：
R-SO3Na+HCl=R-SO3H+NaCl
R=NOH+NaOH=R=NCl+NaCl
2.反滲透法制備純水
?。?）反滲透法制備純水的原理
所謂滲透是指溶劑從稀溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入濃溶液的現(xiàn)象。滲透停止時(shí)的壓力稱為滲透壓。所謂反滲透是指在濃溶液一端加上比自然滲透壓力更大的壓力，既溶劑將從濃溶液一邊往稀溶液一邊進(jìn)行。
反滲透膜的材料一般采用醋酸纖維素、玻璃和中空纖維素等有機(jī)膜。反滲透膜的典型結(jié)構(gòu)是復(fù)合膜。
?。?）反滲透法制備純水的工藝
反滲透系統(tǒng)的性能主要受滲透壓、反滲透膜材料、溫度、生垢程度和供水的壓強(qiáng)、溫度、pH值、雜質(zhì)濃度等因素的影響。雜質(zhì)離子常常會(huì)在反滲透膜邊緣形成沉淀物，如碳酸鈣、硫酸鈣，一些難溶于水的氧化物及其它微生物、有機(jī)物等雜質(zhì)。一般用檸檬酸等加以除去。
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