純水とは

栗田工業/KCRセンターの池上です。№3の水処理教室では、「純水とは」についてお話いたします。水質は電気の通りやすさ(電気伝導率)で表され、水道水は10～20mS/m(ミリジーメンスパーメートル)、純水は0.05～1mS/mです。1mS/mの純水とは、1Lの水に、わずか0.1mgの食塩が混ざった程度の不純物の少ない水です。今回は、その純水について解説します。

解説

自然界の水や水道水には、カルシウム等の硬度成分、ナトリウム、シリカ(珪酸)などの塩類成分が溶解しており、その成分が用途によっては工業機械や製品にトラブルを生じ、使用に適さない場合があります。そこで、水中のこれら成分を取り除いた水(純水)を製造して工業用に利用しています。純水の水質は、大まかに電気の通りやすさ(電気伝導率)で表わされ、電気伝導率で0.05～1mS/m(ミリジーメンスパーメートル　※水道水は10～20mS/m)です。電気伝導率は、SI単位(国際単位)ではmS/mで表しますが、従来の工業単位ではµS/cm(マイクロジーメンスパーセンチメーター)も使われており、換算すると1μS/cm=0.1mS/mとなります。また、高純度の純水では、電気の通りにくさを示す比抵抗(工業単位:MΩ・cm(メグオーム・センチメートル)で水質を表します。比抵抗は電気伝導率(μS/cm)の逆数で換算されます。純水は、RO膜[逆浸透膜]やイオン交換樹脂を使って作ります。純度はRO膜[逆浸透膜]に比べイオン交換樹脂で処理した方が高く、RO膜[逆浸透膜]では0.5～1mS/m程度、イオン交換樹脂では、0.1～0.2mS/m程度の純水が作れます。

純水の性質

純水には次のような性質があります。(1)水が蒸発したときの残留物が少ない水中に、硬度や塩類成分があると、水が蒸発した際に、カルシウムやシリカ(ケイ酸イオン)の析出物として、スケールが発生します。茶瓶でお湯を沸かすと残る白い水垢や、温泉で見かける湯の花などもスケールの一種です。スケールが発生すると、熱交換器(熱を伝達利用する機器)の効率が落ちエネルギー使用量が増えたり、配管やノズルが詰まって流れにくくなったり、製品の洗浄後に白い汚れが残るなど様々なトラブルが生じてきます。純水には不純物が少ないため、水分が蒸発してもスケールが発生しません。(2)さまざまなものを溶かしやすい純水はさまざまな物質を溶かしやすい性質をもっています。たとえば、純水は空気中の二酸化炭素をよく溶かします。また、物質を溶解しやすい特性を生かして、工業製品上に残った微量な不純物を溶かして洗浄する工程にも使われます。

用途

純水はその特徴を生かし、産業や公的機関に幅広く利用されています。純水の用途例を表に示します。

純水中にも残留不純物はある

純水では電気の通りやすさで水質を表すため、純度が高くても有機物や微細粒子などの電気を通しにくい物質が微量に残存しています。電荷をもたない物質は、膜処理(RO膜[逆浸透膜]、UF膜など)によって除去できますが、イオン交換樹脂では除去されません。純水から、有機物や、微細粒子などをさらに除去し、不純物を極限まで減らした水を特に超純水と呼びます。超純水の比抵抗は17.5～18.2MΩ・cm程度です。また、全く不純物を含まない水を理論純水といい、比抵抗は18.24MΩ・cmです。