Деионизированная вода, что это и как её получают

Деионизированная вода это вода, из которой убрали растворённые соли, то есть ионы. Её ещё называют деионизованной или деминерализованной. Чем меньше в воде ионов, тем хуже она проводит ток, поэтому чистоту такой воды оценивают по электропроводности, а не на вид и не на вкус.

Чем она отличается от дистиллированной

Дистиллированную воду получают перегонкой. Вода кипит, пар конденсируется, а нелетучие соли остаются в испарителе. Деионизацию ведут без нагрева, ионы забирает ионообменная смола или электрическое поле.

Ионы металлов связываются на катионите, ионы кислотных остатков на анионите, а освободившиеся ионы H+ и OH− снова соединяются в воду, так это описано в статье «Деионизированная вода» в Википедии. Ионный обмен способен довести воду до 18 МОм·см. Но деионизация не гарантирует полной чистоты, неионные примеси в воде могут остаться, и перед ионным обменом может стоять обратный осмос.

Как получают деионизированную воду

Простейший способ это фильтр со смолой, например DI-33, через который пропускают уже подготовленную воду. Когда смола выработана, меняют фильтр или наполнитель. Катионит можно восстановить кислотой, а анионит щёлочью, подробнее в статье «Иониты» в Википедии.

Лабораторные установки работают прямо от водопровода. Механический фильтр задерживает взвеси, угольный дехлоратор убирает хлор и органику, обратный осмос отделяет больше 90 % солей, а финишный ионообменный фильтр доводит воду до нужной чистоты. Так устроены, например, мембранные деионизаторы, а подробно схема разобрана в статье о принципе работы мембранного дистиллятора.

В крупных установках вместо сменной смолы работает электродеионизация. Смолы смешанного действия стоят между ионоселективными мембранами, а восстанавливает их электрический ток, поэтому установку не останавливают на регенерацию. Такая ступень даёт воду 5–16 МОм·см, а до 18,2 МОм·см её доводит финишный фильтр смешанного действия.

Если вода уже обессолена, например после дистиллятора или обратного осмоса, её можно доочистить, например, деионизатором ДН-30Р, такие приборы собраны в рубрике «Деионизаторы для обессоленной воды».

Какой бывает деионизированная вода

По чистоте лабораторную воду делят на три типа. Вода III типа, 1–5 мкСм/см, общелабораторная, она соответствует дистиллированной по ГОСТ Р 58144-2018. Вода II типа, около 0,1 мкСм/см, нужна для аналитики. Вода I типа, ультрачистая, имеет электропроводность 0,055 мкСм/см, или удельное сопротивление 18,2 МОм·см при 25 °C. В англоязычной статье «Ultrapure water» для абсолютно чистой воды приведены 0,05501 мкСм/см и 18,18 МОм·см при 25 °C. Что требуют стандарты для каждого типа, рассказано в статье о типах лабораторной воды.

Электропроводность зависит от температуры, поэтому её приводят к 25 °C. Единица сименс названа в честь немецкого учёного и предпринимателя Вернера фон Сименса, а утвердили её в 1971 году, подробнее в статье «Сименс (единица измерения)» в Википедии. Проверяют воду кондуктометром, а в установках встроенный датчик показывает электропроводность прямо на дисплее.

Где её применяют

Общелабораторной водой готовят растворы, ополаскивают посуду и питают автоклавы и моечные машины. На производстве ею заправляют аккумуляторы, отмывают изделия при химической обработке поверхности, питают парогенераторы и увлажнители. Воду аналитического качества берут для питательных сред, буферов, ионной хроматографии и клинических анализаторов, а ультрачистую для жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии, электрохимии и генераторов водорода.

Почему деионизированная вода портится при хранении

Ультрачистая вода легко загрязняется следами углекислого газа из воздуха. Он образует угольную кислоту, которая распадается на ионы H+ и гидрокарбонат, и электропроводность воды растёт, так пишет статья «Ultrapure water». По русской Википедии, при хранении в ёмкостях на 1,5 и 5 л сопротивление деионизированной воды может падать до 0,5 МОм·см. Поэтому ёмкость с деионизованной водой закрывают дыхательным фильтром, его защитное действие 3 месяца.

Установки для деионизированной воды

Обратный осмос в сочетании с деионизацией обходится дешевле дистилляции, так сказано в статье «Деионизированная вода» в Википедии. Установки, которые готовят деионизированную воду из водопроводной по мере разбора, собраны в рубрике деионизатор воды, а сменные фильтры к ним в рубрике расходные материалы для водоподготовки.