超純水

超純水：比類なき純度を誇る水の探求

はじめに

超純水は、その名の通り極めて高い純度を誇る水であり、主に産業用途で用いられています。電子機器の製造やバイオテクノロジー、医療など、様々な最先端分野において、その存在はなくてはならないものとなっています。しかしながら、超純水には明確な定義や国際的な規格はなく、用途や求められる水質によって、その基準は大きく異なります。本稿では、超純水の定義、歴史、製造方法、用途、性質などについて詳細に解説します。

超純水の定義と歴史

超純水は、一般的な純水製造工程では除去しきれない有機物、微粒子、気体などの不純物が、高度な技術によって極限まで除去された水を指します。その歴史は古く、1870年代にはすでにフリードリッヒ・コールラウシュによる精製水の研究が行われていました。彼は、多段階の蒸留によって、当時としては驚異的な純度の水を製造することに成功しました。しかし、真に超純水と呼ばれる水質を実現するようになったのは、20世紀に入ってからのイオン交換樹脂の開発以降です。イオン交換樹脂を用いることで、電解質の除去が容易になり、水の精製コストが劇的に低下しました。これにより、超純水は、半導体製造をはじめとする様々な分野で広く利用されるようになりました。

超純水の製造方法

超純水の製造には、多段階の精製工程が必要となります。一般的には、まず原水を精製し、逆浸透膜やイオン交換樹脂、限外ろ過膜などを用いて、不純物を段階的に除去します。さらに、紫外線照射やオゾン処理によって、微量の有機物を分解・除去する工程も含まれます。これらの工程を経て、電気抵抗率、TOC(全有機炭素量)、微粒子数、生菌数など、様々な指標で厳格な基準を満たした水が超純水として製造されます。製造プラントは、数千〜数万m3もの超純水を毎日途切れることなく供給できる大規模なものから、研究室などで使用される小型のものまで、様々な規模のものがあります。

超純水の指標

超純水の品質は、電気抵抗率、TOC、微粒子数、生菌数などの指標によって評価されます。電気抵抗率は、水中に含まれるイオン濃度を示し、高い値ほど純度が高いことを意味します。TOCは、水中の有機物量を示し、低い値ほど純度が高いことを意味します。微粒子数や生菌数は、水中に含まれる異物や微生物の量を示し、低い値ほど純度が高いことを意味します。これらの指標の基準値は、用途によって大きく異なり、半導体製造などでは特に厳しい基準が求められます。

超純水の用途

超純水の用途は多岐に渡り、半導体製造における洗浄やエッチング液の調製、バイオテクノロジー分野における細胞培養、医薬品製造における注射用水など、様々な分野で利用されています。特に半導体製造においては、超純水の品質が製品の歩留まりに大きく影響するため、その重要性は非常に高いです。近年では、環境保護の観点から、超純水の再利用やゼロエミッション技術の開発も進められています。

超純水の性質と安全性

超純水は、ミネラル分などをほとんど含まないため、「体内のミネラルを奪う」「下痢を引き起こす」といった誤解がありますが、これは科学的に根拠のない俗説です。人体に必要なミネラルは、食物から摂取することができ、超純水を飲用したからといって、ミネラル欠乏症になることはありません。ただし、超純水は、一般的な飲料水と比べて味や風味に乏しく、不味いと感じる人もいるかもしれません。

結論

超純水は、高度な精製技術によって製造される極めて純度の高い水であり、様々な産業分野で不可欠な存在となっています。その歴史は、不純物除去技術の発展の歴史と密接に関連しており、今後もその需要は拡大していくと予想されます。一方で、超純水の安全性に関する誤解も多く存在するため、正しい知識の普及が重要です。

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