知らなかった超純水について解説!こんな水もあったんだ。

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「H2Oに限りなく近く精製された水」

 

超純水を簡単に表現するとこのひとことにつきます。

 

研究職や発電所の職員であれば聞きなれた単語かもしれません。

専門分野で使用されている水なので、私たちには関係ないと思うかもしれません。

 

しかし、超純水があるからこそ私たちの生活はなりたっています。

 

医療現場で使用する精製水のもとになっていたり、発電所の冷却に使われていたり。

実は見えないところでお世話になっています。

 

そして自然界にはなく精製した水のことを総称して精製水といいます。

なので、超純水も精製水のひとつです。

 

精製水はよく聞くな~って思いますよね。

 

それもそのはず。

最近ではドラックストアなどで安く手にはいるので、美容効果があるといわれていたり、コンタクト用に使用していたり。

 

今回は精製水の中でも純度の高い超純水について解説し、より生活に欠かせない水の大切さを知ってもらえればと思います。

 

1. 超純水とは

1-1. 超純水とは

超純水とは

 

主に産業分野で用いられる用語で、極端に純度の高い水を指す。

純水の製造方法では取り除けない有機物や微粒子、気体なども様々な工程を経て取り除かれているのが主な特徴である。

― Wikipedia

明確な定義や国際規格などの基準はなく、使用目的によって必要な水準を達成することが必要になります。

研究も進んでいるので、超純水の中でも年々高度な水質となってきています。

 

水質の高い水といってもなかなかピンと来ないですよね。

 

水の化学記号はおなじみのH2Oです。

 

しかし実際、私たちが飲んでいる水や、生活水として使用している水は、H2Oだけではありません。

ミネラル(例:Na、Mg、Ca・・・)や水道水には消毒用の塩素などが含まれています。

 

その結果、私たちにとってはミネラルの補給ができ、安心して飲める水へとなっているのです。

 

超純水は、H2Oだけを限りなく近づけた水です。

 

赤ちゃんにいいといわれている純水(ピュアウォーター)もミネラルウォーターや水道水からろ過を行い、不純物を取り除いています。

純水では対象外であった有機物なども取り除くことで「超」純水が精製されます。

 

また超純水の指標のひとつに電気伝導率があります。

 

水の電気伝導率は、水中のナトリウムイオン(Na+)、塩化物イオン(Cl)による電気の流れやすさを指します。

この電気伝導率によって超純水の精度が決まるので今回はこの基準をもとに超純水の紹介をしていきます。

(ただし水はイオン化する(電解質である)ため、電気伝導率は0にはなりません。)

 

1-2. 歴史

1870年代、ドイツの物理学者フリードリッヒ・コールラウシュによって、「超」純粋な水をつくろうと科学的な試みが最初に行われました。

 

窒素ガス(N2)と石英(二酸化ケイ素(SiO2)の鉱物)を使った特性の蒸留装置をつくり42回繰り返し蒸留することで、電気伝導率を0.03μS/cm(18℃)の精製水を生み出した。

現在の研究で理想とされる電気伝導率は0.05479μS/cmなので、素晴らしい一歩であることがわかります。

 

蒸留とは 

混合物を一度蒸発させ、後で再び凝縮させることで、沸点の異なる成分を分離・濃縮する操作。

― Wikipedia

またこのフリードリッヒが行った実験によって、水が電解質(溶媒中に溶解した際に、陽イオンと陰イオンに電離する物質(Wikipedia))であることがわかりました。

 

そのため20世紀に登場した電離をするイオン交換樹脂によって、簡単に電解質を除去することが可能となり、水の精製コストも下がり、純水、超純水が簡単に製造されるようになりました。

 

1-3. 成分

1-1でも紹介した通り、明確な定義や国際的な基準はありません。

さまざまな基準がありますのですべてを紹介するのは難しいです。

 

そこで平成25年6月1日より適用となっている「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」(昭和48年環境庁告示第13号)の一部を改正する告示を紹介します。

 

「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」の水に関する記述について、「純水」や「JIS K 0557 A3」など5種程度に分かれていた水の定義が明確になり、修正となりました。

 

すべて「JIS K 0557 A3またはA4」にて統一となりました。

 

■JIS K 0557 A3またはA4

用水・排水の試験に用いる水

項目 種別及び質
A3 A4
電気伝導率mS/m(25℃) 0.1以下 0.1以下
比抵抗MΩcm(25℃) 1以上 1以上
全有機体炭素mg/L 0.2以下 0.05以下
亜鉛µg/L 0.1以下 0.1以下
シリカµg/L 5.0以下 2.5以下
塩化物イオンµg/L 1以下 1以下
硫酸イオンµg/L 1以下 1以下

【参考】 超純水と純水の規格|超純水装置・純水装置|メルク

 

1-4. 製法(装置)

超純水を精製するとなった場合、多くの不純物が含まれています。

 

大きく分けて4つの不純物にわかれます。

 

無機質 無機イオン、硬度分(Ca、Mg)、無機塩類、溶存ガス、重金属
有機質 自然物 リグニン、タンニン、フミン酸、フルボ酸
生理活性物質 エンドトキシン、RNase
人工物 農薬、溶剤、除草剤、環境ホルモン
微粒子 鉄さび、コロイドなど
微生物 バクテリア、藻類、真菌類(塩素で増殖抑制)

これらをバランスよく除去するためには3段階の工程にわかれます。

 

 

【参考】 超純水・純水の技術解説|メルクミリポア

 

1-5. 超純水は飲めるの?

 超純水は飲めます。

特に害はありません。

 

しかし、水のススメや水道局でうたっている「おいしい水」はミネラルが含まれていることが前提となっています。

 

わざわざ超純水を飲む必要はありませんよ。

おいしい水について、詳しくは「水のプロが解説!おいしい水の選び方とオススメの水2選」をご覧ください。

 

2. 超純水はいつ使うの?

超純水は実際、何に使われているのか。気になりますよね。

分野別に紹介いたします。

 

【参考】 —超純水とは?—|オルガノ株式会社
Wikipedia

 

2-1. 洗浄水として

 

今では日常化している精密機械は、微量なゴミですら影響がでてしまいます。

その存在も許されないウェハーや液晶画面などの半導体関連清掃時の洗浄には超純水が使われます。

 

また試料中の成分量を決定するために実施する定量分析という化学分析に使用する試験機器の洗浄にも使用されます。

正確な分析が必要になるため、できる限り不純物のろ過されている水で揺れのない分析結果をだすことが求められます。

 

2-2. 溶媒として・研究分野にて

溶媒とは

 

物質をとかして溶液を作るのに使う液体

化学薬品などの腐食作用を利用した表面加工の技法であるエッチング液の希釈調製用として使われています。

混じりけのない水は溶かす物質の機能、効果をそのままに反映することができるからです。

 

遺伝子工学などバイオテクノロジー分野での細胞培養、特にDNAの増幅にも使われています。

不純物が含まれない水だからこそ、細胞培養に必要な溶媒となります。

 

2-3. 医療現場にて

注射用水の製造に使われます。

注射用水とは

 

注射剤の調製に用い、また容器に入れて滅菌し、発熱性物質(エンドトキシン)試験に合格したものを指します。

無菌で発熱性物質を含まないので注射液製造又は注射用医薬品の溶解に用いることができます。

― 注射用水 – よくある質問・用語解説|輸液製剤協議会

2-4. 発電所にて

 

発電所の安全運転に必要であり、また発電用タービンを使用し蒸気でボイラーを冷却することで動作が効率化されます。その発電用タービンの蒸気発生器用水として超純水が使われます。

 

3. 超純水ではない他の水は?

水の電気伝導率(25℃)

理論純水 0.5479μS/cm
超純水 0.06μS/cm
純水 1μS/cm
蒸留水 1~10μS/cm
水道水 100~200μS/cm

【参考】 98 超純水|日本冷凍空調学会

 

理論純水は、超純水を製造するうえで理想とする数値となります。

 

電気伝導率でみると普段使用している水がH2Oとは遠いことが一目でわかりますよね。

超純水の使用場面は紹介しましたので、そのほかの水について紹介していきます。

 

3-1. 純水

純粋とは

 

不純物を含まないかほとんど含まない、純度の高い水のこと。

― Wikipedia

超純水を精製する一歩手前までろ過した水を差します。

純水は赤ちゃんに与えるのがいいといわれ、私たちの生活にも飲料水として関わりがあります。

 

ウォーターサーバーでいうとRO水といわれているメーカーの一部はこの純水にあたります。

 

■アルピナ

ナトリウム 0.06mg
カルシウム 0.02mg
マグネシウム 0.02mg
カリウム 0.01mg

【参考】 お水について|ウォーターサーバーのアルピナウォーター【公式サイト】

 

ウォーターサーバーの利便性と体内への影響力の少ないRO水のため助産師さんからもオススメの声があがったりしています。

 

また最近コンビニなどで見かけるウィルキンソン タンサンは、純粋に炭酸水を楽しみたい人や割ものとして用意されているので、ミネラル成分がほとんど含まれていないようです。

 

■ウィルキンソン タンサン

ナトリウム 0mg
カルシウム 0mg
マグネシウム 0mg
カリウム 1未満

【参考】 ウィルキンソン タンサン PET500ml(ダイヤボトル)|炭酸飲料|商品情報|アサヒ飲料

 

3-2. 蒸留水

蒸留とは、海水から飲料水を精製するときに使える方法で、蒸留水は一度加熱しているので滅菌もされているので、人が飲んでも害はありません。

 

蒸留水も超純水や純水と使用場面は変わりありません。

 

しかし、超純水や純水よりも成分は含まれているので分野によって必要要綱を達しないことがあります。

また精製方法を指す呼び名なので、私たちの生活でよく聞くのはろ過も行われている純水なのかもしれません。

 

3-3. 水道水

水道水は地域によって異なる水源を使用しているので成分は異なりますが、ミネラルなどの成分が含まれています。

私たちが直接飲んでも問題ないように、おいしく飲めるように厳しい基準が定められています。

 

その際にろ過や塩素消毒が行われていますが超純水や純水ほど取り除くことはせず多くの水を精製しています。

 

3-4. ミネラルウォーター

表には記載ありませんが、ミネラルウォーターもミネラル成分が含まれているので電気伝導率が高くなっています。

ミネラルウォーターは私たちに害があるものを手間をかけて排除し、なおかつ美味しく、ミネラル成分の効果を得られるように残したものを指します。

 

一般的には加熱処理をほどこしていますが、中には非加熱処理をして天然水そのままの味を楽しめるものまであります。

一例をあげるのであれば、ウォーターサーバーメーカーのプレミアムウォーターです。

 

■プレミアムウォーター

premiumwater

ナトリウム 0.68mg
カルシウム 0.64mg
マグネシウム 0.22mg
カリウム 0.12mg

 

4. まとめ

超純水はH2Oに限りなく近い純度の高い水です。

 

主に洗浄水や研究分野、発電所など産業の場で使われています。

直接私たちの生活で使うことはほとんどありませんが、生活を支えている大事な水です。

 

不純物の除去や管理技術の進化があれば、超純水の精度がさらにあがり理想値に達するかもしれません。

そしたらきっと理想値の基準がもっと高くなるのでしょうか。

 

水のことに詳しくなることで水の大切さをわかっていただければと思います。

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