น้ำกลั่น DI ต่างจากน้ำกลั่นทั่วไปอย่างไร

น้ำกลั่น DI คืออะไร

       น้ำกลั่น DI (Deionized Water) คือน้ำที่ผ่านกระบวนการกำจัดไอออนทั้งหมดออกจนเกือบหมด ทำให้น้ำมีความบริสุทธิ์ทางเคมีสูงมาก โดยปราศจากแร่ธาตุหรือเกลือไอออนิกต่างๆ เช่น แคลเซียม (Ca²⁺), โซเดียม (Na⁺), คลอไรด์ (Cl⁻) เป็นต้น กระบวนการผลิตน้ำ DI ต้องอาศัยหลักการ ion exchange (การแลกเปลี่ยนไอออน) ซึ่งส่งผลให้น้ำกลั่น DI นั้นไม่มีรส กลิ่น หรือสี

       ลักษณะเด่นของน้ำ DI คือ ค่าการนำไฟฟ้าที่ต่ำมาก และ ค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง เนื่องจากไม่มีไอออนเจือปน น้ำบริสุทธิ์ระดับสูง จะมีค่าการนำไฟฟ้าเพียงประมาณ 0.055 µS/ซม. ที่อุณหภูมิ 25°C ซึ่งเทียบเท่ากับค่าความต้านทานไฟฟ้าประมาณ 18.2 MΩ·cm นั่นหมายถึงในน้ำหนึ่งเซนติเมตรมีความต้านทานไฟฟ้าถึง ~18.2 ล้านโอห์ม ถือเป็นค่าน้ำบริสุทธิ์ทางทฤษฎีสูงสุดที่น้ำสามารถเป็นได้ (ultrapure water)

การผลิตน้ำกลั่น DI ต้องใช้สารกรองเรซิ่นชนิดไหน

       น้ำกลั่น DI ผลิตโดยกระบวนการ Deionization (การกำจัดไอออน) ซึ่งอาศัย เรซิ่นแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange resin) สองประเภทหลัก ได้แก่

• เรซิ่นแลกเปลี่ยนไอออนบวก (Cation Exchange Resin) : เป็นเรซิ่นที่มีหมู่ฟังก์ชันเป็นกรด (เช่น หมู่ซัลโฟนิค) ซึ่งบรรจุในรูปไฮโดรเจน (H⁺) เมื่อผ่านน้ำดิบที่มีไอออนบวกละลาย เช่น Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ เรซิ่นชนิดนี้จะจับไอออนบวกเหล่านั้นไว้และปลดปล่อยไฮโดรเจนไอออนออกมาแลกเปลี่ยนแทน (ปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนไอออน: R–H + Na⁺ → R–Na + H⁺) น้ำที่ออกจากเรซิ่นขั้นนี้จึงมีความเป็นกรดขึ้น (มี H⁺ สูง)
  
• เรซิ่นแลกเปลี่ยนไอออนลบ (Anion Exchange Resin) – เป็นเรซิ่นที่มีหมู่ฟังก์ชันเป็นด่าง (เช่น หมู่ควอเทอร์นารีแอมโมเนียม) อยู่ในรูปไฮดรอกไซด์ (OH⁻) ทำหน้าที่จับไอออนลบในน้ำ เช่น Cl⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻ แล้วปลดปล่อยไอออน OH⁻ ออกมาแทน (ตัวอย่างปฏิกิริยา: R–OH + Cl⁻ → R–Cl + OH⁻) น้ำที่ผ่านเรซิ่นขั้นนี้จะเป็นกลางมากขึ้นเพราะ OH⁻ ที่ออกมาจะรวมกับ H⁺ ที่มีอยู่กลายเป็นน้ำ (H₂O) นั่นเอง

       หลังจากน้ำผ่านเรซิ่นทั้งสองชนิดต่อเนื่องกัน ไอออนบวกและลบส่วนใหญ่จะถูกกำจัดออกหมด เหลือเพียงโมเลกุลน้ำ ความเข้มข้นของของแข็งละลายรวม (TDS) ลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้น้ำที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น อาจใช้เรซิ่นแบบเตียงผสม (Mixed-bed resin) ซึ่งเป็นการผสมเม็ดเรซิ่นบวกและลบในถังเดียวกัน น้ำจะสัมผัสกับเรซิ่นทั้งสองชนิดอย่างต่อเนื่องตลอดการไหล ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนไอออนได้สมบูรณ์มากขึ้นในขั้นตอนเดียว ผลลัพธ์คือน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าระบบเรซิ่นแยกเตียง โดยน้ำ DI ที่ผ่านเตียงผสมมักใช้เป็นขั้นตอนสุดท้าย สำหรับผลิตน้ำเกรด ultrapure เพื่อการวิจัยหรืออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เป็นต้น

น้ำกลั่น DI สามารถบริโภคได้หรือไม่

       การบริโภคน้ำ DI ในภาวะปกติ “ไม่แนะนำ” ให้ใช้เป็นน้ำดื่มหลักในชีวิตประจำวัน เนื่องจากน้ำที่ปราศจากแร่ธาตุอย่างสิ้นเชิงอาจก่อผลกระทบต่อสุขภาพได้หากบริโภคต่อเนื่องในระยะยาว หน่วยงานด้านสุขภาพอย่างองค์การอนามัยโลก (WHO) ได้ศึกษาประเด็นนี้และพบว่า น้ำที่ปราศจากแร่ธาตุโดยสมบูรณ์ (demineralised water) มีผลกระทบเชิงลบต่อร่างกายทั้งในด้านสรีรวิทยาและการรับรส

       อย่างไรก็ตาม การดื่มน้ำ DI ในระยะสั้นหรือปริมาณเล็กน้อยไม่ได้มีพิษอันตรายฉับพลัน ร่างกายยังสามารถรับมือได้หากได้รับแร่ธาตุจากอาหารปกติครบถ้วน แต่ทั้งนี้ น้ำดื่มที่มีแร่ธาตุตามธรรมชาติในปริมาณเหมาะสมยังคงเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า การดื่มน้ำ DI หรือน้ำกลั่นบริสุทธิ์เป็นประจำ ควรสงวนน้ำ DI สำหรับการใช้งานที่จำเป็นทางเทคนิคหรือวิทยาศาสตร์ และหากต้องดื่มน้ำที่ผ่านการกรองจนปราศจากแร่ธาตุจริงๆ (เช่น น้ำที่ผ่าน RO/DI) ก็ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญหรือพิจารณาเสริมแร่ธาตุบางชนิดลงไปใหม่ให้ได้มาตรฐานน้ำดื่ม

ข้อดีของน้ำกลั่น DI คืออะไร

• ความบริสุทธิ์ทางเคมีสูง: น้ำ DI แทบไม่มีไอออนหรือแร่ธาตุหลงเหลืออยู่เลย ของแข็งละลายรวม (TDS) ใกล้ศูนย์ คุณสมบัตินี้ทำให้น้ำ DI ไม่ก่อปฏิกิริยาข้างเคียง หรือไม่เพิ่มสิ่งเจือปนในกระบวนการที่นำไปใช้
  
• ค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก: อย่างที่กล่าวไปข้างต้น น้ำ DI มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำถึงระดับ 0.05–0.1 ไมโครซีเมนส์/ซม. ความนำไฟฟ้าที่ต่ำนี้มีประโยชน์ในงานที่ต้องการฉนวนไฟฟ้าหรือลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า เช่น ระบบหล่อเย็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรืองานสอบเทียบเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าที่ต้องใช้น้ำเป็นสื่อกลาง
  
• ไม่มีแร่ธาตุหรือสารละลายไอออนิกตกค้าง: เมื่อน้ำ DI ระเหยหรือแห้งไป จะไม่ทิ้งคราบตะกรันหรือจุดด่างบนพื้นผิววัสดุ เพราะไม่มีเกลือแร่ที่จะตกผลึก
  
• ลดการกัดกร่อนและยืดอายุอุปกรณ์: เนื่องจากไม่มีไอออนของเกลือที่ก่อปฏิกิริยากับโลหะ น้ำ DI จึงไม่ทำให้เกิดสนิมหรือการกัดกร่อนแบบเดียวกับน้ำประปาที่มีเกลือ ในระบบหม้อไอน้ำและแลกเปลี่ยนความร้อน การใช้น้ำ DI ช่วยลดทั้งการกัดกร่อนและการเกิดตะกรันสะสม ทำให้อุปกรณ์มีอายุการใช้งานยาวนานและบำรุงรักษาน้อยลง
  
• รองรับการใช้งานเฉพาะทางได้ดี: น้ำ DI สามารถผลิตให้ได้ตามมาตรฐานคุณภาพที่หลากหลาย (เช่น ASTM Type I, II, III; ISO 3696 Grade; CLSI CLRW เป็นต้น) เพื่อรองรับงานเฉพาะทาง เช่น น้ำ Type I สำหรับ HPLC หรือการเพาะเลี้ยงเซลล์, น้ำเกรด Electronics Grade สำหรับล้างชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งการควบคุมคุณภาพนี้ทำได้ง่ายกว่าการกลั่นที่บางครั้งยังมีข้อจำกัดเรื่องความบริสุทธิ์สูงสุดที่ทำได้

ความแตกต่างของน้ำกลั่น DI และน้ำกลั่นทั่วไป

สรุป

       แม้ น้ำกลั่น DI และ น้ำกลั่นทั่วไป จะมีเป้าหมายเดียวกันคือ “ความบริสุทธิ์” แต่ต่างก็มีวิธีผลิต คุณสมบัติ และการใช้งานที่ต่างกัน น้ำ DI เด่นในด้านความบริสุทธิ์เชิงไอออน ใช้ในงานที่ต้องการค่าการนำไฟฟ้าต่ำและไม่ทิ้งคราบ ส่วนการกลั่นเทั่วไปหมาะกับการกำจัดสิ่งปนเปื้อนหลากหลายและฆ่าเชื้อในตัว เหมาะกับการใช้งานทั่วไปในระดับอเนกประสงค์ การเลือกใช้น้ำบริสุทธิ์แต่ละประเภทจึงควรพิจารณาจากวัตถุประสงค์ ความละเอียดของกระบวนการ และงบประมาณ เพื่อให้ได้ทั้งคุณภาพและความคุ้มค่าสูงสุดในการใช้งาน