一 水的分類
在不同的場合,水也有(yǒu)不同的種類與區別,其(qí)水質也是會有明(míng)顯的差別。
1、地下水(shuǐ)與地表水
地下水——有機物(wù)和微生物汙染較少,而鈣鎂(měi)等(děng)離子則會溶解(jiě)的較(jiào)多,硬(yìng)度較高的水容易結水垢;有時鐵/錳/氟離(lí)子超(chāo)標,不能滿足生(shēng)產和生活用水的需求。
地表水——較地下水有(yǒu)機物與微生物汙染也較多,如果該地屬於石灰岩地區,其地表水往往也有(yǒu)較大的硬度,如四川的德陽、綿(mián)陽、廣元、阿壩(bà)等地區。
2、硬水與軟水
硬水——水中鈣鎂等金(jīn)屬離子的總濃度稱為硬度,硬水對鍋爐等生產用水影響(xiǎng)很(hěn)大,應對其進行(háng)軟(ruǎn)化(huà)/脫鹽處理。硬度大於(yú)200mg/L的通常就稱之為硬水。
軟水(shuǐ)——即硬度較小的水。一般是(shì)指將水(shuǐ)中(zhōng)的鈣鎂等離子的含量降低或去除(chú)到一定程度(dù)的水。
3、原(yuán)水與淨水(shuǐ)
原水——通(tōng)常是指水處理(lǐ)設備的進水,如常(cháng)用的城(chéng)市自來水(國(guó)際稱為生(shēng)活飲用水)/城郊地下(xià)水/野外地表水等,常以TDS值(水(shuǐ)中溶解性總固體(tǐ)含量)檢測其水質,中國城市自來水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經過(guò)水處理設施處理後即稱(chēng)之為淨水。
4、純(chún)淨水與蒸餾水
純淨水——原水經(jīng)過(guò)反滲透和殺菌裝置等成套水處理設施後,除去了原水中絕大(dà)部分無機鹽離子、微生物(wù)和有機物雜質(zhì),可以直接生(shēng)飲的純水(shuǐ)。
蒸餾水——以蒸餾方式製備的純水,通常不用於(yú)飲用(yòng)。
5、純水和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離子交換等方法製備的去離子水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純水——以離子交換、蒸餾、電除鹽等方法將純水進一步提(tí)純去離子即得,其TDS值不可測,電導率通常10MΩ.cm),其離(lí)子幾(jǐ)乎完全去除。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純化水和注射用水(shuǐ)
純化水——醫藥行業用純水稱之為純化水,電(diàn)導率通常要求
注射用水——純化水經(jīng)多效蒸餾(liú)/超濾法再(zài)次提純去除熱原後用以配製注射劑。
二(èr) 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然界中,單(dān)純由H2O分子(zǐ)構(gòu)成的純水是不存在的,水中通常含有以下各種雜(zá)質(zhì):
1、 顆粒物質:水中不(bú)溶性的大於10μm的(de)無機和有機雜質(其中大於40μm的肉眼可見),如自來(lái)水中常有的泥沙、金屬氧化物或氫氧化物等。
2、 離子物質:指溶於(yú)水後解離為陰、陽離子的物質,水中陰、陽離子的總和(hé)稱作水的含(hán)鹽量。水中鐵錳(Fe2+、Mn2+)含量超標(>0.3mg/L),應通過錳砂過濾器或曝氣裝置(zhì)去除鐵錳離子,否則將會對RO膜形成不可(kě)清(qīng)除的沉(chén)積汙堵。
3、 膠 體:按大小,膠體是介於離子和顆粒物之間的物質,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶有負(fù)電荷,易與有機物質結合。
4、 有 機 物:物質可分為有機物(wù)和無機物兩大類,碳氫類(lèi)化合物屬有機物,非碳氫類化合物為無機物。有機物通常可以燃燒,為(wéi)構成生命的主要物質(zhì)。天然有機物主要為水生生物產生的腐殖酸。近年來(lái),工業廢液、肥料、殺蟲劑等人工合成有機物對水環境有很大汙染。溶解於水中的有機物(wù)質,主要是(shì)多功能團芳(fāng)香族類的大分子弱性有(yǒu)機酸,易吸附在RO膜濾層(céng)而導致RO膜性能的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等(děng)部分氣體可溶於水,在水中反(fǎn)應(yīng)後生成某些酸(suān)根離子,影響成品水的水(shuǐ)質(zhì)。超純水若敞放於空氣中,水質即迅速下降。
6、 微 生 物(wù):細菌、病毒、孢子等,其尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬(shǔ)極低營(yíng)養環境之水體,但仍有少量細菌——革蘭陰性類細菌——可以生存,其及誘導菌類進入人(rén)體血液,會導致發熱,高燒甚至死亡,故稱為熱原(又稱為內毒素)。注射用水和生物細胞類實驗(yàn)用水要求(qiú)必須去除熱源。
注:內毒素(sù)(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的(de)一種毒素,是細菌細胞壁的(de)外部結構由O-特異性側鏈(liàn)、核心多(duō)糖、類脂A組(zǔ)成。其中核心多糖(táng)分(fèn)為連接O-特異鏈的外核部分和連接類脂A的內核部分,內核部分含有庚糖的2-酮(tóng)基-3-脫氧辛(xīn)酸(KDO)兩種(zhǒng)特殊的糖類分子(zǐ),而(ér)KDO和類脂A具(jù)有毒(dú)性[1]。這些成分性質穩定,耐熱、毒性較外毒素弱,對組織器官無選擇性[2]。人們已逐漸認識到感染狀態所致的全(quán)身炎性反應綜(zōng)合征(SIRS)以及(jí)進一步惡化發展成(chéng)為多器官(guān)功能障礙綜合征(MODS)使嚴重感染患者走向死亡的主(zhǔ)要途徑,而該惡性進展的關鍵啟(qǐ)動因子即為內毒素[4]。內毒(dú)素可直接和一係列宿主炎性細胞如單核細胞、中性粘細胞、內質細胞相互作用,刺激其釋放腫瘤壞死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞(bāo)因子。當機體接受大量的內毒素刺激時,將(jiāng)觸發(fā)強力的炎症反應(yīng),最終導(dǎo)致敗血性休克[3]。
8、 消 毒 劑:原水經(jīng)自來水公司處理後(hòu),水中會留有次氯酸鈉等消毒劑,餘氯為強氧化
物質對RO膜有相當的破壞作用,故(gù)要以活性炭單元濾(lǜ)除餘氯。可以使RO膜產水量加大脫鹽率降低。
三.純水製(zhì)備
膜型號解釋:
0844罐 08表示罐的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米; 44表示(shì)罐的高度44*2.54=111.76 厘米
RO的孔徑=0.001—0.01 μm
NF的孔徑=0.01 ---0.1 μm
UF的孔徑=0.1 -- μm
MF的孔徑=1μm
重量體積比(溶液濃度):
1 ppm=1mg/L (百萬分之一濃度)
1 ppb=1μg/L (十億分之一濃度(dù))
1 ppt=1 ng/L (萬億(yì)分(fèn)之一濃度)
電導率
電(diàn)導率是表示(shì)水中溶解離子導電能力的指標。沒有(yǒu)離子的理想純水,不會產(chǎn)生電流。電導率用電導率儀測量,其單(dān)位為(wéi)微西門子/厘米(μs/cm)。電導率也是測量水中離子濃度的簡便(biàn)方法,但不能精確(què)反映離子(zǐ)種類。離子構成不同,電(diàn)導值也不同(tóng);但電導(dǎo)的數值隨離子濃度增加而增加。
TDS(溶解固體總量(liàng))儀是利用變換因子將電導率值轉換為TDS值。在水質分析中,可用不同離子對應的不同轉換(huàn)係數或溶(róng)解固體總量(TDS)對(duì)應(yīng)的(de)單一轉換係數,估算電導率的數值。可用二氧化碳(tàn)的ppm濃(nóng)度的平方根乘以0.6求得其(qí)電導率;矽離子對電導率變化不產生影響。RO高純水最精確的電導(dǎo)率數值(zhí)是在線測量的。否則,高純水暴露於空氣(qì)之中,將改變其二氧化碳含量。導致(zhì)電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和透鹽率
脫鹽率――通過反滲透膜從係統進水中去除可溶性雜質濃度(dù)的百分比。
脫鹽率=(1-產水含鹽(yán)量/進水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性雜質透過膜的百分比.。
透鹽率=100%-脫(tuō)鹽率
回收率=(產水量/進水流量)×100%
(1) 反滲透(tòu)法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力差為動力的膜分離過濾(lǜ)技術. 當純水和鹽水被理想半(bàn)透膜隔開,理想半透(tòu)膜隻允許水通過而阻止鹽通(tōng)過,此時膜純水側的水會自發地通(tōng)過半透膜流入鹽水一側,這種現象稱為滲透,若在膜的鹽水側施加壓力,那(nà)麽水的自(zì)發流(liú)動將(jiāng)受到抑製而減慢,當施加的壓力達到(dào)某(mǒu)一數值時,水通(tōng)過膜的淨流量等於(yú)零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就(jiù)會逆(nì)轉,此時,鹽水中的水將(jiāng)流入純水側,上述現象就是水的反滲透(RO)處理的基本原理。
占地麵積(jī)小,脫鹽(yán)率高,原水(shuǐ)利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力差為動力的膜分離過濾技術(shù),源於美(měi)國(guó)二十(shí)世紀六十年代(dài)宇航科技的研究,後逐漸轉化為民用,目前已(yǐ)廣泛運用於科研、醫藥、食(shí)品、飲料(liào)、海水淡化等領域。
RO反滲透膜(材質為芳香族聚酰胺複合材料)孔(kǒng)徑小至納米(mǐ)級(1納米=10-9米),在一(yī)定的壓力下,H2O分子可以通過(guò)RO膜,而(ér)源水中的無機鹽、重(chóng)金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等(děng)雜(zá)質無法通過RO膜,從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。
RO膜過濾後的(de)純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三級用水標準(zhǔn)。再經過(guò)原子級離子(zǐ)交換柱循環過濾,出水電阻率可以達到18.2M .cm,超過國家實驗室一級用水標(biāo)準(GB682—92)。