一 水的分類
在不同的場合,水(shuǐ)也(yě)有(yǒu)不同的種(zhǒng)類與(yǔ)區別,其水質也是會有明顯的差別。
1、地下水(shuǐ)與地表水(shuǐ)
地下水——有機物和微生物汙染較(jiào)少,而鈣鎂等離子則會溶解的較多,硬度較高的水容易結水垢;有時鐵/錳(měng)/氟離(lí)子超標,不能滿足生產和生(shēng)活用水的需求。
地表水——較地下水(shuǐ)有機物與微生物汙染也較多,如果該地屬於石灰岩(yán)地區,其地表水往往(wǎng)也(yě)有較大的硬度,如四(sì)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(měi)等金屬離子的總濃度稱為硬度,硬水(shuǐ)對鍋(guō)爐等生產用水影響很大,應對其進行軟化/脫鹽(yán)處理。硬度大於200mg/L的通常就稱之為硬(yìng)水。
軟水——即硬度較小的水。一般是指將水中的鈣鎂等離子的含量降低或去除(chú)到一定程度的水(shuǐ)。
3、原水與(yǔ)淨水
原水——通常是(shì)指水處理設(shè)備的進水,如常用的城市自來水(國(guó)際稱為生活飲用水)/城郊地下水/野外地(dì)表(biǎo)水等,常以TDS值(水中溶解性總固體含量)檢測其(qí)水質,中國城市自來水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經過水處理設施處理(lǐ)後即稱之為淨水(shuǐ)。
4、純淨水與蒸餾水
純淨水——原水經過反滲透和殺菌裝置等成(chéng)套水處(chù)理設施後,除去了原水中絕大部分無機鹽離子、微(wēi)生物和(hé)有機物雜質,可(kě)以直接生飲的純水(shuǐ)。
蒸餾水——以蒸餾方(fāng)式製備的純水,通常不用於飲(yǐn)用。
5、純(chún)水和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離子(zǐ)交換等方法製備的去離(lí)子水,其TDS值通(tōng)常(cháng)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純去離子即得,其TDS值不可測,電導率通常10MΩ.cm),其離子幾乎完全去除。理論上最純水(shuǐ)電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純化(huà)水和注射用水
純化水——醫藥行業用純水稱之為純化水,電導率通常要(yào)求(qiú)
注射用水——純化水經多效蒸餾/超濾(lǜ)法再次提純去除熱原後用以配製注(zhù)射劑(jì)。
二 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然界中,單純由H2O分子構成的純水是(shì)不存在的,水中通常含有以下各種雜質(zhì):
1、 顆粒物質:水中不溶性的大於10μm的無機和有機雜質(其中大於(yú)40μm的肉眼可見),如自來水中常有的泥沙、金屬氧化物(wù)或氫氧化物等。
2、 離子物質(zhì):指溶於水後解離為陰(yīn)、陽離(lí)子的物質,水中陰(yīn)、陽離子的總和稱作水的含鹽量。水中鐵錳(Fe2+、Mn2+)含量超(chāo)標(>0.3mg/L),應通過錳砂過(guò)濾器或曝(pù)氣裝置(zhì)去除鐵錳離子,否則將會對RO膜形成不可清除的沉積汙堵。
3、 膠(jiāo) 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,通常帶有負電荷,易與有機物質結(jié)合。
4、 有 機 物:物質可分(fèn)為有機物和無機物兩大類,碳氫類化合物屬有機物,非碳氫類化合物為無機物。有機物通常可以燃(rán)燒(shāo),為構成生命的(de)主要物質。天然有機物主要為水生生物產(chǎn)生的腐殖酸(suān)。近年來,工業廢液、肥料(liào)、殺蟲劑等人工合成有機物對水環境(jìng)有很大汙染。溶解於水中的有機物質,主要是多功能團芳香族類的大(dà)分子弱性有機酸,易吸附在RO膜(mó)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(qì)體可溶於水,在水中反應(yīng)後生成某些酸根離子,影響成品水的水質。超純水若敞放於空氣中,水質即(jí)迅速下降。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢子等,其(qí)尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養環境(jìng)之(zhī)水(shuǐ)體,但仍有少量細菌——革蘭陰性類細菌(jun1)——可以生存,其及誘導菌類進入人體血液,會導致發熱,高燒甚至死亡,故(gù)稱為熱原(又稱為內毒素)。注射用水和(hé)生物細胞類實驗用水要求必(bì)須去除熱源(yuán)。
注:內毒素(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革蘭(lán)氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一種毒素,是細菌細胞壁的外部結構(gòu)由O-特異性側鏈(liàn)、核心多糖(táng)、類脂A組成。其中核心多糖分為連接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-酮基(jī)-3-脫氧(yǎng)辛酸(KDO)兩種特殊的糖類分子,而KDO和類脂A具有毒(dú)性[1]。這些成(chéng)分性質穩定,耐熱(rè)、毒性較外毒素弱,對組織器(qì)官無選擇性[2]。人(rén)們(men)已逐漸(jiàn)認識到感染狀態所致的全身炎性反應綜合(hé)征(SIRS)以及進一步惡(è)化發展成為多(duō)器官(guān)功能障礙綜合征(MODS)使嚴重感染患者走向死亡的主要途徑(jìng),而該惡性進展的關鍵啟(qǐ)動因子(zǐ)即為內毒素[4]。內毒素可直接和一係列宿主炎性(xìng)細(xì)胞(bāo)如單核細胞、中性粘細胞、內質細胞相互作用(yòng),刺激其釋放腫(zhǒng)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(jī)時,將觸發強力的炎症反應,最終導致敗血性休克[3]。
8、 消 毒 劑:原水經自來水公司處理(lǐ)後(hòu),水中會留有次(cì)氯酸鈉等消毒劑,餘氯為強氧化
物質(zhì)對RO膜有相當(dāng)的破壞作用,故要以活性炭單元濾除餘氯。可以使RO膜產水量加大脫鹽(yán)率降低。
三.純水製備(bèi)
膜型號解(jiě)釋(shì):
0844罐 08表示罐的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米; 44表示罐的高度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)
1 ppt=1 ng/L (萬億(yì)分之一濃(nóng)度)
電導率(lǜ)
電導率是表示水中溶解離子導(dǎo)電能力的指標。沒有離子(zǐ)的理想純水,不會產生電流(liú)。電導率用電導(dǎo)率儀測量,其單位為(wéi)微西門子/厘米(mǐ)(μs/cm)。電(diàn)導率(lǜ)也是(shì)測量水(shuǐ)中離子(zǐ)濃度的簡便方(fāng)法,但不能精確反映離子種(zhǒng)類。離子構成不同(tóng),電導值也不同(tóng);但電導的(de)數值隨離子濃度增加而增加。
TDS(溶解固體總量)儀是(shì)利用變換因子將電導率值(zhí)轉換為TDS值。在水質分(fèn)析中,可用不(bú)同離子對應的不同轉換係數或溶解固體總量(TDS)對應的單一轉換係(xì)數,估(gū)算電導率(lǜ)的數值。可用二氧化碳(tàn)的ppm濃度的平方根(gēn)乘以0.6求得其(qí)電導率;矽(guī)離子對電導率變化不產生影響。RO高純水最精確的電導(dǎo)率數值是(shì)在線測量的。否(fǒu)則,高純水暴露(lù)於空氣之中,將改(gǎi)變其二氧化碳含量。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率(lǜ)和透鹽率
脫鹽(yán)率――通過(guò)反滲透膜從係統進(jìn)水中去除可溶性雜質濃度(dù)的百分比。
脫鹽率=(1-產水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性雜質透過膜的百(bǎi)分比.。
透鹽率(lǜ)=100%-脫鹽(yán)率
回收率=(產(chǎn)水量/進水流量)×100%
(1) 反滲透法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是(shì)利用壓力差為動力的膜分離過濾技術. 當純水和鹽水被理(lǐ)想半透膜隔開,理想半透(tòu)膜隻允許水通過(guò)而阻止鹽通過,此時膜純水(shuǐ)側的水會自發地(dì)通過半透膜流入鹽水一側,這種現象稱為滲透,若在膜(mó)的鹽水側(cè)施加壓(yā)力,那麽水的自發流動將受到抑製(zhì)而減慢,當施(shī)加的(de)壓(yā)力達到某一數值時(shí),水通過膜的淨流(liú)量(liàng)等於零,這個壓力(lì)稱為滲(shèn)透壓(yā)力,當施加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就會逆轉,此時,鹽水中的水將流入純水側,上述現象就是水的反(fǎn)滲透(tòu)(RO)處理(lǐ)的(de)基本原理。
占地(dì)麵積小,脫鹽率(lǜ)高,原水利用(yòng)率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力差(chà)為動力(lì)的膜分離過濾技(jì)術,源於美國二十世紀六十年代宇航科技的研究,後逐(zhú)漸(jiàn)轉化為民用,目前已廣泛運用於科研、醫藥、食品(pǐn)、飲料、海水淡化等領域。
RO反(fǎn)滲透膜(材質為芳香族聚酰胺複合材料)孔(kǒng)徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過RO膜,而源水中的無機(jī)鹽、重金屬離(lí)子、有機物、膠體(tǐ)、細菌、病毒等雜(zá)質無法通過RO膜(mó),從而使可以透過(guò)的純水和無法透過的(de)濃縮水嚴格區分開來。
RO膜過濾後的純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合(hé)國家實驗室三級用(yòng)水標準。再經過原子級離子交換柱循(xún)環過濾,出水電阻率可以(yǐ)達到(dào)18.2M .cm,超過國家(jiā)實驗室一級用水標準(GB682—92)。