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    • 水質(zhì)純化方法(高純水的制備)簡(jiǎn)介(圖解)

    • 來(lái)源:四川優(yōu)普超純科技有限公司 發(fā)布日期:2014-04-17 11:34:24 瀏覽次數:5251
    • 水質(zhì)純化方法簡(jiǎn)介(圖解)

      離子交換法

          離子交換法是以圓球形樹(shù)脂(離子交換樹(shù)脂)過(guò)濾原水,水中的離子會(huì )與固定在樹(shù)脂上的離子交換。常見(jiàn)的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前,先將水質(zhì)硬度降低的一種前處理程序。軟化機里面的球狀樹(shù)脂,以?xún)蓚€(gè)鈉離子交換一個(gè)鈣離子或鎂離子的方式來(lái)軟化水質(zhì)。
          離子交換樹(shù)脂利用氫離子交換陽(yáng)離子,而以氫氧根離子交換陰離子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì )以氫離子交換碰到的各種陽(yáng)離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的,以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹(shù)脂會(huì )以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹(shù)脂釋出的氫氧根離子相結合后生成純水。
          陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可被分別包裝在不同的離子交換床中,分成所謂的陰離子交換床和陽(yáng)離子交換床。也可以將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂混在一起,置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式,當樹(shù)脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹(shù)脂上的氫離子及(或)氫氧根離子,就必須進(jìn)行“再生”。再生的程序恰與純化的程序相反,利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生,交換附著(zhù)在離子交換樹(shù)脂上的雜質(zhì)。

          若將離子交換法與其他純化水質(zhì)方法(例如反滲透法、過(guò)濾法和活性碳吸附法)組合應用時(shí),則離子交換法在整個(gè)純化系統中,將扮演非常重要的一個(gè)部分。離子交換法能有效的去除離子,卻無(wú)法有效的去除大部分的有機物或微生物。而微生物可附著(zhù)在樹(shù)脂上,并以樹(shù)脂作為培養基,使得微生物可快速生長(cháng)并產(chǎn)生熱源。因此,需配合其他的純化方法設計使用。

          


      活性碳吸附法
          有機物可能是陽(yáng)離子、陰離子或非離子性的物質(zhì),離子交換樹(shù)脂可去除原水中一些可溶性的有機酸和有機堿(陰離子和陽(yáng)離子),但有些非離子性的有機物卻會(huì )被樹(shù)脂包覆,這過(guò)程稱(chēng)為樹(shù)脂的“污染阻塞”現象,不但會(huì )減少樹(shù)脂的壽命,而且降低其交換能力。為保護離子交換樹(shù)脂,可將活性碳過(guò)濾器安裝在離子交換樹(shù)脂之前,以去除非離子性的有機物。
          活性碳的吸附過(guò)程是利用活性碳過(guò)濾器的孔隙大小及有機物通過(guò)孔隙時(shí)的滲透率來(lái)達到的。吸附率和有機物的分子量及其分子大小有關(guān),某些顆粒狀的活性碳較能有效的去除氯胺?;钚蕴家材苋コ械淖杂陕?,以保護純水系統內其他對氧化劑敏感的純化單元。
          活性碳通常與其他的處理方法組合應用。在設計純水系統時(shí),活性碳與其他相關(guān)純化單位的相關(guān)配置,是一項極為重要的項目。

         


      微孔過(guò)濾法
          微孔過(guò)濾法包括三種類(lèi)型:深層過(guò)濾(depth)、篩網(wǎng)過(guò)濾(screen)及表面過(guò)濾(surface)。深層濾膜是以編織纖維或壓縮材料制成的基質(zhì),利用隨機性吸附或是捕捉方式來(lái)滯留顆粒。篩網(wǎng)濾膜基本上是具有一致性的結構,就像篩子一般,將大于孔徑的顆粒,都滯留在表面上(這種濾膜的孔徑大小是非常精確的),而表面過(guò)濾則是多層結構,當溶液通過(guò)濾膜時(shí),較濾膜內部孔隙大的顆粒將被滯留下來(lái),并主要堆積在濾膜表面上。
           由于上述三種濾膜的功能不同,因此對濾膜之間的分辨非常重要。由于深層過(guò)濾是一種較為經(jīng)濟的方式,可去除98%以上的懸浮固體,同時(shí)保護下游的純化單元不會(huì )敗壞或堵塞,因此通常被作為預過(guò)濾處理。表面過(guò)濾可去除99.99%以上的懸浮固體,所以也可作為預過(guò)濾處理或澄清用。微孔薄膜(篩網(wǎng)濾膜)一般被置于純化系統中的最終使用點(diǎn),以去除最后殘留的微量樹(shù)脂碎片、碳屑、膠質(zhì)顆粒和微生物。例如:0.22μm微孔濾膜,其可濾過(guò)所有的細菌,通常用于將靜脈注射用的液體、血清及抗生素進(jìn)行除菌用。

          


      超濾法
          微孔薄膜是依其孔徑大小來(lái)去除顆粒,而超濾(UF)薄膜則是一個(gè)分子篩,它以尺寸為基準,讓溶液通過(guò)極細微的濾膜,以達到分離溶液中不同大小分子的目的。
          超濾膜是一種強韌、薄、具有選擇性的通透膜,可截留大部分某種特定大小以上的分子,包括:膠質(zhì)、微生物和熱源。較小的分子,例如:水和離子,都可通過(guò)濾膜。所以,超濾法可將截留液中的大分子加以濃縮,但是,仍有些大分子會(huì )滲漏至濾過(guò)液中。
          超濾膜有數種不同的范圍,在所有的實(shí)例中,超濾膜會(huì )留在大部分大于其分子篩所定義分子量的分子。


      反滲透法
          反滲透(RO)法是可達到90%~99%雜質(zhì)去除率中最經(jīng)濟的方法。RO膜的濾孔結構較UF膜還要致密,RO膜可去除所有的顆粒、細菌以及分子量大于300的有機物(包括熱源)。
          當第二種不同濃度的溶液,由一個(gè)半透膜隔開(kāi)時(shí),滲透現象會(huì )自然發(fā)生。滲透壓將水壓過(guò)半透膜,水將濃度較高的溶液稀釋?zhuān)詈笤斐蓾舛绕胶?。在水純化系統中,施加壓力于高濃度的溶液中,以抗衡滲透壓。如此迫使得純水由高濃度的液體通過(guò)RO膜,并可加以收集。由于RO膜致密度極高,因此,產(chǎn)出的水流很慢,需要經(jīng)過(guò)相當的時(shí)間,貯水箱內才會(huì )有足夠的水量。
          RO膜可執行離子排除,使得只有水可通過(guò)RO膜,其余所有的離子及溶解的分子都被截留,并加以排除(包括鹽類(lèi)和糖)。RO膜以電荷反應將離子排除,帶電荷愈大,排除性愈高,所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強離子性的高價(jià)離子,但是,對于弱離子性的單價(jià)離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進(jìn)水需要不同種類(lèi)的RO膜,RO膜包括由乙酸纖維酯制成,或是以聚硫胺與聚砜基質(zhì)的混合薄層聚合物。
          如果以原水水質(zhì)及產(chǎn)水水質(zhì)為基準,經(jīng)過(guò)適當設計后,RO是將自來(lái)水純化的最經(jīng)濟有效方法。RO同時(shí)也是試劑級純水系統最好的前處理方法。 



      紫外線(xiàn)照射法
          紫外線(xiàn)照射法已廣泛的使用在水處理上,低壓水銀燈所放射出來(lái)的254nm的紫外線(xiàn)是一種有效的殺菌方法,因為細菌中的DNA及蛋白質(zhì)會(huì )吸收紫外線(xiàn)而導致死亡。
          近來(lái)在UV燈制造技術(shù)方面的進(jìn)步,已可制造同時(shí)產(chǎn)生185nm和254nm波長(cháng)的紫外燈管,這種光波長(cháng)組合可利用光氧化有機化合物,接著(zhù)這種特殊燈泡,將純水中的總有機碳濃度降低至5ppb以下。 

         




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