
一 水的分類(lèi)
在不同的場合,水也(yě)有不同的種類與區別(bié),其水質也是會有明顯的差別。
1、地下水與地表水(shuǐ)
地下水——有機物和微生物汙染較少(shǎo),而鈣鎂等離子則會溶解的較多,硬度較高的(de)水(shuǐ)容易結水(shuǐ)垢;有時(shí)鐵/錳/氟離子超標,不能滿足生產和生活用水的需求。
地(dì)表水——較(jiào)地下水有機物與微(wēi)生物汙染也較多,如果該地屬於石灰岩地區,其地表(biǎo)水往往也有較大的硬度,如四川的德陽、綿陽、廣元、阿壩等地區。
2、硬水與軟水
硬水——水中鈣鎂等金屬離子的總濃度稱為硬度,硬水對鍋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的通常就稱之為硬水。
軟水——即(jí)硬度較(jiào)小的水。一般是指將水(shuǐ)中的鈣鎂等離子的含量降低或去除到一定程度的(de)水。
3、原水與淨(jìng)水
原(yuán)水——通(tōng)常是指水處理設備的進水,如常用的城(chéng)市自(zì)來水(國際稱為生活飲用水)/城郊地下水/野外地表水等(děng),常以TDS值(水中溶解性總固(gù)體含量)檢測其(qí)水質,中國城市(shì)自來水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水(shuǐ)經過水處理設施處理後即稱之為淨水。
4、純淨(jìng)水與蒸餾水
純淨水——原水經過(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(jué)大(dà)部分無機鹽離子、微生物和有機物雜質(zhì),可以直接(jiē)生飲的純水。
蒸餾水——以蒸餾方式(shì)製備的純水,通常不用於飲用。
5、純水(shuǐ)和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離子交換等方法(fǎ)製備(bèi)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純去(qù)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。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純化(huà)水和注射用水
純化水——醫(yī)藥行業用純水稱之為純化水,電(diàn)導率通常要求
注射用水——純化水經多效蒸餾/超濾法再次提純(chún)去除熱原後用以配製注射劑。
二 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然界中,單純由H2O分子構成的純水(shuǐ)是不存在的,水(shuǐ)中通常含(hán)有以下各種雜質:
1、 顆粒物(wù)質:水中不溶性的大於(yú)10μm的無機和有機雜(zá)質(其中大於40μm的肉眼可見),如自來水中常有的泥沙、金屬氧化物或氫氧化物(wù)等(děng)。
2、 離子物質:指溶於水後解離為陰、陽離子的物質,水中(zhōng)陰、陽離子的總和稱作水的含鹽量。水中鐵錳(Fe2+、Mn2+)含量超標(>0.3mg/L),應通過錳砂(shā)過濾器或曝氣裝置去除鐵錳離子,否則將會對RO膜(mó)形成不可清除的沉積(jī)汙堵。
3、 膠(jiāo) 體:按大(dà)小,膠體是介於離子和顆(kē)粒物之間(jiān)的物(wù)質,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶有(yǒu)負電荷,易與有(yǒu)機物(wù)質結合。
4、 有 機 物:物質可分為有機物和無機物兩大(dà)類,碳氫類化合物屬有機物,非碳氫(qīng)類化合物為無機物。有機物通常可以燃燒,為構成生命的主要物質。天(tiān)然有機物主要為水生生物產生的腐(fǔ)殖酸。近(jìn)年來(lái),工業廢液、肥(féi)料、殺蟲劑等人工合成有機物對水環境(jìng)有很大汙染。溶解(jiě)於水中的有機物質,主要是多功能團芳(fāng)香族(zú)類的(de)大分子弱性有機酸,易吸附在RO膜濾層而導致RO膜性能的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等(děng)部分氣體可溶於水,在水中反應後生成某些酸根離子,影(yǐng)響(xiǎng)成(chéng)品水的水質。超純水若敞放於空氣中,水質即迅(xùn)速下降。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢(bāo)子等,其尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養環境之水體,但(dàn)仍有(yǒu)少量(liàng)細菌——革蘭陰性類細菌——可以生存,其及誘導菌類進入人體(tǐ)血液,會導致發熱,高(gāo)燒甚(shèn)至死(sǐ)亡(wáng),故稱為熱原(又稱為內毒素(sù))。注射用(yòng)水和生物細胞(bāo)類實驗用水要求(qiú)必須去除熱(rè)源。
注:內毒素(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主(zhǔ)要是革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一種毒素,是細菌細胞壁的(de)外部結構由O-特異性側鏈、核心多糖、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(zhī)A的內(nèi)核部分(fèn),內(nèi)核(hé)部分含有庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種(zhǒng)特殊的糖類分子,而KDO和類脂A具有毒性[1]。這些成分(fèn)性質穩定,耐熱、毒性較外毒素弱,對組(zǔ)織器官無選擇性[2]。人們已逐(zhú)漸認識到(dào)感染狀態所致的全身炎性反應綜合(hé)征(SIRS)以及進一步惡化(huà)發展成為多器官功能障礙綜合(hé)征(MODS)使嚴重感染患者走向死亡的主要途徑,而該惡性進展的(de)關鍵啟動因子即為內(nèi)毒素[4]。內毒素(sù)可直接和(hé)一係列宿主(zhǔ)炎(yán)性細胞如單核(hé)細(xì)胞、中性粘細胞、內質細(xì)胞相互作用,刺激其釋放腫瘤壞(huài)死因子(TNF)和(hé)白(bái)介素1(IL-1)等細胞因子。當機(jī)體接受大量(liàng)的內毒素刺激時,將觸(chù)發強力的炎症反(fǎn)應,最終導致(zhì)敗血性休克[3]。
8、 消 毒 劑:原水經自來水公司處理後,水中會留有次(cì)氯酸鈉等消毒(dú)劑,餘氯為強氧化
物質對RO膜有相當的破壞(huài)作用,故要以活性炭單元濾除餘(yú)氯。可以使RO膜產水量加大脫鹽(yán)率(lǜ)降低。
三.純水製備
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(jìng)=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(yì)分之一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電導率
電導(dǎo)率是表示(shì)水中溶解離子導電能(néng)力的指標。沒有離子的理想純水,不會產生(shēng)電流。電導率用電導率儀測量,其單(dān)位(wèi)為微西門子/厘米(mǐ)(μs/cm)。電(diàn)導率也(yě)是測量水中離子濃度的簡便方法,但不(bú)能精確反映離子種類(lèi)。離子構成(chéng)不同,電導值也不同;但電導的(de)數值隨離子濃度增加而增加(jiā)。
TDS(溶解固體總量)儀是利用變換因子(zǐ)將電導率值轉(zhuǎn)換為TDS值。在水質分析中,可用不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,估算電導率(lǜ)的數值。可用二氧化碳的ppm濃度的(de)平方根乘以0.6求得其電導率;矽離子對電導率(lǜ)變化不產生(shēng)影響。RO高(gāo)純水(shuǐ)最精確的(de)電導率數值(zhí)是在線測(cè)量的。否則,高純水暴(bào)露於空氣之中,將改變其二(èr)氧化碳含量。導(dǎo)致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和透(tòu)鹽率
脫鹽率――通過反滲透(tòu)膜(mó)從係統進水中去除可溶性雜質濃度的百分比。
脫鹽率=(1-產水含鹽量/進水含鹽(yán)量)×100%
透(tòu)鹽(yán)率――進水中可溶性雜質透過膜的百(bǎi)分比.。
透鹽率=100%-脫鹽率
回收率=(產水量/進水流量)×100%
(1) 反滲透法:
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. 當純水和鹽水被理想半透膜隔開,理想半透膜隻允(yǔn)許水通過而阻止鹽通過,此(cǐ)時膜純水側的水會自發地通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(yā)力,那麽水的自發流動將(jiāng)受到抑製而減慢(màn),當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的淨流量等於零,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,水的流向就會逆轉,此時(shí),鹽水中的水將流入純水側,上述現(xiàn)象就是水的反滲(shèn)透(RO)處理(lǐ)的基本原理。
占地麵積小(xiǎo),脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反(fǎn)滲透技術是利用壓力差為動力的膜分離過(guò)濾技術,源於美國(guó)二十(shí)世紀(jì)六十(shí)年代宇航(háng)科技(jì)的研究,後逐(zhú)漸轉化為民用,目前已廣泛運用(yòng)於科研、醫(yī)藥、食品、飲料、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)孔徑小(xiǎo)至納米級(1納米=10-9米),在(zài)一定的壓力下,H2O分(fèn)子可以通(tōng)過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有(yǒu)機物、膠體、細菌、病毒(dú)等雜質無法通過RO膜,從而使可以透過(guò)的純水和無法透過(guò)的(de)濃縮水嚴格區分開來。
RO膜(mó)過濾後的純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三級用水標準。再經過(guò)原子級離子交換柱循環過濾,出水電阻(zǔ)率可以達到18.2M .cm,超過國家實驗室一級(jí)用水標(biāo)準(GB682—92)。