一. 天然水中通常含有五種雜質:
1.電解質,包括帶電粒子,常見的陽離子有H 、Na 、K 、NH4 、、Mg2 、Ca2 、Fe3 、Cu2 、Mn2 、Al3 等;陰離子有F-、Cl-、NO3-、HCO3-、SO42-、PO43-、H2PO4-、HSiO3-等;
2.有機物質,如:有機酸、農藥、烴類、醇類和酯類等;
3.顆粒物;
4.微生物;
5.溶解氣體,包括:N2、O2、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等;所謂水的純化,就是要去掉這些雜質。雜質去的越徹底,水質也就越純淨。 國家標準:有飲用純淨水(GB17323)、分析實驗室用水[2](GB6682—92)和電子級水[3](GB/T11446.1-1997)的技術指標。
二、水的純化方法
1.蒸餾法,按蒸餾器皿可分為玻璃、石英蒸餾器,金屬材質的有銅、不鏽鋼和白金蒸餾器等。按蒸餾次數可分為一次、二次和多次蒸餾法。此外,為了去掉一些特出的雜質,還需采取一些特殊的措施。例如預先加入一些高錳酸鉀可除去易氧化物;加入少許磷酸可除去三價鐵;加jia入ru少shao許xu不bu揮hui發fa酸suan可ke製zhi取qu無wu氨an水shui等deng。蒸zheng餾liu水shui可ke以yi滿man足zu普pu通tong分fen析xi實shi驗yan室shi的de用yong水shui要yao求qiu。由you於yu很hen難nan排pai除chu二er氧yang化hua碳tan的de溶rong入ru。所suo以yi水shui的de電dian阻zu率lv是shi很hen低di的de,達da不bu到daoMΩ級。不能滿足許多新技術的需要。
2.離子交換法,主要有兩種製備方式: A. 複床式,即按陽床—陰床—陽床—陰床—混合床的方式連接並生產去離子水;早期多采用這種方式,便於樹脂再生。 B. 混床式(2-5級串聯不等),混床去離子的效果好。但再生不方便。 離子交換法可以獲得十幾MΩ的去離子水。但有機物無法去掉,TOC和COD值往往比原水還高。這是因為樹脂不好,或是樹脂的預處理不徹底,樹脂中所含的低聚物、單體、添加劑等沒有除盡,或樹脂不穩定,不斷地釋放出分解產物。這一切都將以TOC或COD指標的形式表現出來。例如,當自來水的COD值為2mg/L時,經過去離子處理得到的去離子水的COD值常在5-10mg/L之間。
當然,在使用好樹脂時會得到好結果,否則就無法製備超純水了。 結jie垢gou是shi影ying響xiang鍋guo爐lu壽shou命ming的de主zhu要yao因yin素su,因yin此ci鍋guo爐lu對dui水shui質zhi的de要yao求qiu比bi較jiao高gao。低di壓ya和he中zhong壓ya鍋guo爐lu對dui水shui質zhi要yao求qiu稍shao低di而er高gao壓ya鍋guo爐lu對dui水shui質zhi要yao求qiu非fei常chang高gao。凡fan能neng導dao致zhi鍋guo爐lu、給水係統及其他熱力設備腐蝕、結垢及引起汽水共騰現象,使離子交換樹脂中毒的雜質如溶解氧、可溶性二氧化矽、鐵tie以yi及ji餘yu氯lv等deng都dou應ying大da部bu分fen或huo全quan部bu除chu去qu。在zai鍋guo爐lu水shui處chu理li中zhong,鍋guo爐lu補bu充chong水shui的de離li子zi交jiao換huan水shui處chu理li是shi最zui基ji本ben和he最zui重zhong要yao的de水shui處chu理li方fang法fa,但dan離li子zi交jiao換huan樹shu脂zhi失shi效xiao後hou必bi須xu加jia堿jian或huo加jia酸suan進jin行xing還hai原yuan,要yao產chan生sheng大da量liang的de酸suan堿jian廢fei水shui,直zhi接jie外wai排pai不bu但dan汙wu染ran環huan境jing,而er且qie費fei用yong高gao昂ang。
3.電滲析法,產生於1950年[4],youyuqinenghaodi,changzuoweilizijiaohuanfadeqianchulibuzhou。tazaiwaijiazhiliudianchangzuoyongxia,liyongyinyanglizijiaohuanmofenbiexuanzexingdeyunxuyinyanglizitouguo,shiyibufenlizitouguolizijiaohuanmoqianyidaolingyibufenshuizhongqu,congershiyibufenshuichunhua,lingyibufenshuinongsuo。zhejiushidianshenxideyuanli。dianshenxishichangyongdetuoyanjishuzhiyi。chanchushuidechundunengmanzuyixiegongyeyongshuidexuyao。liru,yongdianzulvwei1.6KΩ·cm(25°C)的原水可以獲得1.03MΩ·cm(25°C)的產出水。換言之,原水的總硬度為77mg/L時產出水的總硬度則為∽10mg/L. 4.反滲透法[5],目前它是一種應用最廣的脫鹽技術。反滲透膜雖在1977年就有了,但其規模化生產和廣泛用於脫鹽卻是近幾年的事情。反滲透膜能去除無機鹽、有機物(分子量>500)、細菌、熱源、病毒、懸濁物(粒徑>0.1μm)等。產出水的電阻率能較原水的電阻率升高近10倍。
常用的反滲透膜有:醋酸纖維素膜,聚酰胺膜和聚碸膜等。膜的孔徑為0.0001-0.001μm.反滲透的動力依賴於壓力差(10-100大氣壓)。去除雜質的能力由膜的性能好壞和進出水比例決定。進出水的比例一般控製為10:6或10:7左右。這樣雜質的去除率應在95-99.7%之間。例如,原水的電阻率為1.6 KΩ·cm(25°C)時,產出水的電阻率約為14 KΩ·cm.這樣的水現在大家都管它叫純淨水,也就是市場上出售的飲用純淨水。
三.製備超純水的方法
傳統的純水方法不能製備出超純水,化學意義上純水(液態的H2O)的理論電導率為18.3ΜΩ·cm.人們生產的純水是達不道理論值的,但18ΜΩ·cm似si乎hu是shi可ke以yi達da到dao的de,對dui於yu這zhe種zhong水shui,有you的de稱cheng為wei高gao純chun水shui有you的de稱cheng為wei超chao純chun水shui,目mu前qian還hai沒mei有you係xi統tong的de定ding義yi。也ye沒mei有you劃hua分fen等deng級ji界jie限xian,從cong商shang業ye觀guan點dian看kan叫jiao超chao純chun水shui似si乎hu比bi高gao純chun水shui更geng好hao聽ting一yi些xie。筆bi者zhe以yi為wei還hai是shi看kan電dian導dao率lv指zhi標biao更geng準zhun確que一yi些xie。 現xian在zai製zhi備bei超chao純chun水shui的de方fang法fa是shi將jiang各ge種zhong純chun化hua水shui的de新xin技ji術shu科ke學xue地di結jie合he起qi來lai,不bu僅jin能neng生sheng產chan超chao純chun水shui。而er且qie變bian得de非fei常chang容rong易yi。自zi來lai水shui進jin去qu超chao純chun水shui出chu來lai,非fei常chang方fang便bian。而er且qie使shi用yong壽shou命ming也ye越yue來lai越yue長chang。
超純水器製備超純水的原理和步驟大體如下:
1.原水:可用自來水或普通蒸餾水或普通去離子水作原水。
2.機械過濾:通過砂芯濾板和纖維柱濾除機械雜質,如鐵鏽和其他懸浮物等。
3.活性炭過濾:活性炭是廣譜吸附劑,可吸附氣體成分,如水中的餘氯等;吸附細菌和某些過渡金屬等。氯氣能損害反滲透膜,因此應力求除盡。
4.反滲透膜過濾:可濾除95%以上的電解質和大分子化合物,包括膠體微粒和病毒等。由於絕大多數離子的去除,使離子交換柱的使用壽命大大延長。
5.紫外線消解:借助於短波(180nm-254nm)紫外線照射分解水中的不易被活性炭吸附的小有機化合物,如甲醇、乙醇等,使其轉變成CO2和水,以降低TOC的指標。
6.離子交換單元:已知混合離子交換床是除去水中離子的決定性手段。借助於多級混床獲得超純水也並不困難。但水的TOC指zhi標biao主zhu要yao來lai自zi樹shu脂zhi床chuang。因yin此ci,高gao質zhi量liang的de離li子zi交jiao換huan樹shu脂zhi就jiu成cheng為wei成cheng敗bai的de關guan鍵jian。所suo謂wei高gao質zhi量liang的de樹shu脂zhi,就jiu是shi化hua學xue穩wen定ding性xing特te別bie好hao,不bu分fen解jie,不bu含han低di聚ju物wu、單體和添加劑等的樹脂。所謂“核工業級樹脂”大概就屬於這一類樹脂。對樹脂的要求是質量越高越好。可惜國內很少有人在這方麵下工夫。滿足於生產大路貨。
7.0.2μm濾膜過濾,以除去水中的顆粒物到每毫升1個(小於0.2μm的).經(jing)過(guo)上(shang)述(shu)各(ge)步(bu)驟(zhou)處(chu)理(li)後(hou)生(sheng)產(chan)出(chu)來(lai)的(de)水(shui)就(jiu)是(shi)超(chao)純(chun)水(shui)了(le)。應(ying)能(neng)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)儀(yi)器(qi)分(fen)析(xi),高(gao)純(chun)分(fen)析(xi),痕(hen)量(liang)分(fen)析(xi)等(deng)的(de)要(yao)求(qiu),接(jie)近(jin)或(huo)達(da)到(dao)電(dian)子(zi)級(ji)水(shui)的(de)要(yao)求(qiu)。
四.特殊的純水:
1.火力發電廠需要無矽的純水,而矽在水中常常以水合二氧化矽(SiO2·H2O)的(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai),屬(shu)於(yu)非(fei)離(li)子(zi)態(tai),很(hen)難(nan)去(qu)掉(diao)。但(dan)是(shi),水(shui)合(he)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)也(ye)有(you)微(wei)小(xiao)的(de)電(dian)離(li)度(du),借(jie)助(zhu)於(yu)加(jia)長(chang)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)床(chuang)的(de)長(chang)度(du),或(huo)在(zai)混(hun)合(he)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)床(chuang)中(zhong)反(fan)複(fu)循(xun)環(huan),仍(reng)然(ran)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)無(wu)矽(gui)的(de)超(chao)純(chun)水(shui)。用(yong)玻(bo)璃(li)或(huo)石(shi)英(ying)蒸(zheng)餾(liu)器(qi)是(shi)無(wu)法(fa)獲(huo)得(de)無(wu)矽(gui)水(shui)的(de),因(yin)為(wei)容(rong)器(qi)含(han)矽(gui)。
2.沒有熱源(即內毒素)的純水,注射針劑用水要求沒有熱源。以免引起過敏反應。目前除去熱源的最好的方法還是蒸餾法。也有除熱源的吸附柱子。
3.無(wu)氨(an)的(de)純(chun)水(shui),製(zhi)取(qu)方(fang)法(fa)有(you)二(er),其(qi)一(yi)蒸(zheng)餾(liu)法(fa),在(zai)水(shui)中(zhong)預(yu)先(xian)加(jia)入(ru)不(bu)揮(hui)發(fa)酸(suan),可(ke)以(yi)固(gu)定(ding)銨(an)鹽(yan)在(zai)原(yuan)水(shui)中(zhong)。其(qi)二(er)是(shi)將(jiang)純(chun)水(shui)再(zai)過(guo)一(yi)次(ci)陽(yang)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)床(chuang)過(guo)濾(lv)。需(xu)要(yao)說(shuo)明(ming)的(de)是(shi),陰(yin)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂(zhi)有(you)分(fen)解(jie)產(chan)生(sheng)微(wei)量(liang)氨(an)的(de)可(ke)能(neng),用(yong)混(hun)床(chuang)去(qu)氨(an)是(shi)不(bu)合(he)適(shi)的(de)。
4.無鐵的水,已知鐵是無處不在的,FeCl3的反對沸點僅為315℃,因此,很難用蒸餾法出去鐵離子。如在原水中加入1滴磷酸則可達到此目的。當然,有了超純水器也就不用這樣除鐵了。
五.從純水的電導率估算水中離子的濃度水平: 超純水的離子濃度極低,許多分析方法的靈敏度達不到。一般用戶更是缺乏特殊的檢測手段。
例如:電阻率為15MΩ的水,其鈉,氯和硫酸根離子的總濃度為5.4μg/L,這樣的雜質水平,應能滿足各種痕量分析和高純分析的要求.不必心存疑慮.在這種情況下也不要去測pH值,因為即使全部離子都是H ,也無法改變1個pH單位.不要庸人自擾。除非是電導儀或pH計出了毛病,才會有異常數據出現。正如在實驗室用水的國家標準(GB6682-92)中指出的,對一、二級水不主張測量pH一樣,超純水就更難準確測量了。 六、應用 (一).中央空調水處理中央空調水處理 隨著賓館、gaodangxieziloudebuduanyongxian,zhongyangkongtiaoxunhuanshuichuliwentiriyiposhuiqie。youxiedalouyouyuwuyeguanlirenyuanduizhongyangkongtiaoxunhuanshuixitongdeweihuquefajingyan,kongtiaoshiyongjinianhouchuxianshuigou,yanzhongyingxiangzhengchangdegonglenggongre。gengyoushenzhe,chuxianxunhuanguandaolanchuandeshigu,budebuqiaodiaozhuanghuangguandao,genghuanguanlu,zaochengjudadejingjisunshi。
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