一 水的分(fèn)類
在不(bú)同的場合,水也有不同的種類與區別,其水(shuǐ)質也是會有明(míng)顯的差別。
1、地下水與地表水
地下水——有機物和微(wēi)生物汙染較少,而鈣鎂等離子則會溶解的(de)較多,硬度較高的水容易結水(shuǐ)垢;有時鐵/錳/氟離子(zǐ)超標,不(bú)能滿足生產和生活用水的需求。
地(dì)表水(shuǐ)——較地下水有機(jī)物(wù)與微生物汙染(rǎn)也(yě)較多(duō),如果該地屬於石灰岩地區,其地表水往往也有較大的硬度,如(rú)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(měi)等金屬(shǔ)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(ruǎn)化/脫鹽處理。硬度大於200mg/L的通常就稱之為硬水。
軟水——即硬度較小的水。一般是指將(jiāng)水中的鈣鎂等離子的含量降低或去除(chú)到一定程度的水。
3、原水(shuǐ)與淨水
原水——通常是指水(shuǐ)處理設備的進水,如常用的城市自(zì)來水(國際稱為生活飲用水)/城郊地下水/野外地表水(shuǐ)等,常(cháng)以TDS值(水中溶解性總固體含量)檢測其水質,中國城市自來水(shuǐ)TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經過水處理設施(shī)處理後即稱之為淨水。
4、純淨水(shuǐ)與蒸餾水
純淨水——原水經過反滲透和殺菌裝置等成套水處理設施後,除去(qù)了原水中絕大部分無機鹽離子、微生物和有機物(wù)雜質,可以直接生飲的純水。
蒸餾水——以蒸(zhēng)餾方式製備(bèi)的純水,通常不(bú)用於飲用。
5、純水和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離子交換(huàn)等方法製備的去離子水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超(chāo)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(jí)得,其TDS值(zhí)不可測,電(diàn)導率(lǜ)通常10MΩ.cm),其離子幾乎完全(quán)去除。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純化水(shuǐ)和(hé)注射用水(shuǐ)
純(chún)化水——醫藥行業用純水稱之為純化水,電(diàn)導(dǎo)率通常要求(qiú)
注射用水——純化水經多(duō)效蒸餾/超(chāo)濾法再次提純去除熱原後用以配製注射劑。
二 水中雜(zá)質
H2O=H++OH-
在自然(rán)界中,單純由(yóu)H2O分子(zǐ)構成的純水是不存在的,水中(zhōng)通常(cháng)含有(yǒu)以(yǐ)下各種雜質:
1、 顆(kē)粒物質:水中不溶性的大於10μm的無機和有機雜(zá)質(其中大(dà)於40μm的肉眼可見),如自(zì)來水中常有的泥沙、金屬氧化物或氫氧化物等。
2、 離子物質:指溶(róng)於水後解離為陰、陽離子的物質,水(shuǐ)中陰、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(yīng)通過錳砂過濾(lǜ)器或曝氣裝置去除鐵錳離子,否則將會對RO膜形成不(bú)可清(qīng)除的沉積汙(wū)堵。
3、 膠 體:按大小,膠體(tǐ)是介於(yú)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(wù)質可分為有機物和無機物兩大類,碳氫類化(huà)合(hé)物屬有機物(wù),非碳氫類(lèi)化合物為無機物。有機物通常可(kě)以(yǐ)燃燒(shāo),為構成生命的主要物質(zhì)。天然有機物(wù)主(zhǔ)要(yào)為(wéi)水生生物產(chǎn)生的腐殖酸。近年來,工業廢液、肥料、殺蟲(chóng)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質,主要是多功(gōng)能團芳香族類的大分子弱性有機酸,易(yì)吸附在(zài)RO膜濾層而導致RO膜性能(néng)的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體(tǐ)可溶於水,在水中反應後生成(chéng)某些酸(suān)根離子(zǐ),影響成品水的水質。超純水若敞放於空氣中,水質即迅速下降。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢子等,其尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極(jí)低營養環境之水(shuǐ)體(tǐ),但仍有少量細菌——革蘭陰性類細菌——可以生存,其(qí)及誘導菌類(lèi)進入人體血液,會導致發熱,高燒甚(shèn)至(zhì)死亡,故稱為熱原(又稱為內毒素)。注(zhù)射用水和生物細胞(bāo)類(lèi)實驗用水要求必須(xū)去除熱源。
注:內毒素(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一種毒素,是細菌細胞壁的外部結構由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A的(de)內核部分,內核部分含有庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種特殊的糖(táng)類分子,而KDO和類脂A具有毒性[1]。這些成分性質穩定,耐熱、毒性較外毒素(sù)弱,對組織器官無選擇性[2]。人們已(yǐ)逐漸認識到感染狀態所致的全身炎性反應綜合征(SIRS)以及進一步惡化發(fā)展成為多器官功能障礙綜合征(MODS)使嚴重感染患者走向死亡的主要途徑,而該(gāi)惡性進展的關鍵啟動因子即為內毒素[4]。內毒素可直接和一係(xì)列宿(xiǔ)主炎(yán)性細(xì)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(zǐ)(TNF)和白(bái)介素1(IL-1)等細胞因子。當機體接受大量的內毒素刺激時,將觸發強(qiáng)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後,水中會留有次氯酸鈉(nà)等消(xiāo)毒劑,餘氯為(wéi)強氧化
物質對RO膜有(yǒu)相當的破壞作用,故要(yào)以活性炭單元濾除餘氯(lǜ)。可以使RO膜產水(shuǐ)量加大脫鹽(yán)率降低。
三.純水(shuǐ)製備
膜型號解釋:
0844罐 08表示罐的直徑(jìng)8英寸*2.54=20.32 厘米; 44表示(shì)罐的(de)高度(dù)44*2.54=111.76 厘米
RO的孔(kǒng)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(yè)濃度):
1 ppm=1mg/L (百萬(wàn)分(fèn)之一濃度(dù))
1 ppb=1μg/L (十億分之一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電導率
電導率是表示水中溶解離子導電能力的(de)指(zhǐ)標。沒有離子的理想純(chún)水,不會產生電流。電導率用電導率儀測量,其單位為微西門子/厘米(μs/cm)。電導率也是(shì)測量水中離子濃度的簡(jiǎn)便方法,但不能精確(què)反映離子種類。離子構成不同,電導值(zhí)也不同;但電導的數值隨(suí)離子(zǐ)濃度增加(jiā)而增加。
TDS(溶解固體總量)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係數或溶解固體總量(TDS)對應的單一轉(zhuǎn)換係數,估算電導率的數(shù)值。可(kě)用二氧(yǎng)化碳的(de)ppm濃(nóng)度的平方根乘以0.6求得其電導率;矽離子對電導率變化不產生(shēng)影響。RO高純水(shuǐ)最精確的電導(dǎo)率數值是(shì)在線測量的。否則,高純水暴露(lù)於空氣之(zhī)中,將改變其二(èr)氧化碳含量。導致電導(dǎo)率(lǜ)降低。
1ppm=2us
脫鹽率和(hé)透鹽率(lǜ)
脫鹽率――通過反滲透膜從係統進(jìn)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(hán)鹽量)×100%
透(tòu)鹽率――進水中可溶性雜質透過膜的百分比.。
透鹽(yán)率=100%-脫鹽率
回(huí)收率=(產水(shuǐ)量/進水流量)×100%
(1) 反滲透法:
RO(Reverse Osmosis)反(fǎn)滲透技術是(shì)利用壓力差為動力的膜分(fèn)離過濾技術(shù). 當純水和鹽水被理想半透(tòu)膜(mó)隔開,理想(xiǎng)半透膜隻允(yǔn)許水通過而阻止鹽(yán)通過,此(cǐ)時膜(mó)純水側的水會(huì)自發地(dì)通過半透膜流(liú)入鹽水一側,這種現象稱為滲透,若在(zài)膜的鹽水側施加壓(yā)力,那麽水的(de)自發流動將受到抑製而(ér)減慢,當施加的壓力達到某一數值時,水(shuǐ)通過膜的淨流(liú)量等於零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的(de)壓力大於滲透壓力時,水的流(liú)向就會(huì)逆轉(zhuǎn),此時,鹽(yán)水中的水將(jiāng)流入純水側,上述現象就是水的反滲透(tòu)(RO)處(chù)理的基本原理。
占地麵(miàn)積小,脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力(lì)差為動力的膜分離過濾技術,源於美國(guó)二十世紀六(liù)十年代宇航科技的研究,後逐(zhú)漸轉化為民用,目前已廣泛運用於科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化(huà)等領域。
RO反滲透膜(材質為芳香族聚酰胺複合材料)孔徑小至(zhì)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,而源水中的無機鹽、重金(jīn)屬離子(zǐ)、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過RO膜,從而使可以透過的純水和無法透過(guò)的濃縮水嚴格區分開來。
RO膜過濾後的純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三級用水標準。再經過原子級離子(zǐ)交(jiāo)換柱循環(huán)過(guò)濾,出水電阻率可以達到(dào)18.2M .cm,超過國家實(shí)驗室一級用水標準(GB682—92)。