一 水的分類
在不同(tóng)的場(chǎng)合(hé),水也有不同的種類與區(qū)別,其水(shuǐ)質(zhì)也是(shì)會有明顯的差別。
1、地下(xià)水與地表水
地下水——有機物和微生物汙染較少,而鈣鎂等離子則會溶解的較多,硬度較高的水容(róng)易結水垢;有時鐵/錳/氟離子超標,不(bú)能滿足生產和生活用水的需求。
地(dì)表水——較地下水有機物(wù)與微生物汙染也較多,如果該(gāi)地屬於石(shí)灰岩地區,其地表水(shuǐ)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(shuǐ)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(yīng)對其進行軟化(huà)/脫鹽處理。硬度大於200mg/L的通常就稱(chēng)之為(wéi)硬水。
軟水——即硬度較小的水。一般是指將水中的鈣鎂等離(lí)子的含量降低或去除到一定程度的水。
3、原水與淨水(shuǐ)
原水——通常是指水處理設備的進水,如常(cháng)用的城市自來水(國際稱為生活飲用水(shuǐ))/城郊(jiāo)地下水/野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性(xìng)總固體含量)檢測(cè)其(qí)水質,中國城市自來水TDS值(zhí)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。
4、純淨水與蒸餾水
純淨水——原(yuán)水經過(guò)反滲透和殺菌裝置等成套水處理設(shè)施後,除去了原水中絕大部(bù)分無(wú)機鹽離子、微(wēi)生物(wù)和有機物雜質,可以直接生飲(yǐn)的純水。
蒸餾水(shuǐ)——以(yǐ)蒸餾(liú)方式製備的純水(shuǐ),通常不用於飲用。
5、純水和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離子交換等(děng)方法製備的去離子水,其TDS值通常(cháng)0.1MΩ.cm)。
超純水——以(yǐ)離(lí)子交(jiāo)換、蒸餾(liú)、電除鹽等方法(fǎ)將純水進一(yī)步提純去(qù)離子即得(dé),其TDS值不可測,電導率通常10MΩ.cm),其離(lí)子幾乎完全去除。理論上最純水電阻(zǔ)值為18.25 MΩ.cm。
6、純化水和注射用(yòng)水
純化水——醫(yī)藥行業用純水稱之為(wéi)純化水,電導率通常要求
注射用(yòng)水——純化(huà)水經多效蒸餾/超濾法再次提純去(qù)除熱原後用以(yǐ)配製注(zhù)射劑。
二 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然界中,單純由(yóu)H2O分子構成的(de)純水(shuǐ)是不存在的,水中(zhōng)通常含有以下各種(zhǒng)雜質:
1、 顆粒物質:水中不(bú)溶性(xìng)的大於10μm的(de)無(wú)機和有機雜質(其中大於40μm的肉眼可(kě)見),如自來水中常有的泥(ní)沙、金屬氧化物或氫氧化物等。
2、 離子物質:指溶於水後解(jiě)離為陰、陽離子的物質,水中陰、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),應通過錳砂過濾器或曝氣裝置去除鐵(tiě)錳離(lí)子,否則將會對RO膜形成不可清除的沉積汙堵(dǔ)。
3、 膠 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(hé),易與有機物質結合。
4、 有 機 物(wù):物質可(kě)分(fèn)為有機物和無機物兩大類,碳氫類(lèi)化合物屬有(yǒu)機物,非碳氫類化合物為無機(jī)物(wù)。有機物通常可以燃燒,為構成生命的主要物質。天然有機物主要為水生(shēng)生物產生的腐殖(zhí)酸。近年來,工業廢液、肥料、殺蟲劑(jì)等人工合成有機物對水環境有很(hěn)大(dà)汙染。溶解於水中(zhōng)的有機物質,主要是多功能團芳香族類的大分子弱性有機酸(suān),易吸附在RO膜濾層(céng)而導致RO膜性能的(de)衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶於水,在(zài)水中反應後生成某些酸根離(lí)子,影響成品(pǐn)水的水質。超純水若敞放於空氣中,水質(zhì)即迅速下降(jiàng)。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢子等(děng),其尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養(yǎng)環境之水體,但仍有(yǒu)少量細菌——革蘭(lán)陰性類細菌——可以生存,其及誘導菌(jun1)類進入(rù)人體血液,會導致發熱,高燒甚至(zhì)死亡,故稱為熱原(又稱為內毒素)。注射用水和生物(wù)細胞類實驗用水要求必須去除熱源。
注:內毒素(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是(shì)革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一(yī)種毒素,是細菌細胞壁的外部結構由(yóu)O-特異(yì)性側鏈、核心(xīn)多糖、類脂(zhī)A組成(chéng)。其中核心多糖分為連接O-特異鏈的外核部分和(hé)連接類脂A的內(nèi)核部分(fèn),內核部分含有庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種特殊的(de)糖類分子,而KDO和(hé)類脂A具有毒性[1]。這些成分性質穩(wěn)定,耐熱、毒性較外毒素弱,對組織器(qì)官無選擇性[2]。人們已逐漸認識到感染狀態所致的全身炎性(xìng)反應綜合(hé)征(SIRS)以及進一步惡化發展成(chéng)為多器官功能障礙綜合征(zhēng)(MODS)使嚴重感染患者走向死亡的(de)主要途徑,而該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列宿主炎性細(xì)胞如單核細(xì)胞、中性粘細胞、內(nèi)質細胞相互作用,刺激其釋放腫瘤壞死因子(TNF)和(hé)白介素1(IL-1)等細胞因(yīn)子。當機體接受大量的內毒素刺激時,將觸(chù)發強力的(de)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等消毒劑(jì),餘氯為強氧化
物質對RO膜有相當的破壞作用(yòng),故要以(yǐ)活性炭單元濾除餘氯。可以(yǐ)使RO膜產水量加(jiā)大脫(tuō)鹽率降低。
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表示罐的高度44*2.54=111.76 厘(lí)米
RO的孔徑=0.001—0.01 μm
NF的孔徑=0.01 ---0.1 μm
UF的孔(kǒng)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 (十億分之(zhī)一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分(fèn)之一濃度)
電導率
電導率是表示水中溶解離子導電能力的指標。沒有(yǒu)離子的理想純(chún)水,不會產生電(diàn)流(liú)。電導率用電(diàn)導率儀測量,其單位為微西門子(zǐ)/厘米(μs/cm)。電導率也是測(cè)量水中離子濃度的簡便方法,但不能精確反映離(lí)子種類。離子構(gòu)成不同,電導值也不同;但電導的數值隨離子濃度增加而(ér)增加。
TDS(溶解固體總量)儀是利(lì)用變換因子將電導率值轉換為TDS值。在水質分(fèn)析中(zhōng),可用不同離子對應的不同轉換係數或溶解(jiě)固體總量(TDS)對(duì)應的單一轉換係數,估算電導率的數值。可用二氧化碳的ppm濃(nóng)度的平方根乘以0.6求得(dé)其電導率;矽離子對電導率變化不(bú)產生影響。RO高純水最精確的電導率數值是在線(xiàn)測量的。否則,高純水暴露於空氣之中,將改變其二氧化碳含量。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和透鹽率
脫鹽率――通過反滲透膜從係(xì)統進水中去除可溶性雜質濃(nóng)度(dù)的(de)百分比。
脫鹽率=(1-產水含鹽量/進水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比.。
透鹽率=100%-脫鹽率
回收率=(產水量(liàng)/進水流量)×100%
(1) 反滲透(tòu)法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利(lì)用(yòng)壓力差為動力的膜(mó)分離過濾技術. 當(dāng)純水和鹽水被理(lǐ)想半透膜隔(gé)開,理想半(bàn)透膜隻允許水(shuǐ)通過而(ér)阻止鹽通過,此時膜(mó)純水側的水會(huì)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力,那麽水的自發(fā)流動將受到抑製(zhì)而減慢,當(dāng)施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的淨流量等於零,這(zhè)個壓力(lì)稱為滲透壓力,當施(shī)加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水(shuǐ)的流向就會逆(nì)轉,此時(shí),鹽水(shuǐ)中的水將流入純水側,上述(shù)現象就是水的(de)反滲透(RO)處(chù)理的基本原理。
占地麵積小,脫(tuō)鹽率高,原水利用率高。
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,源於美國二十世紀六十年代宇航科技的研究,後逐漸轉化為民用,目(mù)前已廣泛(fàn)運用於科研、醫藥(yào)、食品、飲(yǐn)料(liào)、海水淡化等領域(yù)。
RO反滲透膜(mó)(材質為芳香族聚酰胺複合材料)孔徑(jìng)小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可(kě)以通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、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(fǎ)透過的濃縮水嚴格區分開(kāi)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(yòng)水標準。再經過原子級離(lí)子(zǐ)交換柱循環過濾,出水電阻率可以達到18.2M .cm,超過國家實驗室一級用水標準(GB682—92)。