一 水的分類(lèi)
在不同的場合,水也有不同(tóng)的種類與區別,其水質也是會有明(míng)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,而鈣鎂等離子則會(huì)溶解的較多,硬度較高的水容易結水垢;有時(shí)鐵/錳/氟離子超標,不能滿足生產(chǎn)和生活用水的需求。
地表水——較地下水(shuǐ)有機物與微生物(wù)汙染也較多,如果該地屬於石灰岩(yán)地區,其地表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(shǔ)離子的總濃(nóng)度稱為硬度,硬水(shuǐ)對鍋爐等生產用水(shuǐ)影響很(hěn)大,應對其進行軟化/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。一般是指將水中的鈣鎂等離子的含量降低或去除到一定程度的水。
3、原水與(yǔ)淨水
原水——通常是指水處(chù)理設備的進水,如常用的城市自來水(國際稱為生(shēng)活飲用水)/城郊地下(xià)水/野外地表水等,常以TDS值(zhí)(水中溶解性總固體含量)檢測其水質(zhì),中(zhōng)國城市自來水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經(jīng)過水處理設施(shī)處理後即稱之為淨(jìng)水。
4、純淨水與蒸餾水
純淨水(shuǐ)——原水經過(guò)反滲透和殺菌裝置等成套水處理設施後(hòu),除去了(le)原(yuán)水(shuǐ)中絕大部分(fèn)無機鹽離子、微生物和有機物雜質,可以直接生飲的純水。
蒸餾水——以蒸餾方(fāng)式製備(bèi)的(de)純水,通(tōng)常不用於(yú)飲用。
5、純水和超純(chún)水
純(chún) 水——以反滲透、蒸餾、離(lí)子交換等方法製備的去離子水,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(jiāng)純水進一步提純去離子(zǐ)即得,其TDS值不(bú)可測,電導率(lǜ)通常10MΩ.cm),其離子幾乎完全去除。理論上最純水電阻值為(wéi)18.25 MΩ.cm。
6、純化水和注射用(yòng)水
純(chún)化水——醫藥(yào)行業用純水稱之為純化水,電導(dǎo)率通(tōng)常要求
注射用水——純化水經多效蒸餾/超濾法再(zài)次提純去除(chú)熱原後用以配製注射劑。
二(èr) 水中雜質(zhì)
H2O=H++OH-
在自然界中,單純由H2O分(fèn)子構成的純水是不(bú)存在的,水中通(tōng)常含有以下各種雜(zá)質:
1、 顆粒物質:水中不溶性的大於10μm的(de)無機(jī)和有機雜質(其中大於40μm的肉眼可見),如自來水(shuǐ)中常有的(de)泥沙、金屬氧化物或氫(qīng)氧化物等。
2、 離子物質:指溶於水後解離(lí)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(shā)過濾器或曝氣裝置去除鐵(tiě)錳離子(zǐ),否則將會對RO膜形成不(bú)可清除的沉積汙堵。
3、 膠 體:按大小,膠體是介於離子(zǐ)和顆粒物之間(jiān)的物質,其(qí)尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶有負電荷(hé),易與有機(jī)物質結(jié)合。
4、 有 機(jī) 物:物質可分為有機物和無機物兩(liǎng)大類,碳(tàn)氫類化合物屬(shǔ)有機物,非碳氫類(lèi)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。天然有機物主要為(wéi)水生生物產生的腐殖酸。近年來,工業廢液(yè)、肥料、殺蟲劑等人工合(hé)成有機物對水環境有很大汙染。溶(róng)解於水中的有機物質,主要是多功能團芳香(xiāng)族類的大分子弱性有機酸(suān),易吸附在RO膜濾層而導(dǎo)致RO膜性能的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶於水,在水中反應(yīng)後生成某些酸根離子,影響成品(pǐn)水的水質。超純水若(ruò)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:純水屬極低(dī)營養環境之水體,但仍有少量細菌(jun1)——革蘭陰性類細菌——可以生(shēng)存,其及誘導菌類進入人體血液,會導致發熱,高燒甚至死亡,故稱為熱原(又(yòu)稱為內毒素)。注射用水和生物細胞類(lèi)實驗用水要求必須去除熱源。
注:內(nèi)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(de)一種毒素,是細菌細(xì)胞壁的外部結構由O-特(tè)異性(xìng)側鏈、核心多糖、類脂A組成。其中核心多糖(táng)分為連接O-特異鏈的外核部分和連接類(lèi)脂A的內核部分,內(nèi)核部分含有庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種特(tè)殊(shū)的糖類分子,而KDO和類脂A具有毒性[1]。這些成分性質穩定,耐熱、毒性較外毒素弱,對(duì)組織器官無選擇性[2]。人們已逐漸認識到感染狀態所(suǒ)致的全身炎性反應綜合征(SIRS)以及進一步惡化發展成為多器官功能障礙綜合(hé)征(MODS)使嚴重感(gǎn)染患(huàn)者走向死亡的主要途徑,而該惡性進展的關鍵(jiàn)啟動因子(zǐ)即為內毒素[4]。內毒素可直接和一(yī)係列宿主炎性細(xì)胞如單核細胞、中性粘細胞、內質細胞相互作用,刺激(jī)其釋放腫瘤壞死因子(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(jī)時,將觸發強力的炎症反應,最終(zhōng)導致敗(bài)血性休克(kè)[3]。
8、 消(xiāo) 毒 劑:原水經自來水公司(sī)處理後,水(shuǐ)中會(huì)留(liú)有次氯酸鈉等消毒(dú)劑,餘氯為強(qiáng)氧化
物質對RO膜有相當的破壞作用,故要以活性炭單元濾除餘氯。可(kě)以使RO膜產水量加大脫鹽率降低。
三.純水製備
膜型號解(jiě)釋:
0844罐 08表示罐的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米(mǐ); 44表示罐(guàn)的高度44*2.54=111.76 厘米
RO的孔徑=0.001—0.01 μm
NF的孔徑(jìng)=0.01 ---0.1 μm
UF的孔徑=0.1 -- μm
MF的孔徑=1μm
重量(liàng)體積比(溶液濃度(dù)):
1 ppm=1mg/L (百(bǎi)萬(wàn)分之一濃度)
1 ppb=1μg/L (十億分(fèn)之一(yī)濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電導(dǎo)率
電導率是表示水中溶解離子導電能力的指標。沒有離子的理(lǐ)想純水,不會產(chǎn)生電流。電導率用電導率儀測量,其(qí)單位為(wéi)微西門子/厘米(μs/cm)。電導(dǎo)率也是測量水中離子濃度的簡便方法,但不能精(jīng)確反映離子種類。離子構成不同,電導值也(yě)不同;但電導的數值隨(suí)離子濃度增加而增加。
TDS(溶解固體總量)儀是利用變換因子(zǐ)將電導率值轉換為TDS值。在(zài)水質分析中,可用不同離子對應的不同轉換係數(shù)或溶解固體總量(TDS)對應的單一轉換係(xì)數,估算電導(dǎo)率的數值。可用二氧化碳的ppm濃度的(de)平(píng)方根乘(chéng)以0.6求得其電導率;矽離子對電導率變化不產生影響。RO高純水最精確(què)的電導率數值是在線測量的。否則,高純水暴露(lù)於空氣之中,將改變其二氧(yǎng)化碳含量。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫(tuō)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度的百分比(bǐ)。
脫鹽率=(1-產水(shuǐ)含鹽(yán)量/進水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中(zhōng)可溶性雜質透過(guò)膜的(de)百分比.。
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(jì)術是利用壓力差為(wéi)動力的(de)膜分離過濾技術. 當純水和鹽水(shuǐ)被理想半透膜(mó)隔開(kāi),理想半透膜隻(zhī)允許水通(tōng)過而阻止鹽通過,此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力,那麽水的自發流動(dòng)將受到抑製而減慢,當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的淨流(liú)量等於零,這個壓(yā)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(xiàng)就會逆轉,此時(shí),鹽水中的水將流入純水側,上述現(xiàn)象就是水的反滲透(RO)處理的(de)基本原理。
占地(dì)麵積小,脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力差為動(dòng)力(lì)的膜分離過濾技術,源於美國二十世紀六十年代宇(yǔ)航科(kē)技的研究(jiū),後逐漸轉化為民用(yòng),目前已廣泛運用於(yú)科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化等(děng)領域。
RO反滲透膜(材(cái)質為芳(fāng)香族聚酰胺複(fù)合材料)孔徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過(guò)RO膜,而(ér)源水中(zhōng)的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病(bìng)毒等(děng)雜質(zhì)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(yán)格區分開來。
RO膜過濾後的純水電導率(lǜ) ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三級用水標準。再(zài)經(jīng)過原子(zǐ)級離子交換柱循環過濾(lǜ),出水電阻率可以達到18.2M .cm,超過(guò)國家實驗室(shì)一級用水標準(GB682—92)。