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水处理基础知识巩固
  • 发布日期:2017-03-25     信息来源:注册送58元体验金     浏览次数:433

    • 一 水的分类
      在不同的场合,水有不同的种类区别,其水质亦有明显的差别。
      1、地下水与地表水
      地下水——有机物和微生物污染较少,而钙镁等离子则溶解较多,硬度较高易结水垢;有时铁/锰/氟离子超标,不能满足生产生活用水需求。
      地表水——较地下水有机物和微生物污染较多,如果该地属石灰岩地区,其地表水往往也有较大的硬度,如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。
      2、硬水与软水
      硬水——水中钙镁等金属离子的总浓度称为硬度,硬水对锅炉等生产用水影响很大,应对其进行软化/脱盐处理。硬度大于200mg/L的通常就称之为硬水。
      软水——即硬度较小的水。一般是指将水中的钙镁等离子的含量降低或去除到一定程度的水。
      3、原水与净水
      原水——通常是指水处理设备的进水,如常用的城市自来水(国际称为生活饮用水)/城郊地下水/野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性总固体含量)检测其水质,中国城市自来水TDS值通常为100~400ppm。
      净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。
      4、纯净水与蒸馏水
      纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后,除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。
      蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水,通常不用于饮用。
      5、纯水和超纯水
      纯  水——以反渗透、蒸馏、离子交换等方法制备的去离子水,其TDS值通常<5PPm,电导率通常<10μs/cm(电阻值>0.1MΩ.cm)。
      超纯水——以离子交换、蒸馏、电除盐等方法将纯水进一步提纯去离子即得,其TDS值不可测,电导率通常<0.1μs/cm(电阻值>10MΩ.cm),其离子几乎完全去除。理论上最纯水电阻值为18.25 MΩ.cm。
      6、纯化水和注射用水
      纯化水——医药行业用纯水称之为纯化水,电导率通常要求<2μs/cm。
      注射用水——纯化水经多效蒸馏/超滤法再次提纯去除热原后用以配制注射剂。

       

       

      二 水中杂质
      H2O=H++OH-
      在自然界中,单纯由H2O分子构成的纯水是不存在的,水中通常含有以下各种杂质:
      1、 颗粒物质:水中不溶性的大于10μm的无机和有机杂质(其中大于40μm的肉眼可见),如自来水中常有的泥沙、金属氧化物或氢氧化物等。
      2、 离子物质:指溶于水后解离为阴、阳离子的物质,水中阴、阳离子的总和称作水的含盐量。水中铁锰(Fe2+、Mn2+)含量超标(>0.3mg/L),应通过锰砂过滤器或曝气装置去除铁锰离子,否则将会对RO膜形成不可清除的沉积污堵。
      3、 胶    体:按大小,胶体是介于离子和颗粒物之间的物质,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常带有负电荷,易与有机物质结合。
      4、 有 机 物:物质可分为有机物和无机物两大类,碳氢类化合物属有机物,非碳氢类化合物为无机物。有机物通常可以燃烧,为构成生命的主要物质。天然有机物主要为水生生物产生的腐殖酸。近年来,工业废液、肥料、杀虫剂等人工合成有机物对水环境有很大污染。溶解于水中的有机物质,主要是多功能团芳香族类的大分子弱性有机酸,易吸附在RO膜滤层而导致RO膜性能的衰退。

      5、 气    体:O2、CO2、NH3、N2等部分气体可溶于水,在水中反应后生成某些酸根离子,影响成品水的水质。超纯水若敞放于空气中,水质即迅速下降。
      6、 微 生 物:细菌、病毒、孢子等,其尺寸为微米级。
      7、 热    原:纯水属极低营养环境之水体,但仍有少量细菌——革兰阴性类细菌——可以生存,其及诱导菌类进入人体血液,会导致发热,高烧甚至死亡,故称为热原(又称为内毒素)。注射用水和生物细胞类实验用水要求必须去除热源。
      注:内毒素(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革兰氏阴性细菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一种毒素,是细菌细胞壁的外部结构由O-特异性侧链、核心多糖、类脂A组成。其中核心多糖分为连接O-特异链的外核部分和连接类脂A的内核部分,内核部分含有庚糖的2-酮基-3-脱氧辛酸(KDO)两种特殊的糖类分子,而KDO和类脂A具有毒性[1]。这些成分性质稳定,耐热、毒性较外毒素弱,对组织器官无选择性[2]。人们已逐渐认识到感染状态所致的全身炎性反应综合征(SIRS)以及进一步恶化发展成为多器官功能障碍综合征(MODS)使严重感染患者走向死亡的主要途径,而该恶性进展的关键启动因子即为内毒素[4]。内毒素可直接和一系列宿主炎性细胞如单核细胞、中性粘细胞、内质细胞相互作用,刺激其释放肿瘤坏死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等细胞因子。当机体接受大量的内毒素刺激时,将触发强力的炎症反应,最终导致败血性休克[3]。
      8、 消 毒 剂:原水经自来水公司处理后,水中会留有次氯酸钠等消毒剂,余氯为强氧化
      物质对RO膜有相当的破坏作用,故要以活性炭单元滤除余氯。可以使RO膜产水量加大脱盐率降低。
       

      三 纯水制备

      膜型号解释:
      0844罐 08表示罐的直径8英寸*2.54=20.32   厘米;

      44表示罐的高度44*2.54=111.76    厘米

      RO的孔径=0.001—0.01  µm     
      NF的孔径=0.01 ---0.1  µm                  
      UF的孔径=0.1 --  µm      
      MF的孔径=1µm
      重量体积比(溶液浓度):
      1 ppm=1mg/L    (百万分之一浓度)
      1 ppb=1μg/L    (十亿分之一浓度)
      1 ppt=1 ng/L     (万亿分之一浓度)
      电导率
      电导率是表示水中溶解离子导电能力的指标。没有离子的理想纯水,不会产生电流。电导率用电导率仪测量,其单位为微西门子/厘米(μs/cm)。电导率也是测量水中离子浓度的简便方法,但不能精确反映离子种类。离子构成不同,电导值也不同;但电导的数值随离子浓度增加而增加。
      TDS(溶解固体总量)仪是利用变换因子将电导率值转换为TDS值。在水质分析中,可用不同离子对应的不同转换系数或溶解固体总量(TDS)对应的单一转换系数,估算电导率的数值。可用二氧化碳的ppm浓度的平方根乘以0.6求得其电导率;硅离子对电导率变化不产生影响。RO高纯水最精确的电导率数值是在线测量的。否则,高纯水暴露于空气之中,将改变其二氧化碳含量。导致电导率降低。
      1ppm=2us
      脱盐率和透盐率

      脱盐率――通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。
      脱盐率=(1-产水含盐量/进水含盐量)×100%
      透盐率――进水中可溶性杂质透过膜的百分比.。
      透盐率=100%-脱盐率
      回收率=(产水量/进水流量)×100%

      反渗透法:
      RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术.  当纯水和盐水被理想半透膜隔开,理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过,此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么水的自发流动将受到抑制而减慢,当施加的压力达到某一数值时,水通过膜的净流量等于零,这个压力称为渗透压力,当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时,水的流向就会逆转,此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是水的反渗透(RO)处理的基本原理。占地面积小,脱盐率高,原水利用率高。

      RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
      RO反渗透膜(材质为芳香族聚酰胺复合材料)孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
      RO膜过滤后的纯水电导率 ≤5 μs/cm, 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到18.2M .cm,超过国家实验室一级用水标准(GB682—92)。

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