一 水的分類
在(zài)不同的場合,水也有不同的種類(lèi)與區別,其水(shuǐ)質也(yě)是會有明顯的差別。
1、地下水與地表水
地下水——有機物和微生物汙(wū)染較少,而鈣鎂等離子(zǐ)則會溶解的(de)較多,硬度較(jiào)高的水容易結水垢(gòu);有時鐵/錳/氟離(lí)子超標,不能滿足生(shēng)產和生活用(yòng)水的需求。
地表水——較地下水有機物與微生物汙染也較多,如果該地屬於石灰岩地區,其地(dì)表水往往也有較大的硬度,如四川的德(dé)陽、綿陽(yáng)、廣元、阿(ā)壩等地區。
2、硬水與軟(ruǎn)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(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(yìng)度較小的水。一般是指將水中(zhōng)的鈣鎂等離子(zǐ)的含量降低或去除到一定程度的水。
3、原水與淨水
原水——通常(cháng)是指(zhǐ)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)/城郊地下水/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,中國城市自來水TDS值(zhí)通常為100~400ppm。
淨(jìng)水——原水經過水處理(lǐ)設施處理(lǐ)後即稱之為淨水。
4、純淨水與蒸餾水
純淨水——原水經(jīng)過反滲透和殺菌裝置等成套水(shuǐ)處理設施後,除去了原水(shuǐ)中絕大部分無機(jī)鹽離子、微生物和有機物雜質,可以直接生飲的純水。
蒸餾水——以蒸餾方式製備的純水,通常不用於飲用。
5、純水和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離子交換等方法製備的去離子水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純水——以(yǐ)離子交換、蒸餾、電除鹽等方法將純(chún)水進一步提純去離(lí)子(zǐ)即得,其TDS值不可測(cè),電導率通常10MΩ.cm),其離子幾乎完全去除。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純化水和注射用水
純化水——醫藥行業用純水稱之為純化水(shuǐ),電導(dǎo)率通常要求
注射用(yòng)水——純化(huà)水經多(duō)效蒸餾/超濾法再(zài)次提純去(qù)除(chú)熱原後(hòu)用以配製注射劑。
二 水中雜質(zhì)
H2O=H++OH-
在自然界(jiè)中(zhōng),單純由H2O分子構成的純水是不存在的,水中(zhōng)通常(cháng)含有以下各種雜質:
1、 顆粒(lì)物質:水中不溶(róng)性(xìng)的大於10μm的無機和(hé)有機雜質(其(qí)中大於(yú)40μm的肉眼可見),如自來水中常有的泥沙、金屬氧化物或氫氧化物等。
2、 離子(zǐ)物質:指溶於水後解離為陰、陽(yáng)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(pù)氣裝置去除鐵錳離子(zǐ),否則將會對RO膜形成不可清除的沉積汙堵。
3、 膠 體:按大小,膠體是介於離子和顆粒物之(zhī)間(jiān)的物(wù)質(zhì),其尺寸在(zài)0.1μm~0.01μm,通常帶(dài)有負電(diàn)荷,易(yì)與有機物質結合。
4、 有 機 物:物質可分為有機物和無機物兩大類,碳氫類化合物屬有機物,非碳氫類化(huà)合物為無機物。有機物通常可以燃燒,為構成生(shēng)命的主要物質。天然(rán)有機物主要為(wéi)水生生物產(chǎn)生的腐(fǔ)殖酸。近年來,工業廢液、肥料、殺蟲劑等人工合成(chéng)有機物對水環境(jìng)有很大汙染。溶解(jiě)於水中的有機(jī)物質,主要(yào)是多功能團芳香族(zú)類的大分子弱性(xìng)有機酸,易吸附(fù)在RO膜濾層而導致RO膜性能的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶於水(shuǐ),在(zài)水中反應後生(shēng)成某些酸(suān)根(gēn)離子,影響成品水的水質。超(chāo)純水若敞放於空氣中,水質即迅速下降。
6、 微 生 物:細菌(jun1)、病毒、孢子等,其尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養環境之水體,但(dàn)仍(réng)有少量細(xì)菌——革蘭陰(yīn)性類細(xì)菌——可以(yǐ)生存,其及誘導菌類進入人體血液,會導致發熱,高燒甚至死(sǐ)亡,故稱(chēng)為熱原(又稱為內毒素(sù))。注射用水和生物細胞類實驗用水要求(qiú)必須去除熱源。
注:內毒素(Endotoxin),又(yòu)名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是(shì)革蘭氏(shì)陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一種毒素,是(shì)細菌細(xì)胞壁的外部結構(gòu)由O-特異性側鏈、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(lián)接類脂A的內核部分,內核部分含有庚糖的2-酮基-3-脫(tuō)氧辛(xīn)酸(KDO)兩(liǎng)種特殊的糖類分子,而(ér)KDO和(hé)類脂A具有毒性(xìng)[1]。這些(xiē)成分性質(zhì)穩定(dìng),耐熱(rè)、毒性較外毒素弱,對組(zǔ)織器官無(wú)選擇(zé)性(xìng)[2]。人們已逐漸認識(shí)到感染狀態所致(zhì)的(de)全身(shēn)炎性反應綜合征(SIRS)以及進(jìn)一(yī)步惡化發展成為多器官功能障礙綜合征(MODS)使(shǐ)嚴重感染患者走向死亡的(de)主要途徑(jìng),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胞如單核細胞、中性粘細胞、內質細胞相互作用,刺激其(qí)釋放(fàng)腫瘤(liú)壞死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞因子。當機(jī)體接(jiē)受大量的內(nèi)毒素刺激時,將觸發強力的炎症反應,最終導致敗血性休克[3]。
8、 消(xiāo) 毒 劑:原水經自來(lái)水公司處理後,水中會留有次氯(lǜ)酸(suān)鈉等消毒劑,餘氯為強氧化
物質對RO膜有相當的破壞作用,故要以活(huó)性炭(tàn)單元濾除餘氯。可以使(shǐ)RO膜產水量加大脫鹽率降低。
三.純水製備
膜型號解釋:
0844罐 08表示罐的(de)直徑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(jìng)=1μm
重量(liàng)體積比(溶液濃度):
1 ppm=1mg/L (百萬分之一(yī)濃度)
1 ppb=1μg/L (十(shí)億分之一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分(fèn)之一濃度)
電導率
電導(dǎo)率是表示水中溶解離子導電能力的指標。沒有離(lí)子的理想純水,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)。電導率也是測量水中離(lí)子濃度的簡便方法,但不能精確反映離子(zǐ)種類。離子構成不同,電(diàn)導值也不同;但電導(dǎo)的數(shù)值隨離子濃度(dù)增加而增加。
TDS(溶(róng)解固體總量(liàng))儀是利用變換因子將電(diàn)導率值轉換為TDS值(zhí)。在水質分析中,可用不同離子對應的不(bú)同轉換係數(shù)或溶解固體總量(liàng)(TDS)對應的(de)單一(yī)轉換係數(shù),估算電導率的數值(zhí)。可用二氧化碳的ppm濃度的平方根乘以0.6求得其電導率;矽離子(zǐ)對電導率變化不產生影響。RO高純水最精確的電導率數值是在(zài)線測量的(de)。否則(zé),高純水暴露於空氣(qì)之中,將改變其二(èr)氧化碳含量(liàng)。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和透鹽率
脫鹽率――通過反(fǎn)滲透膜從係統進水中去除(chú)可溶性雜質濃度的百分比。
脫鹽率(lǜ)=(1-產水含(hán)鹽量(liàng)/進水(shuǐ)含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性雜質透過膜的百分比.。
透鹽率=100%-脫(tuō)鹽率
回收率=(產水量/進水流(liú)量)×100%
(1) 反滲透法:
RO(Reverse Osmosis)反滲(shèn)透技術是利用(yòng)壓力差為動力的膜分離過濾技術. 當純水和(hé)鹽水被理(lǐ)想半透膜(mó)隔(gé)開,理想半透膜(mó)隻(zhī)允許水通過而阻止鹽通過,此(cǐ)時膜純水(shuǐ)側的水會(huì)自發地通過半透膜流入鹽水一側(cè),這種現象稱為滲透,若在(zài)膜的鹽水側施加壓力,那麽水(shuǐ)的自(zì)發流動將受到抑製而減慢,當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的淨流量等於零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在(zài)膜鹽水側的壓力大於滲透(tòu)壓(yā)力時,水(shuǐ)的流向就會逆(nì)轉,此時,鹽水中(zhōng)的水將流入純水側,上述現象就是水的(de)反滲透(RO)處理的基本原理。
占地麵積小,脫(tuō)鹽率高,原水利用率高(gāo)。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技(jì)術是利用壓(yā)力(lì)差為動力(lì)的膜分離過濾(lǜ)技術,源於美國二(èr)十世紀(jì)六十(shí)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、海水淡化等領域。
RO反滲透膜(材質為芳香族聚酰胺複合材料(liào))孔徑小至納(nà)米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子(zǐ)可以通過RO膜,而源水(shuǐ)中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)無法通過RO膜,從而使可以透過的(de)純水(shuǐ)和無(wú)法透過的濃縮水嚴格區分開來(lái)。
RO膜過濾後的純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合(hé)國家實驗(yàn)室三級用(yòng)水標準。再經過原(yuán)子級離子交換柱循環過濾,出水電阻率(lǜ)可以達到18.2M .cm,超過國家實驗(yàn)室一級用水標準(GB682—92)。