一 水的分類
在不(bú)同的場合,水也(yě)有不同的種類與區別,其水質也是會有明顯的差(chà)別。
1、地下水與地表水
地下水——有機物和微生物汙染較少,而鈣鎂等(děng)離子則會溶解的較多,硬度較高的水容易結水(shuǐ)垢;有時鐵/錳/氟離子超標,不能滿足生產和生活用水的(de)需求。
地表水(shuǐ)——較地下水有機物與微生(shēng)物汙染也較多,如果該地屬於(yú)石灰岩地(dì)區,其地表水往往也有較大的硬度,如四川的德陽(yáng)、綿陽、廣元、阿壩等地區。
2、硬水(shuǐ)與軟水
硬(yìng)水——水中鈣鎂等金屬離子的總(zǒng)濃度稱為(wéi)硬度,硬水對鍋爐等生產用水影響很大,應對其(qí)進行(háng)軟化/脫鹽處理。硬度大於200mg/L的通(tōng)常就稱之為硬水(shuǐ)。
軟水——即硬度較小的(de)水。一般是指將(jiāng)水中的鈣鎂等離子(zǐ)的含量降低(dī)或去(qù)除到一定程度的(de)水(shuǐ)。
3、原水與淨水
原水——通常是指水處理設備的(de)進水,如常用的城市(shì)自來(lái)水(國際稱為生活飲(yǐn)用水)/城郊地下水/野外地表水等,常以TDS值(水中溶解(jiě)性總固體含量)檢測其水質,中國城市自來水(shuǐ)TDS值(zhí)通常為100~400ppm。
淨水——原水經過水處理設施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,除去了原水中絕大(dà)部分無機鹽離子、微生物和有機物雜質,可(kě)以直接生飲的純水。
蒸餾(liú)水——以蒸餾方式製備的純(chún)水,通常不用於飲用。
5、純水和超純(chún)水
純 水——以反滲(shèn)透、蒸餾、離子交換等方法製備的去離(lí)子水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純水——以離子交換、蒸(zhēng)餾、電除鹽等方法將純水進一步提(tí)純去離子即得,其TDS值不(bú)可(kě)測(cè),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(hé)注射用水
純化水——醫藥行業用純水稱之為純化水,電導率通(tōng)常要求
注射用水——純化(huà)水經多(duō)效蒸餾/超濾法再次提純去(qù)除(chú)熱原後用以配製注射劑。
二 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然界中,單純由H2O分子構成的純水是不(bú)存在的,水中通常含有以(yǐ)下各種雜質:
1、 顆粒(lì)物質:水中不溶性的大於10μm的無機和有機雜質(其中大於40μm的肉(ròu)眼可見),如自來水中常有(yǒu)的泥沙、金屬氧化物或氫氧化物等。
2、 離子物質:指溶於(yú)水後解離為陰、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(biāo)(>0.3mg/L),應(yīng)通過(guò)錳砂過濾器或曝氣裝置去除鐵錳離子,否則將會對RO膜形成不可清除的沉積汙堵。
3、 膠 體:按大(dà)小(xiǎo),膠(jiāo)體是介於離子(zǐ)和顆粒物之間的物質,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶有負電荷,易與有機物質結合。
4、 有 機 物:物(wù)質可(kě)分為有機物和無機物兩大類,碳氫類化合物屬有機(jī)物,非碳氫類(lèi)化合物為無機物。有機物通常可(kě)以(yǐ)燃燒,為構成生命的主要(yào)物質。天然有機(jī)物主要為水生生物產生的腐殖酸。近年來(lái),工業廢液、肥料、殺蟲劑等人工(gōng)合成有機物(wù)對水環境(jìng)有(yǒu)很大汙染。溶(róng)解於水中的有機物質,主(zhǔ)要是多功能團芳香族類的大分子弱性有機酸,易吸附在RO膜濾層而導致RO膜性能的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等(děng)部分氣體可溶於水,在水中反應(yīng)後生成某些酸根離子,影響成品水的水質。超純水(shuǐ)若敞放於空氣中,水質即迅速下降(jiàng)。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢(bāo)子(zǐ)等,其尺寸為微(wēi)米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養環境之水體,但仍有少量細菌——革蘭陰性類細菌——可(kě)以生存,其及誘導菌類進入人體血液,會(huì)導致發熱,高燒甚至死亡,故稱(chēng)為熱原(又稱(chēng)為內毒(dú)素)。注射用水(shuǐ)和生物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),主要是革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一種毒素,是細菌(jun1)細胞壁的外部(bù)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(lián)接O-特異鏈的外核部分和連接類脂A的內核部分,內核部分含有庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種特殊的糖類分子(zǐ),而(ér)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,對組織器(qì)官無選擇性(xìng)[2]。人們已(yǐ)逐漸認識到(dào)感染狀態所致的全(quán)身(shēn)炎性反(fǎn)應綜合(hé)征(zhēng)(SIRS)以及進一(yī)步惡化發展成為多器官功能(néng)障礙綜合(hé)征(MODS)使嚴重感染患者走(zǒu)向死亡的主要途徑,而(ér)該惡性進展的關鍵啟動因子即為(wéi)內(nèi)毒素[4]。內毒素可(kě)直接和(hé)一係列宿主炎性(xìng)細胞如單核(hé)細胞、中(zhōng)性粘細胞、內質細胞相互作(zuò)用,刺激(jī)其釋放腫瘤壞(huài)死(sǐ)因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞因(yīn)子。當機(jī)體接(jiē)受大量的(de)內毒素刺激時,將觸發強力的炎(yán)症反應,最終導致敗血性休克[3]。
8、 消 毒 劑:原(yuán)水經自來水公司處理後,水中會留有次氯酸鈉等消毒劑,餘氯為強氧化
物質對RO膜有相當的破壞(huài)作用,故要以活性炭單元濾除餘氯。可以使RO膜產水量加大脫鹽(yán)率降低。
三.純水(shuǐ)製備
膜型號解釋:
0844罐 08表(biǎo)示罐的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米; 44表示罐的(de)高度(dù)44*2.54=111.76 厘(lí)米
RO的孔徑=0.001—0.01 μm
NF的孔(kǒng)徑=0.01 ---0.1 μm
UF的孔徑=0.1 -- μm
MF的孔徑=1μm
重量體積比(溶液濃度):
1 ppm=1mg/L (百萬分之一濃度)
1 ppb=1μg/L (十億分之一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電(diàn)導率
電導率是表示水中溶解離子導電能力的(de)指(zhǐ)標。沒有離子的理想純水(shuǐ),不會產生電流。電導率用電導率儀測量,其單位為微西(xī)門子(zǐ)/厘(lí)米(μs/cm)。電導(dǎo)率也是測量水(shuǐ)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(bú)同,電導值(zhí)也不同;但電導的數值隨離子濃度增加而增加。
TDS(溶解固體總(zǒng)量)儀(yí)是利(lì)用變(biàn)換因(yīn)子將電導率值轉換為TDS值。在水質(zhì)分析中(zhōng),可用不同離子(zǐ)對應的不同轉換係數或溶解(jiě)固體總量(TDS)對應的單一轉換係數,估(gū)算電導率的數值。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(duì)電導率變化不產(chǎn)生影響。RO高純水(shuǐ)最精確的電導率數值是在線測量的。否則,高純(chún)水暴露於空氣之中,將改變其二氧化碳含量(liàng)。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和透鹽率
脫鹽率――通過反滲透膜從係統進水(shuǐ)中去除可溶性雜質濃度的(de)百分比(bǐ)。
脫鹽率=(1-產水含鹽量/進水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性雜質透(tòu)過膜的百分比.。
透鹽率=100%-脫鹽率
回收率=(產水量/進水(shuǐ)流量)×100%
(1) 反滲透法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力差為動力(lì)的膜分離過濾技術. 當純水和鹽水被理想半透膜隔開,理想半透膜(mó)隻允許水通過而阻止鹽通過,此時膜純水側(cè)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(shuǐ)側施加壓力,那麽水的自發(fā)流動將受到抑製而減慢(màn),當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的(de)淨(jìng)流量等於零(líng),這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜(mó)鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就會逆轉,此時,鹽水(shuǐ)中的水將流入(rù)純水側,上述現象就是水的反滲透(RO)處理的基本原理。
占地麵積小,脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反(fǎn)滲透技術(shù)是利用壓力差為動力的膜分離過(guò)濾(lǜ)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(yòng),目(mù)前已廣泛(fàn)運用於科研、醫藥、食品、飲料、海水(shuǐ)淡化等領域。
RO反滲(shèn)透膜(材質為芳香族聚酰胺複合材料)孔(kǒng)徑小至納(nà)米級(1納米=10-9米),在(zài)一定的壓力下,H2O分子(zǐ)可以(yǐ)通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通(tōng)過RO膜,從而使可(kě)以透過(guò)的純水和無法透過的濃縮水嚴格(gé)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(yòng)水標準。再經過原子級離子交換柱(zhù)循(xún)環過濾,出水(shuǐ)電阻率可以達到(dào)18.2M .cm,超過國家實驗室一級用水標準(zhǔn)(GB682—92)。