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专家带你认识现代超纯水设备


   超纯水最初是美国科技界为了研制超纯材料(半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等)应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水,如今超纯水已在生物、医药、汽车等领域广泛应用。这种水中除了水分子(H20)外,几乎没有什么杂质,更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物,当然也没有人体所需的矿物质微量元素,超纯水无硬度,口感较甜,又常称为软水,可直接饮用,也可煮沸饮用。超纯水,是一般工艺很难达到的程度,如水的电阻率大于18MΩ*cm,接近于18.3MΩ*cm则称为超纯水。
      采用预处理、反渗透技术、超纯化处理以及后级处理等方法,将水中的导电介质几乎完全去除,又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水处理设备。
       超纯水系统设备的脱盐核心部件为进口反渗透膜组件,超纯水系统设备通常由预处理部分,反渗透主机部分,后处理部分共同组成。
1、预处理由石英砂过滤器、活性碳过滤器、全自动软水器、精密过滤器组成(我司采用全自动控制阀头),也可选用超滤系统作为预处理,但通常工程造价要高。预处理主要目的是去除原水中含有的泥沙,铁锈、胶体物质、悬浮物、色度、异味、生化有机物。当原水中硬度较高时,可选择全自动软水器,这样有效的保护了反渗透膜,从而延长了反渗透膜的使用寿命。
2、反渗透主机主要由高压泵、膜壳、进口反渗透膜组件,在线仪表、控制电气等组成。只要膜的数量及泵的型号选型得当,反渗透主机脱盐率及产水量都能达到额定指标,出水电导率可保证在≤10us. CM以下,(原水电导率小于500us/cm,工作温度:1~40℃)
3、后处理部分是对反渗透制取的纯水作进一步的深化处理以制取超纯水,通常是离子交换混床设备或EDI设备,根据客户要求,出水阻率可达到18.2MΩ.CM,如果是应用在直饮水工艺上,则加上杀菌装置即可,通常为紫外线杀菌器或者臭氧发生器,从而使生产出来的水达到直饮标准。

       交换反应在模组的纯化学室进行,在那里阴离子交换树脂用它们的氢氧根据离子(OH)来交换溶解盐中的阴离了(如氯离子Cl)。相应地,阳离子交换树脂用它们的氢离子(H)来交换溶解盐中的阳离子(如Na)。在位于模组两端的阳极(+)和阴极(-)之间加一直流电场。电势就使交换到树脂上的离子沿着树脂粒的表面迁移并通过膜进入浓水室。阳极吸引负电离子(如OH,CI)这些离子通过阴离子膜进入相临的浓水流却被阳离子选择膜阻隔,从而留在浓水流中。阴极吸引纯水流中的阳离子(如H,Na)。

        这些离子穿过阳离子选择膜,进入相临的浓水流却被阴离子膜阴隔,从而留在浓水流中。当水流过这两种平行的室时,离子在纯水室被除去并在相临的浓水流中聚积,然后由浓水流将其从模组中带走。在纯水及浓水中离子交换树脂的使用是ElectropupreEDI技术和专利的关键。

       一个重要的现象在纯水室的离子交换树脂中发生。在电势差高的局部区域,电化学反应分解的水产生大量的H和OH。在混床离子交换树脂中局部H和OH的产生使树脂和膜不需要添加化学药品就可以持续再生。

       EDI膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室:待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满,这些树脂位于两个膜之间:只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。 树脂床利用加在室两端的直流电进行连续地再生,电压使进水中的水分子分解成 H+及 OH-,水中的这些离子受相应电极的吸引,穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移,当这些离子透过交换膜进入浓室后, H +和 OH-结合成水。这种 H+和 OH-的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。
      当进水中的 Na+及 CI-等杂质离子吸咐到相应的离子交换树脂上时,这些杂质离子就会发生象普通混床内一样的离子交换反应,并相应地置换出 H+及 OH-。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到 H+及 OH-向交换膜方向的迁移,这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移,因此杂质离子得以集中到浓水室中,然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。

 

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