一 水的分類
在不同(tóng)的場合,水也有不同的種類(lèi)與區(qū)別,其水質也是會有明顯的差別。
1、地下水(shuǐ)與地表水
地下水——有機物和微生物汙染較少,而鈣鎂等離子(zǐ)則會溶解的較多,硬度較高的水容易結水垢;有(yǒu)時鐵/錳/氟(fú)離子超標,不能滿足生(shēng)產和生活(huó)用水的需求。
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,其地表水(shuǐ)往往也有較大的硬度,如四川(chuān)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(jīn)屬離子的總濃度稱為(wéi)硬度,硬水對鍋爐等(děng)生產用水(shuǐ)影響很大,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(ruǎn)水——即硬度較小的水。一般是指將水中的鈣鎂等離(lí)子的含量降低或去除到一定程(chéng)度的水。
3、原水與(yǔ)淨水
原水——通常是指水處理設備的進(jìn)水,如常用的城市自來水(shuǐ)(國際稱為生活飲用水)/城郊地下水/野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性總固體含量(liàng))檢測其水質,中國城市自來水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經過水處理(lǐ)設施處理後即稱之為(wéi)淨水。
4、純淨水與蒸餾水
純(chún)淨水——原(yuán)水經過反滲(shèn)透和殺菌裝(zhuāng)置等成套(tào)水處理設施後,除去(qù)了原水中絕大部分無機鹽離子、微(wēi)生物和有機物雜質,可以直接生飲的(de)純水。
蒸餾水——以蒸餾方式製備(bèi)的純水,通常不用於飲用。
5、純水和超純水
純 水——以反滲透、蒸(zhēng)餾、離子交(jiāo)換等方法製備的去離子水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純(chún)水——以離子交(jiāo)換、蒸餾、電除鹽等方法將純水進一(yī)步提純(chún)去離子即得,其TDS值(zhí)不可測,電導率通常10MΩ.cm),其離子幾乎完全去除。理論上最純(chún)水(shuǐ)電(diàn)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(chēng)之為(wéi)純化(huà)水,電導率通常要求(qiú)
注射用水(shuǐ)——純化水經多效蒸餾/超濾法再次提純(chún)去除熱(rè)原(yuán)後用以配製注射劑。
二(èr) 水中(zhōng)雜(zá)質
H2O=H++OH-
在自然界中,單純由H2O分子構(gòu)成的純水是不存在的,水中通常含有(yǒu)以下各種雜質:
1、 顆粒物質:水(shuǐ)中(zhōng)不(bú)溶性的大於10μm的無(wú)機和有機雜質(其中大於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(děng)。
2、 離子物質:指溶於水後解(jiě)離為陰、陽離子的物質,水(shuǐ)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),應通過錳砂過濾器或曝氣裝置去除鐵錳離子,否則(zé)將會(huì)對RO膜形成不可清除的沉(chén)積汙堵。
3、 膠 體:按大小,膠體(tǐ)是介於離子和顆粒物之間的物質,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶(dài)有負電荷,易與有機物質結合。
4、 有(yǒu) 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,非碳氫類化合物為無機物。有機(jī)物通(tōng)常可(kě)以燃燒,為構成生命(mìng)的主要物質。天然有機物主要(yào)為水生生物產生的(de)腐殖酸。近年來,工業廢液、肥料、殺蟲劑等人工合成有機物對(duì)水環境有(yǒu)很大汙染。溶解於水中的有機物質,主要是多功能團(tuán)芳香族類的大分子弱性有(yǒu)機(jī)酸,易吸附在RO膜濾(lǜ)層而導致RO膜性能的(de)衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶於水,在(zài)水中反應後生成某些酸根離子,影響(xiǎng)成品水(shuǐ)的水質。超純水若敞放於空氣中,水質即(jí)迅速下降。
6、 微 生 物(wù):細菌、病毒(dú)、孢子等,其尺(chǐ)寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養(yǎng)環境之水體,但仍有少(shǎo)量(liàng)細菌——革蘭陰性類(lèi)細(xì)菌——可以生存,其及誘導菌類進入人體血液,會導致發熱,高燒(shāo)甚至死亡(wáng),故(gù)稱為熱原(又稱為內毒素)。注射(shè)用水和生物細胞(bāo)類實驗(yàn)用水要求必須去(qù)除熱(rè)源。
注:內毒素(Endotoxin),又(yòu)名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革蘭氏陰(yīn)性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一種毒素,是細(xì)菌細胞壁的外部結構由O-特異性側鏈、核心多糖、類脂A組成。其中核心多糖分為連接O-特異鏈的外核部(bù)分和連接(jiē)類脂A的內核部分,內核部(bù)分含有庚糖的2-酮基-3-脫(tuō)氧辛酸(KDO)兩種特殊的糖類分子,而KDO和類脂A具有毒性[1]。這些(xiē)成分性質穩定,耐熱、毒性較外毒素(sù)弱,對組織(zhī)器官(guān)無(wú)選擇性[2]。人們已逐漸認(rèn)識到(dào)感染(rǎn)狀態所(suǒ)致的全(quán)身(shēn)炎性反應綜合征(SIRS)以及進一步惡化發(fā)展(zhǎn)成為多(duō)器官功能障礙綜合征(MODS)使嚴重感(gǎn)染患者(zhě)走向死(sǐ)亡的主要途徑,而該惡性進展的關鍵啟動(dòng)因子即為內毒素[4]。內毒(dú)素可直接和一係列宿主炎性細(xì)胞如單(dān)核細胞、中性(xìng)粘細胞、內質細胞相互作用,刺激其(qí)釋放腫瘤壞死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞因子(zǐ)。當機體接受大量的內(nèi)毒素刺激(jī)時,將觸發強力的(de)炎症反應,最終導致敗血性休克[3]。
8、 消 毒 劑:原水經自來水公司處理後,水中會留(liú)有次氯酸鈉等消毒劑(jì),餘氯(lǜ)為強氧化
物質對RO膜有相當的破壞作用,故要以活性炭單元濾除餘(yú)氯。可以使RO膜產水量加大脫鹽率降(jiàng)低。
三.純水製(zhì)備
膜型(xíng)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(dù)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=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(nóng)度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電導率(lǜ)
電導率是表示(shì)水中溶解離子(zǐ)導電能力(lì)的指標。沒(méi)有離子的理想純水,不會產(chǎn)生電流。電導率(lǜ)用電導率儀(yí)測量,其(qí)單位為微西門子/厘米(μs/cm)。電導率也是測量水中離子濃度的簡便方法,但(dàn)不能精確反映離子種類。離(lí)子構成(chéng)不(bú)同,電(diàn)導值也不同;但電導的數值隨離子濃度增加(jiā)而增加。
TDS(溶解固體總量)儀是利用變換(huàn)因子將電導率值轉換為(wéi)TDS值。在水質分析中,可用不同離子對應(yīng)的不同轉換係數或溶解固體總(zǒng)量(TDS)對應的單(dān)一轉換係數,估算電導率的數值。可(kě)用二氧化碳的ppm濃度的平方(fāng)根乘以0.6求(qiú)得其電導率;矽離子對電導率變化不產生影響。RO高(gāo)純水最精確的電導率數值(zhí)是在線測量的。否則,高純水暴露於空氣之中,將改變其二氧化碳含量。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(xì)統進水中(zhōng)去除可溶性雜質濃度的百分比。
脫鹽率=(1-產水含鹽量/進水含鹽量)×100%
透鹽率(lǜ)――進水中可溶性雜質透(tòu)過膜(mó)的百分比.。
透鹽率=100%-脫鹽率(lǜ)
回收率=(產水量/進水流量(liàng))×100%
(1) 反滲透法(fǎ):
RO(Reverse Osmosis)反(fǎn)滲透技(jì)術是利用(yòng)壓力差為動力的膜分離過濾技術. 當純水和鹽水被理想半透(tòu)膜隔開,理想半透膜隻允許水通過而阻止鹽通過,此時膜純水側的水會自發地通過半透膜(mó)流入鹽水一側,這種現象稱為滲透(tòu),若在(zài)膜的鹽水側施加壓力,那麽(me)水的自發流動將(jiāng)受(shòu)到抑製而減(jiǎn)慢,當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的(de)淨流量等於零,這個(gè)壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就(jiù)會逆轉,此時,鹽(yán)水中的水將流入純水側,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(gāo),原水利(lì)用率高(gāo)。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力(lì)差為動力的(de)膜分離過濾技術(shù),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(wéi)民用,目前已廣泛運用於(yú)科研、醫(yī)藥、食(shí)品、飲料、海水淡化等領域。
RO反滲透膜(材質為(wéi)芳香族聚酰胺複合材料)孔徑小至納(nà)米級(1納米(mǐ)=10-9米),在一定的壓力下,H2O分(fèn)子可以通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜(zá)質無法通過RO膜,從而使(shǐ)可以透(tòu)過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分(fèn)開來。
RO膜(mó)過濾後的純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三(sān)級用水標準。再(zài)經過原子級離子交換柱循環(huán)過濾,出水電阻率可以達到18.2M .cm,超過國家實驗室一級用水標(biāo)準(GB682—92)。