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【原创】给力第二季——纯水的纯化技术及一些注意事项

给力芬

2011/04/21

私聊

综合仪器采购

给力第二季——纯水的纯化技术及一些注意事项

书接上回，接下来我们说下纯水的纯化技术

蒸馏

现在我们一些企业可能还在用蒸馏水器来制纯水，论坛上也有朋友对蒸馏水和纯水做了下对比，我们就先说下蒸馏。蒸馏法是通过改变水的形态——从液态到气态再回到液态，将水合污染物分离。每一个转换过程都为纯水与污染物的分离提供了机会。理论上，除蒸汽压力与水接近的物质和共沸化合物，蒸馏法能去除所有种类的水中污染物。

用未经处理的饮用水作为实验室蒸馏水器进水，可能会生产出含水合物的纯水，特别是絮凝物存在的情况下，因此实验室蒸馏水器应该使用预纯化过的水，如RO水或离子交换水作为进水。依据蒸馏水器的不同设计，蒸馏水的电阻率大约能达到1 MΩ.cm，因为空气中的CO₂会融入蒸馏水中会迅速降低其电阻率。新鲜蒸馏水是无菌的，但如果保存不当，一段时间就不再是无菌的了。

预处理

活性炭通常用于预处理系统以去除进水中的氯和氯胺，防止它们破坏过滤膜和离子交换树脂。用于水处理的活性炭通常孔径范围在500-1000nm之间。活性炭会与其重量2-4倍的氯发生化学反应。这个反应很迅速，少量活性碳就可以去除水中的氯。碳对氯胺的降解是一个产生氨、氮和氯化物的相对缓慢的催化过程，需要大量碳的参与。

主要纯化技术

反渗透（RO）

反渗透（RO）膜通常用于滤除直径小于1nm的污染物，典型的反渗透可以滤掉水中90%的离子污染物，大部分有机污染物和几乎全部微粒污染物。反渗透过程中，进水在一定压力下，（通常为4-15bar，60-220psi），从RO膜的进水面以切向流的方式被泵入。RO膜一般是很薄的聚酰胺膜，它在较宽的ph范围内很稳定，但可能会被氧化剂，如市政供水中的氯所破坏。用于进水预处理的微孔深层过滤器和活性炭过滤柱，通常用于保护RO膜不被大型颗粒、重金属和游离氯破坏。进水一般由15%-25%生成反渗透水，截留在膜上游得是浓水，含有大部分盐、有机物和几乎全部颗粒。反渗透水量和进水量的体积比叫产水率。

离子交换

离子交换树脂床能通过与H+和OH+的离子交换，从水中有效去除离子。离子交换树脂是直径小于1mm的多孔小球，由交联的含有大量功能强大的离子交换点的不溶性聚合物制成。水中的离子依据他们的相对电荷密度（单位水合物体积中的电荷量）竞争离子交换树脂的交换点而被树脂吸附。树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两种。

离子交换树脂床放在小型滤柱或大型滤筒中使用，一般使用一段时间后就要更换，此时阴阳离子交换集团已经替换了树脂中大部分H+和OH+的活性点。滤筒可直接注入饮用水生成所需的纯水，当他们耗尽以后可返回再生中心再生或被废弃。通过将RO膜设置在离子交换之前的方式，可得到更纯的水质并延长填料的使用寿命，该方法经常用于生产高纯度超纯水的实验室纯水系统中，这种方式也可避免离子交换树脂被大的有机物分子堵塞，这会降低其交换能力。

电渗析（EDI）

电渗析（EDI）是一项结合了离子交换树脂和离子选择性通透膜，并结合直流电去除水中离子化杂质的技术。该项技术的发展客服了离子交换树脂的局限性，特别是离子交换柱耗竭时离子杂质的释放及重填或再生离子交换柱的工作。

水通过一个或多个在阳离子或阴离子选择膜之间填满离子交换树脂的管腔，在电场的作用下，离子在离子交换树脂间向管腔的两侧移动并进入另外的管腔，这个过程也会电解产生维持树脂处于再生状态所需的H和OH。流向两侧独立管腔的离子被水冲刷掉。在EDI系统中的离子交换树脂可以连续不断地再生，所以在这种方式下运转的离子交换树脂不会像典型的离子交换树脂那样被耗尽，EDI中的离子交换树脂通常较少但理论上可以长期服务于系统。用于EDI系统中树脂的放置方法可以是阴阳离子树脂放置在不同的管腔内，也可以在单一管腔内分层放置或混合后填装。

微滤器

纯水中的微滤器对水中颗粒物和微生物进行物理性拦截。膜滤器有较一致的分子结构，截留所有大于其表面孔径的颗粒。膜滤器（0.05-0.20um）通常被放置在尽可能接近出水点的地方来捕获微生物和细颗粒，所截留的颗粒物包括微生物或其代谢物和可溶性物质。一般来说微滤膜在水纯化系统中是不可或缺的，除非系统中已有超滤组件。

超滤

超滤（UF）是一个过滤术语，指能去除如蛋白质大小的颗粒的过滤器。膜孔径通常在1-50nm之间，中空纤维结构的超滤膜通常有较高的滤过速率。超滤膜通常安装在靠近纯水仪出水口的位置以降低微生物和有机大分子，包括核酸酶和内毒素的浓度。超滤必须定期清洗和更换以保持其效能。超滤可以以传统的方式安装，所有水流径直穿透滤膜，或者以更佳的方式——切向流方式，一部分进水平行流过膜表面带走污染物以减少其对膜表面的堵塞。对于保障超纯水在颗粒、细菌和热源含量等各项指标上保持稳定的高质量，超滤法是一项出色的技术。

通气口滤器

疏水滤器一般适合作为水箱通气口滤器以阻挡微细颗粒，包括细菌进入水箱。通过结合吸附介质和过滤介质两种材料，复合通气口滤器同时能使水箱中的CO2和有机污染物水平保持最低。为维持其功效，定期更换很必要。

紫外灯

紫外灯通常作为杀菌装置分解和光氧化有机污染物使其极化或离子化，便于离子交换柱将其吸附去除。实验室纯水系统的紫外光源为低压汞灯。254nm波长的射线具备最强的杀菌能力，能破坏DNA和RNA聚合酶，只需低量就可阻止细菌的复制，较高剂量时由杀菌作用。UV灯组件和UV灯本身的设计应提供足够的UV剂量以避免活菌的滋生并抑制微生物生长。较短波长（185nm）的射线对有机物有非常好的氧化作用。UV将大的有机物分子裂变为较小的离子化合物，并被后置的离子交换柱纯化去除。通过第一个离子交换柱对有机离子的去除，优化了UV的效能。185nm波长的UV射线是高效氧化剂，也是生产低含量有机污染物的超纯水的重要组件。

一些注意事项

1. 如果储存状态的纯水是不循环的，则应使存水量最少并尽快使用完以避免水质下降和细菌滋长。

2. 如果要使纯水保持保持在较低的微生物含量，必须使纯水经过包括纯化手段（如离子交换柱、UV灯）和储水箱在内的循环通路，并保持循环。储水箱应密封并配备滤菌器或呼吸口空气滤器以防止空气中污染物进入水箱。

3. 为防止湿管道内生物膜的形成应定期消毒。可以使用释放氯的药片、过氧醋酸或过氧化氢进行消毒处理。

4. 为抑制藻类生长，应避免使用半透明的水箱和管路，并避免将储水箱安装在阳光直射或靠近热源的位置。

5. 很多以自来水为进水的反渗透的额定工作压力是60psi(4bar)，如果进水压力过低，RO产成水的流速和水的纯度将会降低。

6. 系统断电停止运行一段时间，比如周末后，至少应把5升纯水排掉再接水，特别是进行高敏感度实验时。

7. 在有反渗透膜的纯化系统中，如果饮用水进水口开放，不要关闭反渗透系统的产成水或浓水出口。如果产成水出口受阻，会出现反压并可能导致反渗透破裂，这会引起膜失效。同样，在正常工作时浓水出口也应该保持通畅，否则容易造成沉淀和污垢淤积在膜表面。

8. 对敏感度很高的分析技术来说，取样器应在使用前用超纯水冲洗。当要求有机物的含量极低时，建议使用玻璃容器；并且它业可能需要特殊预处理。

附件：

水机基本原理模块.rar

分
该帖子已被版主-老兵加5积分，加2经验;加分理由:很有用的资料，谢谢分享。