一 水的(de)分類
在不同的場合,水也有(yǒu)不同的種類與區別,其水質(zhì)也是會有明顯的差別。
1、地下水(shuǐ)與地表水
地下水——有機物(wù)和微生物汙(wū)染較少,而鈣鎂等離子則會溶解的較(jiào)多,硬度較高的水容易結(jié)水(shuǐ)垢;有時鐵/錳(měng)/氟離(lí)子超標,不能滿(mǎn)足生產(chǎn)和生活用水的需求。
地表水——較地下水有機物與微生(shēng)物汙染也較多(duō),如果該地屬於石(shí)灰岩地區,其地表水往(wǎng)往也有較大的(de)硬度,如四(sì)川的德陽(yáng)、綿(mián)陽、廣元、阿壩等地區。
2、硬(yìng)水與(yǔ)軟水(shuǐ)
硬水——水中鈣鎂等金屬(shǔ)離子的(de)總濃度稱(chēng)為硬度,硬水對鍋爐等生產(chǎn)用水影響很大,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。
軟水——即(jí)硬度較小的水。一般是指將水中的鈣鎂等離子的含量降低或去除到一定程度的水。
3、原水與淨水(shuǐ)
原水——通常是指水處理設備的進水,如常用的城市自(zì)來水(國際稱為生活飲(yǐn)用水(shuǐ))/城郊地下水/野外地表水等(děng),常以TDS值(水(shuǐ)中(zhōng)溶解性(xìng)總固體(tǐ)含(hán)量)檢測其水質,中國城市自來(lái)水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經過水處理(lǐ)設施(shī)處理後(hòu)即稱之為淨水。
4、純淨水與蒸餾水
純(chún)淨水(shuǐ)——原水經過反滲(shèn)透和(hé)殺菌裝置(zhì)等成套水處理設施後,除去了原水中(zhōng)絕大部分無機鹽離子、微生物和有機物(wù)雜質,可以直接生飲的純(chún)水。
蒸餾水——以蒸餾方(fāng)式製備的純水,通常不用(yòng)於(yú)飲用。
5、純水和超純水(shuǐ)
純 水——以反滲(shèn)透、蒸(zhēng)餾、離(lí)子交換等方法製備的(de)去離子(zǐ)水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純水——以離子交換、蒸餾、電除鹽等方(fāng)法將純水進一步提純去離(lí)子即得,其TDS值不可測,電(diàn)導率通常10MΩ.cm),其(qí)離子幾(jǐ)乎完全去除。理論上最(zuì)純水電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純(chún)化(huà)水和(hé)注射用水
純化(huà)水——醫藥行業用純水稱之為純化水(shuǐ),電導(dǎo)率(lǜ)通常要(yào)求
注射用水——純化水經多效蒸餾/超濾法再次提純去除熱原後用以配製(zhì)注射劑。
二 水(shuǐ)中雜質
H2O=H++OH-
在(zài)自然(rán)界中,單純由H2O分子構成的純水是不存在的,水中通常含有以下各種雜質:
1、 顆粒物質:水中不溶性的大於10μm的無機和有(yǒu)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(huà)物等。
2、 離子物質:指溶於水後解離為陰、陽離子的物質,水中陰、陽離子的總和稱作(zuò)水的含鹽量。水中鐵(tiě)錳(Fe2+、Mn2+)含量超標(biāo)(>0.3mg/L),應通過錳砂過濾器(qì)或曝氣裝置去除鐵錳離子,否則將會對RO膜形成不可清除(chú)的沉積汙堵。
3、 膠 體:按大(dà)小,膠體是介於離子(zǐ)和顆粒物之(zhī)間的物質,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶有(yǒu)負電荷,易與有機物質(zhì)結合。
4、 有 機 物:物質可(kě)分為有(yǒu)機物和無機物兩大類,碳氫類(lèi)化合物屬(shǔ)有機(jī)物(wù),非碳氫類化合物為無機物。有機物通常可以燃燒,為構成生命的主要物質。天然有(yǒu)機物主要為(wéi)水生生物產生的腐殖酸。近年來,工業廢液、肥料、殺蟲劑等人工合成有機物(wù)對水環境有很大汙染。溶解於水中的(de)有機物質,主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(shuāi)退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶於水,在水中反應後生成某些酸根離子,影(yǐng)響成品水的(de)水質。超純水若敞放於空氣中,水質即迅速下降。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢子等(děng),其尺寸為微米(mǐ)級(jí)。
7、 熱 原(yuán):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——可以生存,其及誘導菌類進入人體血(xuè)液,會導致發熱(rè),高燒甚至死亡,故稱為熱原(又稱為(wéi)內毒素)。注射用(yòng)水和生物細胞(bāo)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(jun1)(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的(de)一種毒素,是細菌細胞(bāo)壁的外部結構由O-特異性側鏈、核心多(duō)糖、類脂A組成。其中核心多糖分為連接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(hán)有(yǒu)庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種特殊的糖類(lèi)分子,而KDO和類脂A具有毒性[1]。這些成分(fèn)性(xìng)質穩定,耐熱(rè)、毒性較外毒(dú)素弱,對組織器官無選擇性[2]。人們已逐漸認識到感染狀態所致的全身炎(yán)性反應(yīng)綜合征(SIRS)以及進一步惡化發展成為(wéi)多器官功能障礙綜合征(MODS)使嚴重感染患者(zhě)走向死亡的主要途徑,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(hé)一係(xì)列宿主炎性細胞如單核細胞、中(zhōng)性(xìng)粘細(xì)胞、內質細胞相互作用,刺激其釋(shì)放腫瘤壞死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞因子。當機體接受大量的內毒素刺激時,將觸發(fā)強力的炎症反應,最終導致敗血性休(xiū)克[3]。
8、 消 毒 劑(jì):原水經自來水(shuǐ)公司(sī)處(chù)理後,水中會留有次氯酸鈉等(děng)消毒劑,餘氯為強氧化
物質對RO膜有相當(dāng)的破壞作用(yòng),故要以活性炭單(dān)元濾除餘(yú)氯。可(kě)以使RO膜產水量(liàng)加大脫鹽率(lǜ)降低。
三.純水製備
膜型號解(jiě)釋:
0844罐 08表示罐的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米; 44表示罐(guàn)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(liàng)體積比(溶液濃度):
1 ppm=1mg/L (百萬分之一濃度)
1 ppb=1μg/L (十(shí)億分之一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電導(dǎo)率
電導率是表示水(shuǐ)中溶解離子導電能力的指標(biāo)。沒有離子(zǐ)的理想純水,不會產生電流。電導率(lǜ)用(yòng)電導率儀測量,其單(dān)位為微西門子/厘米(mǐ)(μs/cm)。電導率也是測量水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)成不同,電導(dǎo)值也不同;但電導的數值隨離子濃度增加而增加。
TDS(溶解(jiě)固(gù)體總量)儀是利(lì)用變換因子將(jiāng)電導率值轉(zhuǎn)換為TDS值。在水(shuǐ)質分析中,可用不同離子(zǐ)對應的不同轉換係數或溶解固體總量(TDS)對(duì)應的單一轉換係數,估算電導率的(de)數值。可用二氧化碳的ppm濃度的(de)平方根乘以0.6求得其電導率;矽離子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線測量的。否則,高(gāo)純水暴露於空氣之中(zhōng),將改變其二氧化碳含量。導致電(diàn)導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和(hé)透(tòu)鹽率
脫鹽率――通過反滲透膜從係統進水中去除可溶性雜質濃度的百(bǎi)分(fèn)比。
脫鹽率=(1-產水(shuǐ)含鹽量/進水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中(zhōng)可溶性雜質透過膜的百分比.。
透鹽率=100%-脫鹽率
回收(shōu)率=(產水量/進水流量)×100%
(1) 反滲(shèn)透法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用(yòng)壓力差為動力的膜分離過濾技術. 當純水和鹽水被理(lǐ)想半透膜隔開,理想半透膜隻允許水通過而(ér)阻止(zhǐ)鹽通過,此時膜純水側的水會自發地通過半透膜流入鹽水一側,這種(zhǒng)現象稱為滲(shèn)透,若在膜的(de)鹽水側施加壓力,那麽水的自發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(mó)的淨流量(liàng)等於零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的壓力大(dà)於滲透壓力時,水的流向就會逆轉,此時,鹽水中的水將流(liú)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(miàn)積小,脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術(shù)是利用壓力差為動力的膜分離過濾技術,源於美國二十世紀六十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(kē)研、醫藥、食品、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(fù)合材料)孔(kǒng)徑小至納米(mǐ)級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌(jun1)、病毒等雜質無(wú)法通過RO膜,從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。
RO膜過濾(lǜ)後的純水電導率 ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三級用水標準。再經(jīng)過原子級(jí)離子交換柱循(xún)環過濾,出水電(diàn)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)。