水的纯化与超纯水制备技术研究

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2018-10-17

天然水中通常含有5种杂质:①电解质,包括带电粒子,常见的阳离子有H+、Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Al3+等;阴离子有F-、Cl-、N03-、HCO3-、SO42-、PO43-、H2PO4-、HSiO3-等。

②有机物质,如:有机酸、农药、烃类、醇类和酯类等。

③颗粒物。

④微生物。

⑤溶解气体,包括:N2、02、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等。

所谓水的纯化,就是要去掉这些杂质。

杂质去的越彻底,水质也就越纯净。 国家标准规定有分析实验室用水的技术指标。 分析实验室用水的技术指标见下表,1水的纯化方法蒸馏法按蒸馏器皿可分为玻璃、石英蒸馏器,金属材质的有铜、不锈钢和铂金蒸馏器等。

按蒸馏次数可分为1次、2次和多次蒸馏法。 此外,为了去掉一些特殊的杂质,还需采取一些特殊的措施。

如预先加入一些高锰酸钾可除去易氧化物;加入少许磷酸可除去三价铁;加入少许不挥发酸可制取无氨水等。

蒸馏水可以满足普通分析实验室的用水要求。

由于很难排除二氧化碳的溶入,水的电阻率很低,达不到MΨ级。

不能满足许多新技术的需要。 离子交换法主要有两种制备方式:(1)复床式,即按阳床—阴床—阳床—阴床—混合床的方式连接并生产去离子水;早期多采用这种方式,便于树脂再生。 (2)混床式(2~5级串联不等),混床去离子的效果好,但再生不方便。

离子交换法可以获得十几MΨ的去离子水。

但有机物无法去掉,TOC和COD值往往比原水还高。 这是因为树脂不好,或是树脂的预处理不彻底,树脂中所含的低聚物、单体、添加剂等没有除尽,或树脂不稳定,不断释放出分解产物。 这一切都将以TOC或COD指标的形式表现出来。

如当自来水的COD值为2mg/L时,经过去离子处理得到的去离子水的COD值常在5~10mg/L之间。 当然,在使用好树脂时会得到好结果。

反渗透法目前是一种应用最广的脱盐技术。

反渗透膜虽在1977年就有了,但其规模化生产和广泛用于脱盐却是近几年的事情。 反渗透膜能去除无机盐、有机物(分子量500)、细菌、热源、病毒、悬浊物(粒径μm)等。

产出水的电阻率能较原水的电阻率升高近10倍。 常用的反渗透膜有:醋酸纤维素膜,聚酰胺膜和聚砜膜等。 膜的孔径为~μm。

反渗透的动力依赖于压力差(10~100大气压)。

去除杂质的能力由膜的性能好坏和进出水比例决定。

进出水的比例一般控制为10:6或10:7左右。

这样杂质的去除率应在95~%之间。 例如,原水的电阻率为Ω·cm(25℃)时,产出水的电阻率约为14KΩ·cm。

这样的水现在大家都管它叫纯净水,也就是市场上出售的饮用纯净水。