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一. 天然水中通常含有五種雜質(zhì):
1.電解質(zhì)，包括帶電粒子，常見(jiàn)的陽(yáng)離子有H 、Na 、K 、NH4 、、Mg2 、Ca2 、Fe3 、Cu2 、Mn2 、Al3 等；陰離子有F-、Cl-、NO3-、HCO3-、SO42-、PO43-、H2PO4-、HSiO3-等；
2.有機(jī)物質(zhì)，如:有機(jī)酸、農(nóng)藥、烴類、醇類和酯類等；
3.顆粒物；
4.微生物；
5.溶解氣體，包括：N2、O2、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等；所謂水的純化，就是要去掉這些雜質(zhì)。雜質(zhì)去的越徹底，水質(zhì)也就越純凈。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):有飲用純凈水(GB17323)、分析實(shí)驗(yàn)室用水[2](GB6682—92)和電子級(jí)水[3](GB/T11446.1-1997)的技術(shù)指標(biāo)。
二、水的純化方法
1.蒸餾法，按蒸餾器皿可分為玻璃、石英蒸餾器，金屬材質(zhì)的有銅、不銹鋼和白金蒸餾器等。按蒸餾次數(shù)可分為一次、二次和多次蒸餾法。此外，為了去掉一些特出的雜質(zhì)，還需采取一些特殊的措施。例如預(yù)先加入一些高錳酸鉀可除去易氧化物；加入少許磷酸可除去三價(jià)鐵；加入少許不揮發(fā)酸可制取無(wú)氨水等。蒸餾水可以滿足普通分析實(shí)驗(yàn)室的用水要求。由于很難排除二氧化碳的溶入。所以水的電阻率是很低的，達(dá)不到MΩ級(jí)。不能滿足許多新技術(shù)的需要。
2.離子交換法，主要有兩種制備方式： A. 復(fù)床式，即按陽(yáng)床—陰床—陽(yáng)床—陰床—混合床的方式連接并生產(chǎn)去離子水；早期多采用這種方式，便于樹(shù)脂再生。 B. 混床式(2-5級(jí)串聯(lián)不等)，混床去離子的效果好。但再生不方便。 離子交換法可以獲得十幾MΩ的去離子水。但有機(jī)物無(wú)法去掉，TOC和COD值往往比原水還高。這是因?yàn)闃?shù)脂不好，或是樹(shù)脂的預(yù)處理不徹底，樹(shù)脂中所含的低聚物、單體、添加劑等沒(méi)有除盡，或樹(shù)脂不穩(wěn)定，不斷地釋放出分解產(chǎn)物。這一切都將以TOC或COD指標(biāo)的形式表現(xiàn)出來(lái)。例如，當(dāng)自來(lái)水的COD值為2mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)去離子處理得到的去離子水的COD值常在5-10mg/L之間。
當(dāng)然，在使用好樹(shù)脂時(shí)會(huì)得到好結(jié)果，否則就無(wú)法制備超純水了。 結(jié)垢是影響鍋爐壽命的主要因素，因此鍋爐對(duì)水質(zhì)的要求比較高。低壓和中壓鍋爐對(duì)水質(zhì)要求稍低而高壓鍋爐對(duì)水質(zhì)要求非常高。凡能導(dǎo)致鍋爐、給水系統(tǒng)及其他熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢及引起汽水共騰現(xiàn)象，使離子交換樹(shù)脂中毒的雜質(zhì)如溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵以及余氯等都應(yīng)大部分或全部除去。在鍋爐水處理中，鍋爐補(bǔ)充水的離子交換水處理是最基本和最重要的水處理方法，但離子交換樹(shù)脂失效后必須加堿或加酸進(jìn)行還原，要產(chǎn)生大量的酸堿廢水，直接外排不但污染環(huán)境，而且費(fèi)用高昂。
3.電滲析法，產(chǎn)生于1950年[4]，由于其能耗低，常作為離子交換法的前處理步驟。它在外加直流電場(chǎng)作用下，利用陰陽(yáng)離子交換膜分別選擇性的允許陰陽(yáng)離子透過(guò)，使一部分離子透過(guò)離子交換膜遷移到另一部分水中去，從而使一部分水純化，另一部分水濃縮。這就是電滲析的原理。電滲析是常用的脫鹽技術(shù)之一。產(chǎn)出水的純度能滿足一寫(xiě)工業(yè)用水的需要。例如，用電阻率為1.6KΩ·cm(25°C)的原水可以獲得1.03MΩ·cm(25°C)的產(chǎn)出水。換言之，原水的總硬度為77mg/L時(shí)產(chǎn)出水的總硬度則為∽10mg/L. 4.反滲透法[5]，目前它是一種應(yīng)用最廣的脫鹽技術(shù)。反滲透膜雖在1977年就有了，但其規(guī)模化生產(chǎn)和廣泛用于脫鹽卻是近幾年的事情。反滲透膜能去除無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物(分子量>500)、細(xì)菌、熱源、病毒、懸濁物(粒徑>0.1μm)等。產(chǎn)出水的電阻率能較原水的電阻率升高近10倍。
常用的反滲透膜有：醋酸纖維素膜，聚酰胺膜和聚砜膜等。膜的孔徑為0.0001-0.001μm.反滲透的動(dòng)力依賴于壓力差(10-100大氣壓)。去除雜質(zhì)的能力由膜的性能好壞和進(jìn)出水比例決定。進(jìn)出水的比例一般控制為10：6或10：7左右。這樣雜質(zhì)的去除率應(yīng)在95-99.7%之間。例如，原水的電阻率為1.6 KΩ·cm(25°C)時(shí)，產(chǎn)出水的電阻率約為14 KΩ·cm.這樣的水現(xiàn)在大家都管它叫純凈水，也就是市場(chǎng)上出售的飲用純凈水。
三.制備超純水的方法
傳統(tǒng)的純水方法不能制備出超純水，化學(xué)意義上純水(液態(tài)的H2O)的理論電導(dǎo)率為18.3ΜΩ·cm.人們生產(chǎn)的純水是達(dá)不道理論值的，但18ΜΩ·cm似乎是可以達(dá)到的，對(duì)于這種水，有的稱為高純水有的稱為超純水，目前還沒(méi)有系統(tǒng)的定義。也沒(méi)有劃分等級(jí)界限，從商業(yè)觀點(diǎn)看叫超純水似乎比高純水更好聽(tīng)一些。筆者以為還是看電導(dǎo)率指標(biāo)更準(zhǔn)確一些。 現(xiàn)在制備超純水的方法是將各種純化水的新技術(shù)科學(xué)地結(jié)合起來(lái)，不僅能生產(chǎn)超純水。而且變得非常容易。自來(lái)水進(jìn)去超純水出來(lái)，非常方便。而且使用壽命也越來(lái)越長(zhǎng)。
超純水器制備超純水的原理和步驟大體如下：
1.原水：可用自來(lái)水或普通蒸餾水或普通去離子水作原水。
2.機(jī)械過(guò)濾：通過(guò)砂芯濾板和纖維柱濾除機(jī)械雜質(zhì)，如鐵銹和其他懸浮物等。
3.活性炭過(guò)濾：活性炭是廣譜吸附劑，可吸附氣體成分，如水中的余氯等；吸附細(xì)菌和某些過(guò)渡金屬等。氯氣能損害反滲透膜，因此應(yīng)力求除盡。
4.反滲透膜過(guò)濾：可濾除95%以上的電解質(zhì)和大分子化合物，包括膠體微粒和病毒等。由于絕大多數(shù)離子的去除，使離子交換柱的使用壽命大大延長(zhǎng)。
5.紫外線消解：借助于短波(180nm-254nm)紫外線照射分解水中的不易被活性炭吸附的小有機(jī)化合物，如甲醇、乙醇等，使其轉(zhuǎn)變成CO2和水，以降低TOC的指標(biāo)。
6.離子交換單元：已知混合離子交換床是除去水中離子的決定性手段。借助于多級(jí)混床獲得超純水也并不困難。但水的TOC指標(biāo)主要來(lái)自樹(shù)脂床。因此，高質(zhì)量的離子交換樹(shù)脂就成為成敗的關(guān)鍵。所謂高質(zhì)量的樹(shù)脂，就是化學(xué)穩(wěn)定性特別好，不分解，不含低聚物、單體和添加劑等的樹(shù)脂。所謂“核工業(yè)級(jí)樹(shù)脂”大概就屬于這一類樹(shù)脂。對(duì)樹(shù)脂的要求是質(zhì)量越高越好。可惜國(guó)內(nèi)很少有人在這方面下工夫。滿足于生產(chǎn)大路貨。
7.0.2μm濾膜過(guò)濾，以除去水中的顆粒物到每毫升1個(gè)(小于0.2μm的).經(jīng)過(guò)上述各步驟處理后生產(chǎn)出來(lái)的水就是超純水了。應(yīng)能滿足各種儀器分析，高純分析，痕量分析等的要求，接近或達(dá)到電子級(jí)水的要求。
四.特殊的純水：
1.火力發(fā)電廠需要無(wú)硅的純水，而硅在水中常常以水合二氧化硅(SiO2·H2O)的形式存在，屬于非離子態(tài)，很難去掉。但是，水合二氧化硅也有微小的電離度，借助于加長(zhǎng)離子交換床的長(zhǎng)度，或在混合離子交換床中反復(fù)循環(huán)，仍然可以獲得無(wú)硅的超純水。用玻璃或石英蒸餾器是無(wú)法獲得無(wú)硅水的，因?yàn)槿萜骱琛?/div>
2.沒(méi)有熱源(即內(nèi)毒素)的純水，注射針劑用水要求沒(méi)有熱源。以免引起過(guò)敏反應(yīng)。目前除去熱源的最好的方法還是蒸餾法。也有除熱源的吸附柱子。
3.無(wú)氨的純水，制取方法有二，其一蒸餾法，在水中預(yù)先加入不揮發(fā)酸，可以固定銨鹽在原水中。其二是將純水再過(guò)一次陽(yáng)離子交換床過(guò)濾。需要說(shuō)明的是，陰離子交換樹(shù)脂有分解產(chǎn)生微量氨的可能，用混床去氨是不合適的。
4.無(wú)鐵的水，已知鐵是無(wú)處不在的，F(xiàn)eCl3的反對(duì)沸點(diǎn)僅為315℃，因此，很難用蒸餾法出去鐵離子。如在原水中加入1滴磷酸則可達(dá)到此目的。當(dāng)然，有了超純水器也就不用這樣除鐵了。
五.從純水的電導(dǎo)率估算水中離子的濃度水平： 超純水的離子濃度極低，許多分析方法的靈敏度達(dá)不到。一般用戶更是缺乏特殊的檢測(cè)手段。
例如:電阻率為15MΩ的水，其鈉，氯和硫酸根離子的總濃度為5.4μg/L，這樣的雜質(zhì)水平，應(yīng)能滿足各種痕量分析和高純分析的要求.不必心存疑慮.在這種情況下也不要去測(cè)pH值，因?yàn)榧词谷侩x子都是H ，也無(wú)法改變1個(gè)pH單位.不要庸人自擾。除非是電導(dǎo)儀或pH計(jì)出了毛病，才會(huì)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)。正如在實(shí)驗(yàn)室用水的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6682-92)中指出的，對(duì)一、二級(jí)水不主張測(cè)量pH一樣，超純水就更難準(zhǔn)確測(cè)量了。 六、應(yīng)用 (一).中央空調(diào)水處理中央空調(diào)水處理 隨著賓館、高檔寫(xiě)字樓的不斷涌現(xiàn)，中央空調(diào)循環(huán)水處理問(wèn)題日益迫水切。有些大樓由于物業(yè)管理人員對(duì)中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)的維護(hù)缺乏經(jīng)驗(yàn)，空調(diào)使用幾年后出現(xiàn)水垢，嚴(yán)重影響正常的供冷供熱。更有甚者，出現(xiàn)循環(huán)管道爛穿的事故，不得不敲掉裝潢管道，更換管路，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
編輯：songjiajie2010
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