一 水的分類
在(zài)不同的場合,水也有不同的種(zhǒng)類與區別,其水質(zhì)也是(shì)會有明顯的差別。
1、地下(xià)水與地表水
地下水——有機物和微生(shēng)物汙染較少,而鈣鎂等離子則(zé)會溶解的較多,硬度較高的水容(róng)易結水垢;有時鐵/錳/氟離子超標,不(bú)能滿足生產和生活用水的需(xū)求。
地表水——較地下水有機物與(yǔ)微生(shēng)物汙染也較多,如果該(gāi)地屬於石灰岩(yán)地區,其地(dì)表(biǎo)水(shuǐ)往往也有較大的硬度,如四川的德陽、綿陽、廣元、阿壩(bà)等地區。
2、硬水(shuǐ)與軟水
硬水——水中鈣鎂等金屬離(lí)子(zǐ)的總濃度稱(chēng)為硬度,硬水對鍋爐等生(shēng)產(chǎn)用水影響(xiǎng)很大,應對其進行(háng)軟化/脫鹽處理(lǐ)。硬度大於200mg/L的通(tōng)常就稱(chēng)之為硬水。
軟水——即硬度較小的水。一(yī)般是指將水中的鈣鎂(měi)等離子的含量降低或去除到一定程度的水。
3、原水與淨水
原水——通常是指水處理設備的(de)進水(shuǐ),如常用的城市自來水(國際稱為生活飲用水(shuǐ))/城郊地下水/野外地表水等,常以(yǐ)TDS值(水(shuǐ)中溶解性總固體含(hán)量)檢測(cè)其水質,中國城市自來水TDS值通(tōng)常為100~400ppm。
淨水——原水經過水(shuǐ)處(chù)理(lǐ)設施處理後即稱之為淨水。
4、純淨水與蒸餾水
純淨水——原水經過反滲(shèn)透和殺菌裝置等成套水處理設施後(hòu),除去了(le)原水中絕大部分無機鹽離子、微生物和有(yǒu)機(jī)物雜(zá)質(zhì),可以直接生飲的純水。
蒸餾水——以蒸餾方式製備的純水,通常(cháng)不用於飲用。
5、純水和超純水(shuǐ)
純 水(shuǐ)——以反滲(shèn)透、蒸餾、離子交換(huàn)等方法製備的去離子(zǐ)水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純水——以離子(zǐ)交換、蒸餾、電除鹽等方法將(jiāng)純水進一步(bù)提純去離子即(jí)得,其(qí)TDS值不可測(cè),電導率通常(cháng)10MΩ.cm),其離子幾乎完全去除。理論上最純水電阻值(zhí)為18.25 MΩ.cm。
6、純化水和注射用水
純化水(shuǐ)——醫藥行業用純水稱之(zhī)為純化(huà)水,電導率通常要求
注射用水(shuǐ)——純化水經多(duō)效蒸餾/超濾法再次提純去除熱原後用以(yǐ)配製(zhì)注射劑。
二 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然界中(zhōng),單純(chún)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(bú)溶性的大於10μm的無機和有機雜(zá)質(其中大(dà)於40μm的肉眼(yǎn)可見),如自來水中常有的泥沙、金屬氧(yǎng)化物或氫氧化物等。
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(qì)裝置去除鐵錳離子,否則將(jiāng)會(huì)對RO膜形成不(bú)可清除的沉(chén)積汙堵。
3、 膠(jiāo) 體:按大小,膠體是介於離子和顆(kē)粒物之間的物質,其(qí)尺寸(cùn)在0.1μm~0.01μm,通常帶有負(fù)電荷,易與有機物質結合。
4、 有 機 物:物質(zhì)可分(fèn)為有機物和無機物兩大類,碳氫類化合物屬有(yǒu)機物,非碳氫類化合物為無(wú)機物。有機物通常可以燃(rán)燒,為構成生命的主要物質。天然有機物主要為水生生物產生的(de)腐殖酸。近年來,工業(yè)廢液、肥料、殺蟲(chóng)劑(jì)等人(rén)工合成有機物對水(shuǐ)環境有很大汙(wū)染(rǎn)。溶解於水中的(de)有機物質,主要(yào)是多功能團芳香族(zú)類的(de)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(chéng)某些酸根離(lí)子,影響成品水(shuǐ)的水質。超純水若敞放於空氣中,水質即(jí)迅速下降(jiàng)。
6、 微 生 物:細菌、病毒、孢子等,其尺寸為微米級。
7、 熱 原:純水屬極低營養環境之水(shuǐ)體(tǐ),但仍有少(shǎo)量細菌——革蘭陰(yīn)性類細菌——可以生存(cún),其及誘導菌類進入人體血液(yè),會導致(zhì)發熱,高燒甚至死(sǐ)亡,故稱為熱原(又稱(chēng)為內毒素)。注射用水和生(shēng)物細胞類實驗用水要求必須(xū)去除(chú)熱源。
注:內毒素(Endotoxin),又名(míng)脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主(zhǔ)要是革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的(de)一種毒素,是細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(zhōng)核心多糖分為連接O-特異鏈的外核部(bù)分和(hé)連接類脂(zhī)A的內核部分,內核部分含(hán)有庚糖的2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種特殊的糖類分子(zǐ),而(ér)KDO和類脂A具有毒性[1]。這些成分性質穩定,耐熱、毒性較外毒素弱(ruò),對(duì)組織器官無選擇性[2]。人們已逐漸認識到感染狀態(tài)所致的全身炎性反應綜合征(SIRS)以及進一步惡化發展成為多器官功能障礙綜合征(MODS)使嚴重感染患者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(dú)素[4]。內(nèi)毒素可直接和一(yī)係列宿主炎性細(xì)胞(bāo)如單核細胞、中性粘細胞、內質細(xì)胞相互作用,刺激其(qí)釋放腫瘤壞死(sǐ)因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞因子。當機體(tǐ)接受大量的內毒素刺激時,將觸(chù)發強力的炎症反應,最(zuì)終導致敗血性休(xiū)克[3]。
8、 消(xiāo) 毒 劑:原水經自來水公司處理後,水(shuǐ)中會留有次氯酸(suān)鈉等消(xiāo)毒劑,餘氯為強氧化
物質對RO膜(mó)有相當的破壞作用,故要以活性炭單(dān)元濾除餘氯。可以使RO膜產水量加大脫(tuō)鹽率降低。
三.純水製備
膜(mó)型號解釋:
0844罐 08表示罐的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米; 44表示罐的(de)高度(dù)44*2.54=111.76 厘(lí)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(wàn)分之一濃度)
1 ppb=1μg/L (十億分之一濃度(dù))
1 ppt=1 ng/L (萬億分之(zhī)一濃度)
電導率
電導率是表示水中溶解離子導(dǎo)電能力的指標。沒有離子的理想純水,不會產(chǎn)生電流。電導(dǎo)率(lǜ)用電導率儀測量,其單位為微西門子(zǐ)/厘米(μs/cm)。電導率也是(shì)測量水中離子濃度的簡便方(fāng)法,但不能精確反映離子種類。離子構成不同,電導值也不同;但電導的數值隨離子濃度增加而增加。
TDS(溶解固體(tǐ)總量(liàng))儀是利用變換因子將(jiāng)電導(dǎo)率值轉換為TDS值。在水質分析中,可用不同離子對應的不(bú)同轉換係數或溶解固體總量(TDS)對應的單(dān)一(yī)轉換係數,估算電導率的(de)數值。可(kě)用二氧化碳的ppm濃度的平方根乘以0.6求得其電導率(lǜ);矽離子對電導率變(biàn)化不(bú)產生影響。RO高純水(shuǐ)最精確的電導率數值是在(zài)線測(cè)量的。否則,高純水暴露於空氣之中,將改變其二氧化碳含(hán)量(liàng)。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和(hé)透鹽率(lǜ)
脫鹽(yán)率――通過反滲透膜從係統進(jìn)水中去除可(kě)溶性雜質濃(nóng)度的百分比。
脫鹽率=(1-產水(shuǐ)含鹽量(liàng)/進水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性雜(zá)質透過膜的百分比.。
透鹽率=100%-脫鹽率
回收率=(產水量/進水流量)×100%
(1) 反滲透法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技(jì)術是利用壓力差為(wéi)動(dòng)力(lì)的膜分離(lí)過濾技術. 當純水和鹽水被理想半(bàn)透膜(mó)隔開,理想(xiǎng)半透膜隻允許水通過而阻止鹽通(tōng)過,此時膜純水側的水會(huì)自(zì)發地通過半透膜流入鹽水一側,這種現象稱(chēng)為滲透,若在膜的鹽(yán)水側施加壓力(lì),那麽水的(de)自發(fā)流動將(jiāng)受到抑製而減慢,當施加的壓力達到某一數值時,水通過(guò)膜的淨流量等(děng)於零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就會逆轉,此(cǐ)時,鹽水中的水將流(liú)入純水側,上述現象就是(shì)水的(de)反滲透(RO)處理的基本原理(lǐ)。
占地麵積小(xiǎo),脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用(yòng)壓力差為動力(lì)的膜分離過濾技術,源於美國二十世(shì)紀六十年代宇航科技的(de)研究,後(hòu)逐漸轉化為民用,目前已廣泛運用於科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化等領域。
RO反滲透膜(材質(zhì)為芳香族聚酰胺複(fù)合(hé)材料)孔徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定(dìng)的壓力下,H2O分子可以通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金(jīn)屬離子、有(yǒu)機物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質無法通過RO膜,從而使(shǐ)可(kě)以透過(guò)的純水和無法透過的濃縮(suō)水(shuǐ)嚴格區分開來。
RO膜過濾後的純水電導率(lǜ) ≤5 μs/cm, 符合國家實驗室三級用水標準。再經過原子級離子交換柱循環過濾(lǜ),出水(shuǐ)電阻率可以達到18.2M .cm,超過國家實驗(yàn)室一級用水標準(GB682—92)。