聯係亚洲线精品一区二区三区八戒
電話:
021-66126658
021-66126659
盧總：
139-1700-9455
昆山電話：
0512-5759 1865
郵箱:
sy.lu@cy-water.com
地址:上海市普陀區曹楊路1700號辰金高尚領域T9幢308室
超純水設備方案設計指南
純水製備技術的發展是現代水處理技術發展中最濃墨重彩的一筆，其快速發展主要歸功於20世紀30年代以來不斷發展的現代離子交換（樹脂）和膜分離技術。純水製備過程中最常用的樹脂為軟化樹脂，陰陽樹脂及拋光樹脂，而常見的膜分離技術則有微濾（微孔膜過濾，Micro-filtration,MF）,超濾（Ultrafiltration，UF）,納濾（Rationalization，NF），反滲透（Reversed osmosis，RO），電滲析（Electrodialysis，ED）,電去離子（Electrodeionization，EDI），脫氣膜等
離子交換（樹脂）技術/工藝（20世紀30年代）
離子交換工藝：靠離子的化學交換來完成對水的除鹽。離子交換樹脂是最早出現的功能高分子材料。
1935年英國的Adams和Holmes發表了關於酚醛樹脂和苯胺甲醛樹脂的離子交換性能的工作報告，由此開創了離子交換樹脂領域的發展，同時也開創了功能高分子領域，經過Adams和Holmes的發明，帶有磺酸基和氨基的醛酚樹脂很快實現了工業化生產並首先在水的脫鹽中被大量應用。離子交換樹脂技術開始正式登上水處理的舞台。
離子交換器是離子交換樹脂進行化學交換的容器和場所，一般可分為：鈉離子交換器（軟化器）、陰陽床（複床）、混合床（拋光混合樹脂床）等。
陽離子交換器：俗稱陽床，內含陽離子交換樹脂，根據其樹脂再生所用藥劑可分為氫型和鈉型；鈉型陽離子交換器被稱為軟化器或鈉離子交換器。氫型陽離子交換樹脂一般不單獨使用，多用於混合床，或者與鈉型陽離子交換樹脂配合使用。
陰離子交換器：俗稱陰床，內含陰離子交換樹脂，用陰樹脂中的氫氧根交換掉水中的其他陰離子。
陰陽樹脂床：俗稱複床，由陽離子交換器（陽床）和陰離子交換器（陰床）串聯組成。在純水製備過程中，一般先經過陽床，再經過陰床。當原水通過陽樹脂時，水中的陽離子被吸附，樹脂所帶的H+被置換到水中，使水呈酸性（pH=3左右），當pH<4時二氧化碳幾乎全以氣體形式存在，經過除碳器脫除後進入到陰床，而陰離子交換柱在酸性介質中易於交換；如果不脫除，二氧化碳氣體與陰樹脂反應，縮短陰樹脂的交換容量，縮短工作周期，增加製水成本。所以一般的複床結構為陽床+除碳器+陰床。一級複床的除鹽率跟一級RO係統的除鹽率相當，二級複床的除鹽率和二級RO係統的除鹽率相當。
拋光樹脂床：俗稱混床，內含拋光（混床）樹脂。拋光樹脂是由氫型強酸性陽離子交換樹脂（H型）及氫氧型強堿性陰離子交換樹脂（OH型）混合而成，混床水中的H+離子與OH-離子立即生成電離度很低的水分子，可以使交換反應進行得十分徹底。一般用於超純水處理係統末端，來保證係統出水水質維持用水標準。合理設計的超純水係統混床工藝出水水質電阻率都能達到18MΩ*cm以上。
樹脂再生：一種使離子交換樹脂珠子滿載的過程，並去除在使用中循環期間吸附的離子，從而使樹脂可以繼續利用（陽離子樹脂用鹽酸，陰離子樹脂用氫氧化鈉）。陰陽離子交換係統由樹脂床構成，可以通過離子交換獲取硬度或其他元素。之後采用通高濃度（10％鹽水）鹽或其他再生化學品對樹脂珠粒進行再生，恢複樹脂的交換容量，使離子交換樹脂係統可以反複使用。
備注：一般的軟化樹脂，陰/陽離子床樹脂都可再生，拋光混床樹脂則有可再生和不可再生兩種，其優缺點也各不相同。
1.4.2微濾膜技術（20世紀30年代）
微濾膜技術，全稱微孔膜過濾技術，簡稱微濾技術，是膜分離技術中最早產業化的一種，當時主要是以天然或人工合成的聚合物製成的微孔過濾膜。
1907年Bechhold發表了第一篇係統研究微孔濾膜性質的報告。1918年Zsigmondy等首先提出了商品規模生產硝化纖維素微孔過濾膜的方法，並於1921年獲得專利，1925年在德國的哥丁根大學成立了世界上第一個微孔濾膜公司“Sartorius GmbH”，專門生產和銷售微孔濾膜。二戰後，美國和英國也對微孔濾膜的製造技術和應用進行了廣泛的研究，這些研究對微濾技術的迅速發展起到了推動作用，
微濾膜過濾屬壓力驅動型膜分離技術，主要去除微粒、亞微粒和細粒物質。其主要過濾原理是以靜壓差為推動力，利用篩網狀過濾介質膜的“篩分”作用進行分離的膜過程，其原理與普通過濾相類似，但過濾的微粒很小。
微濾膜過濾多用於半導體工業超純水的終端處理、反滲透的前端預處理、在啤酒與其他酒類的釀造中，用以去除微生物與異味雜質等。微濾膜常用的聚合物材料有聚碳酸酯、纖維素酯、聚偏二氟乙烯、聚碸、聚氯乙烯等。
備注：有一種過濾稱為精密過濾，是一種以過濾精度來區別過濾方式的命名，其過濾精度一般在0.1-50μm。微濾膜的孔徑在0.1-10μm左右，屬於精密過濾的範疇。生活中也有人將精密過濾俗稱為微濾，但是此時的微濾不等同於微濾膜過濾，隻能說後者的過濾精度屬於微濾範疇。
電滲析技術（20世紀50年代）
電滲析是一種薄膜分離技術，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，將帶電組分的鹽類與非帶電組分的水分離。這種技術利用離子交換膜的特性，使水得到淡化除鹽。
1903年，Morse和Pierce把兩根電極分別置於透析袋內部和外部溶液中，發現帶電雜質能迅速地從凝膠中除去；1924年，Pauli采用化工設計的原理，改進了Morse的實驗裝置，力圖減輕極化，增加傳質速率。但直到1950年Juda首次試製成功了具有高選擇性的離子交換膜後，電滲析技術才進入了實用階段，奠定了電滲析的實用化基礎。
電滲析技術原理：在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的透過性(即陽膜隻允許陽離子透過，陰膜隻允許陰離子透過），使水中的陰、陽離子作定向遷移，從而達到水中的離子與水分離的一種物理化學過程。在陰極與陽極之間，放置著若幹交替排列的陽膜與陰膜，讓水通過兩膜及兩膜與兩極之間所形成的隔室，在兩端電極接通直通電源後，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，由於陽膜、陰膜的選擇透過性，就形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室。
電滲析技術原理
與此同時，在兩電極上也發生著氧化還原反應，即電極反應，其結果是使陰極室因溶液呈堿性而結垢，陽極室因溶液呈酸性而腐蝕。因此，在電滲析過程中，電能的消耗主要用來克服電流通過溶液、膜時所受到的阻力及電極反應。
反滲透技術（20世紀60年代）
反滲透是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。反滲透膜隻允許特定物質通過，其他物質部分或全部被截留。
1960年，Srinivasa Sourirajan和Sidney Lobe首次研製成世界上具有曆史意義的非對稱反滲透膜，使膜分離技術進入了大規模工業化應用的時代。過濾精度為0.0001微米左右是美國60年代初研製的一種超高精度的利用壓差的膜法分離技術。
反滲透工作原理
反滲透工作原理：當兩種不同濃度的溶液，由一個RO膜隔開時，滲透現象會自然發生。滲透壓將水壓過RO膜，水將濃度較高的溶液稀釋，最後達到濃度平衡。如果通過施加壓力於高濃度溶液，以抗衡滲透壓，並且迫使高濃度溶液中溶質反向通過RO膜並加以收集，這就是反滲透係統的基本工作原理。
超濾技術（20世紀70年代）
超濾是一種以壓力為推動力的膜分離過程，通過膜表麵的微孔篩選可將直徑為0.001-0.02μm（1-20nm）之間的顆粒和雜質截留，可有效去除水中膠體、矽、蛋白質、微生物和大分子有機物。當液體混合物在一定的壓力推動下流經膜表麵時，溶劑及小分子物質透過膜，而大分子物質則被截留，從而實現大小，分子間的分離和淨化目的。
1861年，Schmidt 用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當施加一定壓力時，溶液（水）透過膜，而蛋白質、膠體等物質則被截留下來，其過濾精度遠遠超過濾紙。1907年，Bechhold比較係統地研究了超濾膜，並首次采用了“超濾”這一術語。1960年Loeb和 Sourirajan研製成功具有較高水通量的不對稱醋酸纖維素反滲透膜，使超濾技術獲得了突破性的進展。1963年 Michaels創建了 Amicon公司，專門生產和銷售各種截留分子量的超濾膜。在這之後短短的幾年時間內，各種結構形式的超濾裝置也相繼出現。1965年以後，又有多家公司和生產廠家推出了各種聚合物超濾膜，使超濾技術步入快速發展階段。
備注：生活中的超濾常采用0.01微米過濾孔徑，其主要原因是對人體有害的細菌直徑都大於或等於0.02微米，而對人體有益的部分礦物質和微量元素的直徑都小於或等於0.01微米，因此超濾膜的過濾精度為0.01微米，可以去除水中的有害細菌，保留對国产成人久久Av免费高清色欲人體有益的礦物質和微量元素。
納濾技術（20世紀80/90年代）
納濾又稱為鬆散反滲透，其過濾精度介於超濾和反滲透之間，脫鹽率比反滲透低，是一種新型壓力型膜法分離技術。
1970年代，納濾膜誕生於低壓反滲透研究，優異奇特的性能立即吸引了膜技術領域的關注。1980年代，“納濾”被正式命名，相關產品進入商業領域，在水質軟化、飲用水中天然有機物的去除中得到應用。1990年代，納濾作為主流膜處理技術登上曆史舞台，有關納濾的科學研究增多，技術發展加速，學術論文數目激增，一批擁有核心技術的納濾膜研發生產企業開始湧現，如德國Nanoton、荷蘭Lenntech等。
納濾膜的孔徑在納米級（1-10nm），工業上常采用1-2nm孔徑，能讓水完全通過，截留或部分截留比水分子量大的物質。屬於壓力推動的膜工藝，其工作壓力是反滲透的1/3左右，產水量是反滲透的2-3倍，可以截留分子量大於200的物質。可直接去除細菌、病毒，降低水中溶解性有機物，85%-95%的硬度（鈣鎂離子）、大於70%的一價離子，同時減少總溶解性固體(TDS)。
納濾膜的最大特點就是離子脫除的選擇性，其對不同的離子和分子量的有機物有不同的脫除率，對一價離子和相對分子質量低於150的有機物去除率低，對二價離子和高價離子及相對分子質量大於200的有機物的選擇性強。
常見過濾膜對比
電去離子（EDI）技術
電去離子：Electrodeionization，簡稱EDI，又稱電除鹽，填充床電滲析。在電滲析器的隔膜之間裝填陰陽離子交換樹脂、將電滲析與離子交換有機的結合起來的一種水處理技術。
電去離子的概念早在上世紀50年代就已被提出，但它真正大規模應用是從1987年美國Millipore公司研製成功第一台商業EDI設備：Ion-pure CDITM開始。至此EDI技術達到實用化水平，EDI技術的研究和發展從此進入了一個快速發展的時期。
EDI工作原理：EDI是一種將電滲析法與離子交換法結合起來的一種水處理方法，即在電滲析的除鹽室中填充陰陽離子交換劑，利用電滲析過程中極化現象對離子交換填充床進行電化學再生，它兼有電滲析技術的連續除鹽和離子交換技術深度脫鹽的優點，又避免了電滲析技術濃差極化和離子交換技術中的酸堿再生等帶來的問題。
EDI工作原理
EDI去離子的基本原理包括以下3個流程：
1、電滲析過程
水中電解質在外加電場作用下，通過離子交換樹脂，在水中進行選擇性遷移，隨濃水排出，從而去除水中的離子。
2、離子交換過程
通過離子交換樹脂對水中的雜質離子進行交換，結合水中的雜質離子，從而達到有效去除水中離子的效果。
3、電化學再生過程
利用離子交換樹脂界麵水發生極化產生的H+和OH-對樹脂進行電化學再生，實現樹脂的自再生。
脫氣膜技術（21世紀初）
脫氣膜工藝：脫氣膜技術是一種新型的氣/液膜分離工藝過程，通過抽真空、抽真空+N2等方法可使水中的O2脫除率大於90%，通過吹氣、抽氣+吹氣等的方法可使水中的CO2脫除率大於85%，用戶還可通過脫氣膜串聯等方法進一步提高脫氣效果。
氣體分離膜的發展曆程:
20世紀50年代末:珀金斯發現了塑料膜在分離C02和02方麵的優良性能，開創了氣體分離膜技術的先河
20世紀60年代:Johnson 和Teeters 提出了一個重要的理論概念:氣體分子通過膜的能力取決於氣體在膜中的滲透速率和擴散速率之比，即“選擇性”(selectivity)概念，莫定了膜分離理論的基礎。
20世紀70年代:開始利用氣體分離膜技術來分離空氣和發展藍氣氣體、氨和氫等新型分離材料，跨入了氣體分離膜技術的應用研究領域。
20世紀80年代初:高性能複合分離材料的開發成為氣體分離膜技術的一項熱點。這種新材料結合了膜的選擇性和氣體傳輸速率的優勢，成為氣體膜分離技術的重要突破口。
20世紀90年代，開始出現寬溫度範用、極高選擇性、高通量的複合膜等先進膜材料，使氣體膜分離技術不斷向高性能、低能耗的方向發展。
21世紀初:疊層膜技術和微孔結構膜等新型膜材料的出現，使氣體分離膜技術的應用領域不斷擴大，並且更加適用於生物醫藥和環保等領域。
近幾年:新型膜材料如基於金屬有機骨架-聚醚膜、離子液體-聚酷膜和光催化聚丙烯膜等異質膜材料不斷湧現大幅提升了氣體分離膜技術的性能和適用範圍
脫氣膜作用原理：高純水設備脫氣膜主要是用來脫除水中二氧化碳和氧氣的，脫氣膜的運行原理是脫氣膜內裝有大量的中空纖維，纖維的壁上有微小的孔，水分子不能通過這種小孔，而氣體分子卻能夠穿過。工作時，水流在一定的壓力下從中空纖維的裏麵通過，而中空纖維的外麵在真空泵的作用下將氣體不斷的抽走，並形成一定的負壓，這樣水中的氣體就不斷從水中經中空纖維向外溢出，從而達到去除水中氣體的目的，脫氣膜中裝有大量的中空纖維可以擴大氣液界麵的麵積，從而使脫氣速度加快。膜脫氣裝置的脫氣效率可高達99.99%，出水二氧化碳和氧氣濃度可小於2ppb。
脫氣膜工作原理
超純水生產工藝中，脫氣膜一般放在二級RO與EDI之間（必要時在拋光組後端加裝二級脫氣膜裝置），采用反滲透RO和電去離子（EDI）或連續電脫鹽(CDI) 的係統時，水中溶解的CO2是造成水中高電導率的主要原因。利用脫氣膜技術，無需添加任何化學藥劑，不引入任何汙染物便能從水中去除大量的CO2, 去除率可達98%以上。如果在EDI前去除CO2，那麽就會可以讓電去離子（EDI）產出更高水質的產水。
半導體行業超純水設備工藝流程圖
上一個: 食品廠家該如何選擇反滲透純水設備？
下一個: 工業純化水係統：解密製造行業的利器
服務號
微信公眾號
地址:上海市普陀區曹楊路1700號辰金高尚領域T9幢308室
電話: 021-66126658 021-66126659
傳真: 021- 6507 1195
郵箱: 951970355@qq.com