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水的純化技術(shù)

微孔深層過濾

　　對(duì)顆粒的通過設(shè)置了物理屏障，并根據(jù)過濾微細(xì)顆粒的大小分級(jí)，由纏繞纖維或壓緊的物質(zhì)形成多孔矩陣，通過吸附或捕捉方式截留顆粒。深層過濾器(一般為1-50μm)通常作為一種經(jīng)濟(jì)的純化方式用于截留大量的懸浮固體，并保護(hù)下游的純化設(shè)備不被污染和堵塞。它們需要定期更換。

活性碳吸附

　　活性碳通常用于預(yù)處理系統(tǒng)以去除進(jìn)水中的氯和氯胺，防止它們破壞過濾膜和離子交換樹脂。

　　大部分活性碳是由椰殼或煤在有水蒸氣和CO2的條件下，經(jīng)800-1000℃ 煅燒而形成具活性的木炭，經(jīng)過酸洗去掉殘余氧化物和其他溶解物質(zhì)。用于水處理的活性碳通?？讖椒秶?00-1000nm之間，每克比表面積大約1000m2，通常是顆粒狀壓縮成型的，并裝填于純化柱中以防止產(chǎn)生太過微細(xì)顆粒污染下游。

　　活性碳的巨大表面和海量微孔以及吸附的物質(zhì)，成為微生物的繁殖地。微生物的生長(zhǎng)可以通過添加非溶解性生物殺滅劑到碳中，如銀，得到部分抑制。活性碳柱需要定期更換以保持zui少的細(xì)菌含量。

反滲透(RO)

　　反滲透膜通常用于濾除直徑小于1nm的污染物，典型的反滲透方式可以濾掉水中90%的離子污染物，大部分有機(jī)物和幾乎全部微粒污染物。反滲透對(duì)分子量<100道爾頓的非離子污染物的去除能力較低，而隨污染物分子量的增大，RO膜的濾除能力也隨之增強(qiáng)。理論上說，這種方式可以100%濾除>300道爾頓分子量的分子和包括膠體及微生物在內(nèi)的顆粒，溶解的氣體則無法靠RO膜去除。

　　由于其出色的純化功效，反滲透是一項(xiàng)對(duì)去除絕大部分雜質(zhì)非常具成本效益的技術(shù)。不過，其產(chǎn)水速度相對(duì)較低，所以使用時(shí)通常配以儲(chǔ)水箱暫存產(chǎn)成水以備使用或進(jìn)一步純化。反滲透裝置保護(hù)后續(xù)系統(tǒng)免收膠體和有機(jī)物的堵塞或污染，其后續(xù)系統(tǒng)通常配備離子交換或電滲析裝置。

離子交換

　　離子交換樹脂床能通過與H+和OH-的離子交換，從水中有效去除離子。離子交換樹脂是直徑小于1mm的多孔小球，由交鏈的含有大量功能強(qiáng)大的離子交換點(diǎn)的不溶性聚合物制成。水中的離子依據(jù)它們的相對(duì)電荷密度競(jìng)爭(zhēng)離子交換樹脂的交換點(diǎn)而被樹脂吸附。樹脂分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩種。

　　離子交換樹脂床放在小型濾柱或大型濾筒中使用，一般使用一段時(shí)間后就要更換，此時(shí)陰陽離子交換基團(tuán)已經(jīng)替換了樹脂中大部分H+和OH-的活性點(diǎn)。通過將RO膜設(shè)置在離子交換之前的方式，可得到更純的水質(zhì)并延長(zhǎng)填料的使用壽命，該方法經(jīng)常用于生產(chǎn)高純度超純水的實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)中。這種方法也可避免離子交換樹脂表面被大的有機(jī)物分子堵塞，從而降低其交換能力。

電滲析

　　電滲析(EDI)是一項(xiàng)結(jié)合了離子交換樹脂和離子選擇性通透膜，并結(jié)合直流電去除水中離子化雜質(zhì)的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展克服了離子交換樹脂的局限性，特別是離子交換柱耗竭時(shí)離子雜質(zhì)的釋放及重填或再生離子交換柱的工作。

　　水通過一個(gè)或多個(gè)在陽離子或陰離子選擇膜之間填滿離子交換樹脂的管腔，在電場(chǎng)的作用下，離子在離子交換樹脂間向管腔的兩側(cè)移動(dòng)并進(jìn)入另外的管腔，這個(gè)過程中也會(huì)電解產(chǎn)生維持樹脂處于再生狀態(tài)所需的H+和OH- 。流向兩側(cè)獨(dú)立管腔的離子被水沖刷掉。

　　通常，EDI的產(chǎn)成水電阻率可達(dá)到5-17 MΩ-cm(在25℃時(shí))，總有機(jī)碳含量(TOC)低于20ppb。由于系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)和電環(huán)境的作用抑制微生物生長(zhǎng)，使細(xì)菌水平達(dá)到zui小化。一般來說，EDI不能產(chǎn)生電阻率18.2 MΩ-cm的超純水。必須在EDI之后放置離子交換柱才可生產(chǎn)18.2 MΩ-cm的超純水，并且因?yàn)樗兄挥袠O少數(shù)量的離子存在，所以延長(zhǎng)了離子交換柱的使用壽命。

蒸餾

　　蒸餾法是通過改變水的形態(tài)——從液態(tài)到氣態(tài)再回到液態(tài)，將水和污染物分離。每一個(gè)轉(zhuǎn)換過程都為純水與污染物的分離提供了機(jī)會(huì)。理論上，除蒸汽壓力與水接近的物質(zhì)和共沸化合物，蒸餾法能去除所有種類的水中污染物。

　　像RO一樣，蒸餾法生產(chǎn)純水的速度較慢，所以蒸餾水必須先儲(chǔ)存起來以備日后使用。

　　蒸餾水器非常耗電——每生產(chǎn)1升純水通常耗費(fèi)1KW電力。依據(jù)蒸餾水器的不同設(shè)計(jì)，蒸餾水的電阻率大約能達(dá)到1 MΩ-cm，因?yàn)榭諝庵械腃O2會(huì)溶入蒸餾水中迅速降低其電導(dǎo)率。新鮮蒸餾水是無菌的，但如果保存不當(dāng)，一段時(shí)間后就不再是無菌的了。

微濾

　　純水系統(tǒng)中的微濾器對(duì)水中顆粒物和微生物進(jìn)行物理性阻截。膜濾器*根據(jù)顆粒的大小分級(jí)，有較一致的分子結(jié)構(gòu)，截留所有大于其表面孔徑的顆粒。

　　膜濾器(0.05-0.20μm)通常被放置在盡可能接近出水點(diǎn)的地方來捕獲微生物和微細(xì)顆粒。

　　所截留的顆粒物包括微生物或其代謝物和可溶性物質(zhì)，可能再次從濾器中瀝濾出來，所以對(duì)微濾器的適當(dāng)維護(hù)(定期消毒和周期性更換)是必要的，使其性能保持在理想水平。新安裝的濾器通常要求在使用前沖洗以去除可能含有的可萃取污染物。

超濾

　　超濾(UF)是一個(gè)過濾術(shù)語，指能去除如蛋白質(zhì)大小的顆粒的過濾器。膜孔徑通常在1-50nm之間，中空纖維結(jié)構(gòu)的超濾膜通常有較高的濾過速率。超濾膜根據(jù)其降低相關(guān)污染物濃度的效率來分級(jí)。

　　超濾膜通常安裝在靠近純水儀出水口的位置以降低微生物和有機(jī)大分子，包括核酸酶和內(nèi)毒素的濃度。超濾必須定期清洗或更換以保持其效能。超濾可以以傳統(tǒng)的方式安裝，所有水流徑直穿透濾膜，或者以更佳的方式——切向流方式，一部分進(jìn)水平行流過膜表面帶走污染物以減少其對(duì)膜表面的堵塞。

　　對(duì)于保障超純水在顆粒、細(xì)菌和熱源含量等各項(xiàng)指標(biāo)上保持穩(wěn)定的高質(zhì)量，超濾法是一項(xiàng)出色的技術(shù)。上通行的用于超純水儀的超濾膜截留分子量是5000道爾頓。

紫外燈

　　紫外燈通常作為殺菌裝置分解和光氧化有機(jī)污染物使其極化或離子化，一般安裝在離子交換柱之前，便于離子交換柱將其吸附去除。實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)的紫外燈光源為低壓汞燈。

　　254nm波長(zhǎng)的射線具備zui強(qiáng)的殺菌能力，能破壞DNA和RNA聚合酶，只需低量就可有效阻止細(xì)菌的復(fù)制，較高劑量時(shí)有殺菌作用。UV燈組件和UV燈本身的設(shè)計(jì)應(yīng)提供足夠的UV劑量以避免活菌的滋生并抑制微生物生長(zhǎng)。

　　較短波長(zhǎng)(185nm)的射線對(duì)有機(jī)物有非常好的氧化作用。UV將大的有機(jī)分子裂變?yōu)檩^小的離子化合物，并被后置的離子交換柱純化去除。通過*個(gè)離子交換柱對(duì)有機(jī)離子的去除，優(yōu)化了UV的效能。

　　先進(jìn)的超純水系統(tǒng)都會(huì)使用這種雙波長(zhǎng)的紫外燈組件。