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水的纯化与超纯水制备技术研究

导读: 笔者以为还是看电导率指标更准确一些。现在制备超纯水的方法是将各种纯化水的新技术科学地结合起来, 使生产超纯水变得非常容易。目前市售的超纯水器就是一个成功的例子。

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

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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>0.1μm) 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0.0001 ~ 0.001μm 。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 ~ 99.7 %之间。例如, 原水的电阻率为1.6 KΩ·cm (25 ℃)时, 产出水的电阻率约为14 KΩ·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。

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