水质纯化方法简介

离子交换法 
     离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。
    离子交换树脂利用氢离子交换阳离子而以氢氧根离子交换阴离子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。
    阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反利用氢离子及氢氧根离子进行再生交换附着在离子交换树脂上的杂质。
    若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如反渗透法、过滤法和活性碳吸附法)组合应用时则离子交换法在整个纯化系统中将扮演非常重要的一个部分。离子交换法能有效的去除离子却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。而微生物可附着在树脂上并以树脂作为培养基,lcr测试仪使得微生物可快速生长并产生热源。因此需配合其他的纯化方法设计使用。
活性碳吸附法 
     有机物可能是阳离子、阴离子或非离子性的物质离子交换树脂可去除原水中一些可溶性的有机酸和有机碱(阴离子和阳离子)但有些非离子性的有机物却会被树脂包覆这过程称为树脂的“污染阻塞”现象不但会减少树脂的寿命而且降低其交换能力。为保护离子交换树脂可将活性碳过滤器安装在离子交换树脂之前以去除非离子性的有机物。
    活性碳的吸附过程是利用活性碳过滤器的孔隙大小及有机物通过孔隙时的渗透率来达到的。吸附率和有机物的分子量及其分子大小有关某些颗粒状的活性碳较能有效的去除氯胺。活性碳也能去除水中的自由氯以保护纯水系统内其他对氧化剂敏感的纯化单元。
    活性碳通常与其他的处理方法组合应用。在设计纯水系统时活性碳与其他相关纯化单位的相关配置是一项极为重要的项目。
微孔过滤法 
     微孔过滤法包括三种类型:深层过滤(depth)、筛网过滤(screen)及表面过滤(surface)。深层滤膜是以编织纤维或压缩材料制成的基质利用随机性吸附或是捕捉方式来滞留颗粒。筛网滤膜基本上是具有一致性的结构就像筛子一般将大于孔径的颗粒都滞留在表面上(这种滤膜的孔径大小是非常精确的)而表面过滤则是多层结构当溶液通过滤膜时较滤膜内部孔隙大的颗粒将被滞留下来并主要堆积在滤膜表面上。
    由于上述三种滤膜的功能不同因此对滤膜之间的分辨非常重要。由于深层过滤是一种较为经济的方式可去除98%以上的悬浮固体同时保护下游的纯化单元不会败坏或堵塞因此通常被作为预过滤处理。表面过滤可去除99.99%以上的悬浮固体所以也可作为预过滤处理或澄清用。微孔薄膜(筛网滤膜)一般被置于纯化系统中的最终使用点以去除最后残留的微量树脂碎片、碳屑、胶质颗粒和微生物。例如:0.22μm微孔滤膜其可滤过所有的细菌通常用于将静脉注射用的液体、血清及抗生素进行除菌用。
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超滤法 
     微孔薄膜是依其孔径大小来去除颗粒而超滤(UF)薄膜则是一个分子筛它以尺寸为基准让溶液通过极细微的滤膜以达到分离溶液中不同大小分子的目的。
    超滤膜是一种强韧、薄、具有选择性的通透膜可截留大部分某种特定大小以上的分子包括:胶质、微生物和热源。较小的分子例如:水和离子都可通过滤膜。所以超滤法可将截留液中的大分子加以浓缩但是仍有些大分子会渗漏至滤过液中。
    超滤膜有数种不同的范围在所有的实例中超滤膜会留在大部分大于其分子筛所定义分子量的分子。
反渗透法 
     反渗透(RO)法是可达到90%~99%杂质去除率中最经济的方法。RO膜的滤孔结构较UF膜还要致密RO膜可去除所有的颗粒、细菌以及分子量大于300的有机物(包括热源)。
    当第二种不同浓度的溶液由一个半透膜隔开时渗透现象会自然发生。渗透压将水压过半透膜水将浓度较高的溶液稀释最后造成浓度平衡。在水纯化系统中施加压力于高浓度的溶液中以抗衡渗透压。如此迫使得纯水由高浓度的液体通过RO膜并可加以收集。由于RO膜致密度极高因此,超声波测厚仪产出的水流很慢需要经过相当的时间贮水箱内才会有足够的水量。
    RO膜可执行离子排除使得只有水可通过RO膜其余所有的离子及溶解的分子都被截留并加以排除(包括盐类和糖)。RO膜以电荷反应将离子排除带电荷愈大排除性愈高所以RO膜几乎可排除所有的(>99%)强离子性的高价离子,时代布氏硬度计但是对于弱离子性的单价离子(如钠离子)的效果只有95%。不同的进水需要不同种类的RO膜RO膜包括由乙酸纤维酯制成或是以聚硫胺与聚砜基质的混合薄层聚合物。
    如果以原水水质及产水水质为基准经过适当设计后RO是将自来水纯化的最经济有效方法。RO同时也是试剂级纯水系统最好的前处理方法。 
紫外线照射法 
     紫外线照射法已广泛的使用在水处理上低压水银灯所放射出来的254nm的紫外线是一种有效的杀菌方法因为细菌中的DNA及蛋白质会吸收紫外线而导致死亡。
    近来在UV灯制造技术方面的进步已可制造同时产生185nm和254nm波长的紫外灯管这种光波长组合可利用光氧化有机化合物接着这种特殊灯泡将纯水中的总有机碳浓度降低至5ppb以下。 

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