纯水处理初级培训3

1、纯化技术小测试练习练习 :n每位学员写出一种Millipore的纯化技术n每组学员给相关的纯化技术定义，并说明此纯化技术可以去除哪些污染物 请一位代表发言n时间：5分钟n格式 : XXXX 是一种纯化技术，它通过YYYY去除 ZZZZn 或者自由发挥！实验室 水纯化技术介绍.pptMillipore在过滤技术上的研究微米刻度范围ST 显微镜扫描电子显微镜光学显微镜肉眼可见离子范围 分子范围 大分子范围 微粒范围 大颗粒范围0.0010.010.11101001000埃10100100010000100000100000010000000近似分子量 100 200 10000 20000 100

2、000 500000一般物质相对大小碳黑碳黑油漆颜料内毒素/热源酵母菌细胞沙子人类头发金属离子合成染料病毒细菌烟草碳灰凝胶糖类硅胶蓝靛染料RBC花粉颗粒状活性炭原子半径白蛋白质AC精细粉末石棉研磨过的面粉反渗透超滤颗粒过滤微滤纯化技术测量工具过滤(Filtration)筛式过滤（膜过滤）绝对去除(100%)例:纱窗,涤纶网,金属网,膜过滤器深度过滤平均去除(范围)例:棉花,玻璃丝,毛绒,石棉,其它无机微丝等微孔过滤膜 n100%去除大于孔径的颗粒和杂质n由于高效率,低能耗的特点,应用极为普遍n根据不同应用有不同孔径,材料,工艺的膜nMILLIPORE在膜技术方面极其领先PVDFPorosity

3、: 70%Pore size: 0.1-5 mPTFEPorosity:70%Pore size: 0.1-5 mSilverPorosity: 75%Pore size:0.45 m PolycarbonatePorosity: 5 to 20%Pore size: 0.05-12 m过滤技术 纯水系统中的应用n所有纯水系统中最常规的耗材深度过滤: 预过滤柱(Progard,内含有深度过滤), 预处理柱(Prepak,大系统应用).筛式过滤: 终端过滤器(Millipak,孔径为0.22 m的最为普遍).Pharmaceutical-Grade,Absolute, 0.22m Filter深

4、度过滤和筛式过滤优缺点n大容量，大颗粒被过滤.n易塌陷n易繁殖细菌n没有确定的孔径大小n可以过滤和吸附大量液体中较大颗粒（价格昂贵）n容量小n稳定，牢固n细菌不易滋生.n确定的孔径n薄: 不能承受很多液体深度过滤深度过滤 筛式过滤（膜过滤）筛式过滤（膜过滤）More than Filtration :The Complete Purification TechnologyReverse Osmosis（反渗透）纯水自然渗透Equipment: a U tube which 2 branches are separated by a semi-permable (RO) membrane = p

5、ermeable to water molecules only. If a solute is dissolved in the left branch, water molecules will go through the membrane to dissolve the solute.Osmotic pressure渗透反渗透：工作原理（1）n反渗透反渗透 = 渗透的反作用渗透的反作用 外加压力: 抵抗渗透压,使水从高盐浓度向低盐浓度反向渗透 增加弃水: 冲去污染物避免堵塞膜PP反渗透：工作原理（2） 切向流技术n切向流技术 : 保护膜，增加弃水，避免膜堵塞n无污染 污染物浓度增加从而

6、堆积在膜表面反渗透膜反渗透膜渗水渗水 弃水弃水进水进水Water Flow Path in Spiral CartridgeFeed WaterPermeateRejectMILLIPOREReverseOsmosis ElementPart # PF05099Rev 1196SanitizationPortFeed Water InletWaterRejectPermeate OutletConductivity Cell (feed)Locking RingPatentedChevron SealSpiral RO CartridgeConnection with O-RingRO Mem

7、brane反渗透膜(RO膜)工作原理RO产水进水RO膜RO弃水P截流率 (%)单价离子95多价离子98细菌,颗粒物 99有机物,热源 99*工作状态: 200psi(14bar), 25C, 15% 回收率切向流切向流 进水 产水弃水Reverse Osmosis ModuleRO的一些重要参数n考虑RO膜的材料 impact on the purification and pretreatment (cellulose acetate in 90s vs polyamide Thin Film Composite).n杂质去除 提高水质n增加产水水流 (L/h) 提高纯水出水量 n水量回收

8、(%) 在接收产水同时浪费多少进水n进水水质 影响RO膜的寿命水量 出水流速nRO 出水流速与以下因素相关: 进水压力 ( 需要配备增压泵) 进水温度 ( 根据进水温度，适当调压).0.90.1Pressure (bar)Relative flow rate 1234567891000.20.30.40.50.60.70.8 10,000,200,400,600,801,001,201,401,605101520253035Temperature CTCFTCF : Temperature Correction factor水质 离子截留率nRO 膜对离子的截留率主要是离子所带的电荷. + +

9、 + + 95 % 97 % 99 %反渗透技术优点n对所有污染物都有去除效果 (离子,有机物-热源,病毒,细菌,颗粒和胶体)n低能耗,运行成本较低.n维护简单(不需要强酸强碱清洗) n运行参数明晰，易于控制局限性n杂质的去除量不够，产水无法达到二级水标准.n产水速度有限,常需要储存n需要压力进水,温度变化影响产水速度nRO 膜长时间在缺乏保护的情况下运行，容易阻塞（颗粒、胶体）,穿透 (颗粒物、化学反应) 和结垢 (CaCO3) n耗水量依然很大,产水率不高小测试：1.假定进水的电导率为1000 S/cm25C ,请计算出在经过Progard 柱子和RO膜以后产水的电导率或者电阻率Proga

10、rd : RO membrane : Ultra filtration（超滤）The Ribonuclease & Pyrogen Purification Technology最大特点：最大特点：-asymmetric membranes- Hollow Fiber- Nominal Molecular Weight Limit (NMWL) and Log Reduction Value (LRV).- Under PressureMillipore主要产品主要产品nPyrogard / BioPack UF Cartridges.nUltrafiltration Applicat

11、ions Pyrogen removal RNase removal超滤(Ultra Filtration)膜结构P活性层活性层 (1m)支撑层支撑层 (100m)n超滤膜是非均相膜,工作层和支撑层有时起使用不同成分n工作状态需要一定压力:小分子物质能够透过超滤膜但分子量 NMWL（截流分子量）的分子将被截留n有机物( NMWL)截流率 99 %UF膜构造UF 膜支撑层UF 膜水流方向n实际运用中,UF膜被作成微管状n很多微管组成线圈,加大有效接触面n替代化学水纯化试剂(热源,RNA酶)超滤(Ultra Filtration) 优点n99%以上的消除有机杂质 (分子量NMWL).n对热源,病毒

12、非常有效n无结垢,阻塞的风险小, (Ca2+, Mg2+直接穿过). n水耗、能耗小（不排水）n维护方便 局限性n无法去除离子、气体n对小分子量有机物. nNMWL的极限是 = 1,000 Da.n需要压力进水Activated Carbon(活性碳）The Purification Technology for Organics & Chlorine活性碳(天然活性碳）n作用：作用： 减少氯，减少氯，HOCl + C* = C*O + HCl 吸收一些大分子有机物吸收一些大分子有机物n缺点：缺点： 对小分子有机物作用不显著对小分子有机物作用不显著. 释放离子和颗粒物释放离子和颗粒物n

13、用途用途 : ROPAK ， Progard.n作用作用 可以快速吸收小分子有机物可以快速吸收小分子有机物 基本不释放离子和颗粒物基本不释放离子和颗粒物 n缺点缺点 对大分子有机物无效对大分子有机物无效n用途用途 Organex (用于超纯水系统，用于超纯水系统，和离子交换树脂混合和离子交换树脂混合) .活性碳(人造活性碳）活性碳特点(Activated Carbon)n不同形状n有效除氯，去杂质 通过反应去除自来水中的Cl2 通过吸附作用去除有机物n较好的除氯和吸收大分子有机效果n小分子有机物吸收效果不佳n有较多杂质释放,二次污染n吸收小分子有机效果好n释放很小n大分子有机物吸收效果不佳天然

14、人造活性碳(Activated Carbon) 优点优点n通过非特异性吸附,去除各种有机物(包括小分子量的有机物),去除氯效果很好 n表面积大，因此吸附容量大 局限性局限性n除了有机物，对颗粒物也有一定的深层过滤作用。对其他杂质基本没有作用。n一旦所有的吸附位点都被占据，那根据化学平衡，活性炭即开始释放有机物。n长时间使用会滋生细菌n工作效率取决于流速活性碳(AC)在纯水系统中的应用n主要去除氯和各种有机物的耗材预过滤柱(Progard,内含天然活性碳)预过滤柱(Q-Gard,内含人造活性碳)Ion-Exchange（离子交换）The Purification Technology for S

15、alts and other Ions离子交换 (Ion-Exchange)阴离子阳离子骨架交联剂 水n树脂直径: 300 1200 mn内孔孔径: 1 100 nmn空间比例: 40 60%n工作温度: -40 + 40C双床交换法R-OH-R-Cl-R-Na+R-H+H+ + Cl-H+ + OH- H2ONa+ + Cl- 阳离子交换树脂阴离子交换树脂n优点: 可以分别再生。n缺点: 离子交换不完全. 强酸强碱性.混床交换法Na+ + Cl-R-HR-OHR-NaR-ClH+ + OH- H2O离子消除率 99.9 %n优点：n可以高效的去除离子 可以得到电阻率1-10 M.cm 的水。

16、n使用方便，直接接自来水.n缺点：n无法去除颗粒物、有机物和微生物n离子交换容量随流速变化.n再生过程繁琐，容易引入杂质（有机物、颗粒物.离子交换树脂 混床n混床: 阳离子树脂和阴离子树脂混合填充n离子去除率 99.9 %n自来水进水堵塞的风险比较大Na+ + Cl-R-HR-OHR-NaR-ClH+ + OH- H2OEDI （Millipore）D:Millipore officeproductsEDI dataMillipore Elix.wmv连续电流去离子技术(EDI)技术原理A AC CA AC CNaNa + +NaNa + +NaNa + +NaNa + +H H + +H H

17、 + +OHOH- -OHOH- -ClCl- -NaNa + +ClCl- -ClCl- -ClCl- -ClCl- - -+ + 弃水弃水 产水产水RO RO 进水进水阴离子选择性透过膜阳离子选择性透过膜混合树脂活性碳涂层AC连续电流去离子(EDI)的特点优点n对离子和小分子量的带电有机物十分有效 (R 5 M.cm)n产水水质稳定n很少颗粒物或有机物释放n填充树脂可自动再生n维护简单n耗电低,运行成本很低局限性n需优质RO水作进水 - 防止离子交换树脂被阻塞（颗粒物、有机物）或者阴极结垢（钙离子）n如果CO2 浓度太高,无法保证完全去除离子交换技术(Ion-Exchange)在纯水系统中

18、的应用n去除盐类及其它离子,对水进行精制的耗材或配件预过滤柱(Q-Gard,内含人造活性碳)精制柱(Quantum)EDI模块小测试：1.假定进水的电导率为1000 S/cm25C ,请计算出在经过Progard 柱子和RO膜,EDI模块以后产水的电导率或者电阻率Progard : RO membrane : EDI:Softening（软水器）The Purification Technology for Scaling软水器(Softeners)Ca2+ + 2 Cl- Mg2+ + 2 Cl-4 Na+ + 4 Cl-CaMgRRRR未交换树脂未交换树脂软化水软化水已交换树脂已交换树脂硬

19、水硬水NaRNa RNaRNa RCl-Na+NaRNa RNaRNa RMg2+ + 2 Cl-Ca2+ + 2 Cl-过剩的过剩的 Na+, Cl-NaRNa RNaRNa R软化过程洗脱过程UV Irradiation（紫外照射）The Purification Technology for Bacteria & Organics热光源低压紫外灯示意图热光源低压紫外灯示意图氩气 + 汞蒸汽石英套管 汞 电极紫外照射(UV Irradiation)185254313强度波长(nm)低压汞蒸汽发射的紫外线低压汞蒸汽发射的紫外线254185紫外照射技术(UV)去除细菌和有机物原理100

20、%80%60%40%20%0%240 260280300320254nm相对影响UV灯波长 (nm)3 O22 O 32 O 2+2 O *UV (185 )UV (254)4 OH *UV (254)H O22 O 2+2 H O 22CH OH3+2 OH *HCHO+2 H O 2HCOOH +H O22 OH *2 OH *+CO22 H O 2紫外杀菌原理紫外杀菌原理有机物去除原理有机物去除原理紫外技术(UV,185 + 254 nm)n可将痕量的有机物氧化成CO2和水,再通过去离子方法去除 (185 + 254nm)n也可以杀灭细菌和病毒 (254nm)n省电(启动后只需要低压)n易于操作n如果有机物含量太大，很难氧化完全，因此只能用于精制水步骤n有机物杂质只是被转化了,但并没有消除n对其他杂质没有作用n对设计和生产的要求很高优点局限性紫外照射技术(UV)在纯水系统中的应用n主要去除微量有机物和带杀菌功能的配件254nm紫外灯185/254nm紫外灯低压汞灯31 cm 14 瓦36 V直流电Vacuum De