純水處理初級培訓(xùn)3

1、純化技術(shù)小測試練習(xí)練習(xí) :n每位學(xué)員寫出一種Millipore的純化技術(shù)n每組學(xué)員給相關(guān)的純化技術(shù)定義，并說明此純化技術(shù)可以去除哪些污染物 請一位代表發(fā)言n時間：5分鐘n格式 : XXXX 是一種純化技術(shù)，它通過YYYY去除 ZZZZn 或者自由發(fā)揮！實驗室 水純化技術(shù)介紹.pptMillipore在過濾技術(shù)上的研究微米刻度范圍ST 顯微鏡掃描電子顯微鏡光學(xué)顯微鏡肉眼可見離子范圍 分子范圍 大分子范圍 微粒范圍 大顆粒范圍0.0010.010.11101001000埃10100100010000100000100000010000000近似分子量 100 200 10000 20000 100

2、000 500000一般物質(zhì)相對大小碳黑碳黑油漆顏料內(nèi)毒素/熱源酵母菌細(xì)胞沙子人類頭發(fā)金屬離子合成染料病毒細(xì)菌煙草碳灰凝膠糖類硅膠藍(lán)靛染料RBC花粉顆粒狀活性炭原子半徑白蛋白質(zhì)AC精細(xì)粉末石棉研磨過的面粉反滲透超濾顆粒過濾微濾純化技術(shù)測量工具過濾(Filtration)篩式過濾（膜過濾）絕對去除(100%)例:紗窗,滌綸網(wǎng),金屬網(wǎng),膜過濾器深度過濾平均去除(范圍)例:棉花,玻璃絲,毛絨,石棉,其它無機微絲等微孔過濾膜 n100%去除大于孔徑的顆粒和雜質(zhì)n由于高效率,低能耗的特點,應(yīng)用極為普遍n根據(jù)不同應(yīng)用有不同孔徑,材料,工藝的膜nMILLIPORE在膜技術(shù)方面極其領(lǐng)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過濾技術(shù) 純水系統(tǒng)中的應(yīng)用n所有純水系統(tǒng)中最常規(guī)的耗材深度過濾: 預(yù)過濾柱(Progard,內(nèi)含有深度過濾), 預(yù)處理柱(Prepak,大系統(tǒng)應(yīng)用).篩式過濾: 終端過濾器(Millipak,孔徑為0.22 m的最為普遍).Pharmaceutical-Grade,Absolute, 0.22m Filter深

4、度過濾和篩式過濾優(yōu)缺點n大容量，大顆粒被過濾.n易塌陷n易繁殖細(xì)菌n沒有確定的孔徑大小n可以過濾和吸附大量液體中較大顆粒（價格昂貴）n容量小n穩(wěn)定，牢固n細(xì)菌不易滋生.n確定的孔徑n薄: 不能承受很多液體深度過濾深度過濾 篩式過濾（膜過濾）篩式過濾（膜過濾）More than Filtration :The Complete Purification TechnologyReverse Osmosis（反滲透）純水自然滲透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滲透反滲透：工作原理（1）n反滲透反滲透 = 滲透的反作用滲透的反作用外加壓力: 抵抗?jié)B透壓,使水從高鹽濃度向低鹽濃度反向滲透增加棄水: 沖去污染物避免堵塞膜PP反滲透：工作原理（2） 切向流技術(shù)n切向流技術(shù) : 保護膜，增加棄水，避免膜堵塞n無污染 污染物濃度增加從而堆積

6、在膜表面反滲透膜反滲透膜滲水滲水 棄水棄水進水進水Water Flow Path in Spiral CartridgeFeed WaterPermeateRejectMILLIPOREReverseOsmosis ElementPart # PF05099Rev 1196SanitizationPortFeed Water InletWaterRejectPermeate OutletConductivity Cell (feed)Locking RingPatentedChevron SealSpiral RO CartridgeConnection with O-RingRO Membr

7、ane反滲透膜(RO膜)工作原理RO產(chǎn)水進水RO膜RO棄水P截流率 (%)單價離子95多價離子98細(xì)菌,顆粒物 99有機物,熱源 99*工作狀態(tài): 200psi(14bar), 25C, 15% 回收率切向流切向流 進水 產(chǎn)水棄水Reverse Osmosis ModuleRO的一些重要參數(shù)n考慮RO膜的材料impact on the purification and pretreatment (cellulose acetate in 90s vs polyamide Thin Film Composite).n雜質(zhì)去除 提高水質(zhì)n增加產(chǎn)水水流 (L/h) 提高純水出水量 n水量回收 (%)

8、在接收產(chǎn)水同時浪費多少進水n進水水質(zhì)影響RO膜的壽命水量 出水流速nRO 出水流速與以下因素相關(guān):進水壓力 ( 需要配備增壓泵)進水溫度 ( 根據(jù)進水溫度，適當(dāng)調(diào)壓).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水質(zhì) 離子截留率nRO 膜對離子的截留率主要是離子所帶的電荷. + + + + 95

9、 % 97 % 99 %反滲透技術(shù)優(yōu)點n對所有污染物都有去除效果 (離子,有機物-熱源,病毒,細(xì)菌,顆粒和膠體)n低能耗,運行成本較低.n維護簡單(不需要強酸強堿清洗) n運行參數(shù)明晰，易于控制局限性n雜質(zhì)的去除量不夠，產(chǎn)水無法達到二級水標(biāo)準(zhǔn).n產(chǎn)水速度有限,常需要儲存n需要壓力進水,溫度變化影響產(chǎn)水速度nRO 膜長時間在缺乏保護的情況下運行，容易阻塞（顆粒、膠體）,穿透 (顆粒物、化學(xué)反應(yīng)) 和結(jié)垢 (CaCO3) n耗水量依然很大,產(chǎn)水率不高小測試：1.假定進水的電導(dǎo)率為1000 S/cm25C ,請計算出在經(jīng)過Progard 柱子和RO膜以后產(chǎn)水的電導(dǎo)率或者電阻率Progard : RO

10、 membrane : Ultra filtration（超濾）The Ribonuclease & Pyrogen Purification Technology最大特點：最大特點：-asymmetric membranes- Hollow Fiber- Nominal Molecular Weight Limit (NMWL) and Log Reduction Value (LRV).- Under PressureMillipore主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品nPyrogard / BioPack UF Cartridges.nUltrafiltration ApplicationsPyr

11、ogen removalRNase removal超濾(Ultra Filtration)膜結(jié)構(gòu)P活性層活性層 (1m)支撐層支撐層 (100m)n超濾膜是非均相膜,工作層和支撐層有時起使用不同成分n工作狀態(tài)需要一定壓力:小分子物質(zhì)能夠透過超濾膜但分子量 NMWL（截流分子量）的分子將被截留n有機物( NMWL)截流率 99 %UF膜構(gòu)造UF 膜支撐層UF 膜水流方向n實際運用中,UF膜被作成微管狀n很多微管組成線圈,加大有效接觸面n替代化學(xué)水純化試劑(熱源,RNA酶)超濾(Ultra Filtration) 優(yōu)點n99%以上的消除有機雜質(zhì) (分子量NMWL).n對熱源,病毒非常有效n無結(jié)垢,

12、阻塞的風(fēng)險小, (Ca2+, Mg2+直接穿過). n水耗、能耗?。ú慌潘﹏維護方便 局限性n無法去除離子、氣體n對小分子量有機物. nNMWL的極限是 = 1,000 Da.n需要壓力進水Activated Carbon(活性碳）The Purification Technology for Organics & Chlorine活性碳(天然活性碳）n作用：作用：減少氯，減少氯，HOCl + C* = C*O + HCl吸收一些大分子有機物吸收一些大分子有機物n缺點：缺點：對小分子有機物作用不顯著對小分子有機物作用不顯著.釋放離子和顆粒物釋放離子和顆粒物n用途用途 : ROPAK

13、， Progard.n作用作用可以快速吸收小分子有機物可以快速吸收小分子有機物 基本不釋放離子和顆粒物基本不釋放離子和顆粒物 n缺點缺點對大分子有機物無效對大分子有機物無效n用途用途Organex (用于超純水系統(tǒng)，用于超純水系統(tǒng)，和離子交換樹脂混合和離子交換樹脂混合) .活性碳(人造活性碳）活性碳特點(Activated Carbon)n不同形狀n有效除氯，去雜質(zhì)通過反應(yīng)去除自來水中的Cl2 通過吸附作用去除有機物n較好的除氯和吸收大分子有機效果n小分子有機物吸收效果不佳n有較多雜質(zhì)釋放,二次污染n吸收小分子有機效果好n釋放很小n大分子有機物吸收效果不佳天然人造活性碳(Activated C

14、arbon) 優(yōu)點優(yōu)點n通過非特異性吸附,去除各種有機物(包括小分子量的有機物),去除氯效果很好 n表面積大，因此吸附容量大 局限性局限性n除了有機物，對顆粒物也有一定的深層過濾作用。對其他雜質(zhì)基本沒有作用。n一旦所有的吸附位點都被占據(jù)，那根據(jù)化學(xué)平衡，活性炭即開始釋放有機物。n長時間使用會滋生細(xì)菌n工作效率取決于流速活性碳(AC)在純水系統(tǒng)中的應(yīng)用n主要去除氯和各種有機物的耗材預(yù)過濾柱(Progard,內(nèi)含天然活性碳)預(yù)過濾柱(Q-Gard,內(nèi)含人造活性碳)Ion-Exchange（離子交換）The Purification Technology for Salts and other Io

15、ns離子交換 (Ion-Exchange)陰離子陽離子骨架交聯(lián)劑 水n樹脂直徑: 300 1200 mn內(nèi)孔孔徑: 1 100 nmn空間比例: 40 60%n工作溫度: -40 + 40C雙床交換法R-OH-R-Cl-R-Na+R-H+H+ + Cl-H+ + OH- H2ONa+ + Cl- 陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂n優(yōu)點: 可以分別再生。n缺點:離子交換不完全. 強酸強堿性.混床交換法Na+ + Cl-R-HR-OHR-NaR-ClH+ + OH- H2O離子消除率 99.9 %n優(yōu)點：n可以高效的去除離子 可以得到電阻率1-10 M.cm 的水。n使用方便，直接接自來水.n缺點：n

16、無法去除顆粒物、有機物和微生物n離子交換容量隨流速變化.n再生過程繁瑣，容易引入雜質(zhì)（有機物、顆粒物.離子交換樹脂 混床n混床: 陽離子樹脂和陰離子樹脂混合填充n離子去除率 99.9 %n自來水進水堵塞的風(fēng)險比較大Na+ + Cl-R-HR-OHR-NaR-ClH+ + OH- H2OEDI （Millipore）D:Millipore officeproductsEDI dataMillipore Elix.wmvElix.wmv連續(xù)電流去離子技術(shù)(EDI)技術(shù)原理A AC CA AC CNaNa + +NaNa + +NaNa + +NaNa + +H H + +H H + +OHOH-

17、-OHOH- -ClCl- -NaNa + +ClCl- -ClCl- -ClCl- -ClCl- - -+ + 棄水棄水 產(chǎn)水產(chǎn)水RO RO 進水進水陰離子選擇性透過膜陽離子選擇性透過膜混合樹脂活性碳涂層AC連續(xù)電流去離子(EDI)的特點優(yōu)點n對離子和小分子量的帶電有機物十分有效 (R 5 M.cm)n產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定n很少顆粒物或有機物釋放n填充樹脂可自動再生n維護簡單n耗電低,運行成本很低局限性n需優(yōu)質(zhì)RO水作進水 - 防止離子交換樹脂被阻塞（顆粒物、有機物）或者陰極結(jié)垢（鈣離子）n如果CO2 濃度太高,無法保證完全去除離子交換技術(shù)(Ion-Exchange)在純水系統(tǒng)中的應(yīng)用n去除鹽類及其

18、它離子,對水進行精制的耗材或配件預(yù)過濾柱(Q-Gard,內(nèi)含人造活性碳)精制柱(Quantum)EDI模塊小測試：1.假定進水的電導(dǎo)率為1000 S/cm25C ,請計算出在經(jīng)過Progard 柱子和RO膜,EDI模塊以后產(chǎn)水的電導(dǎo)率或者電阻率Progard : RO membrane : EDI:Softening（軟水器）The Purification Technology for Scaling軟水器(Softeners)Ca2+ + 2 Cl- Mg2+ + 2 Cl-4 Na+ + 4 Cl-CaMgRRRR未交換樹脂未交換樹脂軟化水軟化水已交換樹脂已交換樹脂硬水硬水NaRNa R

19、NaRNa RCl-Na+NaRNa RNaRNa RMg2+ + 2 Cl-Ca2+ + 2 Cl-過剩的過剩的 Na+, Cl-NaRNa RNaRNa R軟化過程洗脫過程UV Irradiation（紫外照射）The Purification Technology for Bacteria & Organics熱光源低壓紫外燈示意圖熱光源低壓紫外燈示意圖氬氣 + 汞蒸汽石英套管 汞 電極紫外照射(UV Irradiation)185254313強度波長(nm)低壓汞蒸汽發(fā)射的紫外線低壓汞蒸汽發(fā)射的紫外線254185紫外照射技術(shù)(UV)去除細(xì)菌和有機物原理100%80%60%40%

20、20%0%240 260280300320254nm相對影響UV燈波長 (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紫外殺菌原理紫外殺菌原理有機物去除原理有機物去除原理紫外技術(shù)(UV,185 + 254 nm)n可將痕量的有機物氧化成CO2和水,再通過去離子方法去除 (185 + 254nm)n也可以殺滅細(xì)菌和病毒 (254nm)n省電(啟動后只需要低壓)n易于操作n如果有機物含量太大，很難氧化完全，因此只能用于精制水步驟n有機物雜質(zhì)只是被轉(zhuǎn)化了,但并沒有消除n對其他雜質(zhì)沒有作用n對設(shè)計和生產(chǎn)的要求很高優(yōu)點局限性紫外照射技術(shù)(UV)在純水系統(tǒng)中的應(yīng)用n主要去除微量有機物和帶殺菌功能的配件254nm紫外燈185/254nm紫外燈低壓汞燈31 cm 14 瓦36 V直流電Vacuum D