例如在电子工业的半导体制造领域,特别是高精度芯片制造过程中,通常要求超纯水的电阻率接近或达到 18.2 MΩ・cm。这是因为芯片制造工艺对水中离子杂质极为敏感,即使微量的离子存在也可能导致芯片性能下降或出现故障。而在一些对水质要求稍低的行业,如一般的化学分析实验室,超纯水电阻率达到 10 - 18 MΩ・cm 左右也可能满足基本的实验需求。对于超纯水的微生物含量,通常要求每毫升水中的细菌菌落数(CFU/mL)低于 10 甚至更低。在一些对微生物极其敏感的领域,如制药行业的注射剂生产和生命科学研究中的细胞培养实验,超纯水的微生物标准要求更加严格,要求达到无菌状态,即每毫升水中的细菌菌落数几乎为零。超纯水在有色金属行业用于金属提纯与分析。山东实验室超纯水工厂
原理:反渗透是在压力驱动下,利用半透膜的特性,使水从高浓度一侧(原水侧)向低浓度一侧(透过液侧)渗透。半透膜的孔径非常小,一般在 0.1 - 1 纳米之间,能够有效截留水中的大部分有机污染物,包括大分子有机物(如蛋白质、多糖等)和许多小分子有机物(如农药、染料等)。只有水分子和极少数小分子能够通过半透膜。应用:在超纯水系统中,反渗透通常是关键的处理步骤。它可以去除水中 95% - 99% 的溶解性固体和几乎全部的微生物,同时对有机污染物也有很好的去除效果。例如,在电子工业中用于芯片制造的超纯水制备,反渗透可以有效去除水中可能影响芯片性能的有机杂质。不过,反渗透膜可能会受到有机污染物的污染,导致膜通量下降,需要定期进行化学清洗来恢复其性能。山东实验室超纯水工厂正渗透技术在超纯水制备中有潜在应用前景。
原理:离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。对于含有酸性或碱性官能团的有机污染物,离子交换树脂可以通过离子交换反应将其去除。例如,带有羧基(-COOH)的有机酸可以与阳离子交换树脂上的氢离子(H⁺)进行交换,从而被树脂吸附;带有氨基(-NH₂)的有机碱可以与阴离子交换树脂上的氢氧根离子(OH⁻)进行交换而被吸附。应用:在超纯水制备的离子交换步骤中,除了去除水中的无机离子外,也可以对部分有机污染物起到一定的去除作用。不过,离子交换树脂主要针对的是含有特定官能团的有机污染物,对于非离子型或中性的有机物去除效果有限。而且,树脂在吸附一定量的有机污染物后,需要进行再生或更换。
进水调节:调节预处理后的水的压力、流量和温度等参数,使其符合反渗透系统的运行要求。一般来说,进水压力需根据反渗透膜的规格和型号确定,通常在 1-3MPa 之间;进水温度宜控制在 20℃-30℃,以保证反渗透膜的分离效果和运行稳定性3.反渗透过滤:在高于原水渗透压的压力作用下,使原水通过反渗透膜,水分子透过膜形成纯水,而有机污染物、无机盐离子、胶体、微生物等杂质则被截留,随浓水排出系统。反渗透膜的选择至关重要,需根据进水水质、处理要求和膜的性能特点等因素综合确定,如聚酰胺复合膜具有较高的脱盐率和抗污染能力,适用于处理超纯水中的有机污染物45.冲洗与维护:反渗透系统运行一段时间后,膜表面会逐渐积累污染物,导致通量下降和水质变差。因此,需要定期对反渗透膜进行冲洗,以去除表面的污垢和杂质。一般采用低压大流量的水进行冲洗,冲洗时间根据污染程度而定,通常为 10-30 分钟。超纯水的储存与使用环境需保持清洁与干燥。
能耗成本:反渗透过程需要在一定压力下进行,通常需要压力泵提供 1 - 10MPa 的压力,这会消耗大量的电能。在处理大量超纯水时,能耗成本尤其重要。不过,随着技术的进步,一些能量回收装置可以回收部分能量,降低能耗成本。例如,在一些大型海水淡化厂(其原理与反渗透处理超纯水类似),能耗成本占总运行成本的比例较高,但通过能量回收装置可使这一比例有所降低。膜更换成本:随着使用时间的延长,反渗透膜会受到污染、结垢或老化,导致性能下降。一般情况下,反渗透膜需要定期更换,其更换周期根据进水水质、操作条件和膜的质量等因素而异,可能在 1 - 3 年左右。膜的更换成本较高,而且还需要考虑更换过程中的人工成本和停机损失。化学药剂成本:在预处理过程中,可能需要使用化学药剂,如絮凝剂用于沉淀悬浮物、活性炭用于吸附有机物等。在膜清洗过程中,也需要使用化学清洗剂,如酸、碱、表面活性剂等来去除膜表面的污垢。这些化学药剂的使用增加了运行成本,并且需要合理储存和管理,以确保安全和有效使用。离子色谱分析中,超纯水是理想的淋洗液配制用水。四川进口超纯水价格多少
膜接触器在超纯水生产中可用于气体脱除与分离。山东实验室超纯水工厂
杂质含量:原水(如自来水、地表水或地下水)中的杂质种类和含量是影响超纯水质量的首要因素。如果原水中含有大量的溶解性固体,包括钙、镁、钠等阳离子和氯、硫酸根等阴离子,会增加后续处理的难度。例如,原水中高浓度的钙、镁离子可能导致在管道和设备中形成水垢,影响设备的运行效率和超纯水的质量。此外,原水中的有机物含量也很关键,像腐殖酸、富里酸等天然有机物,会在后续的处理过程中与消毒剂或其他化学药剂发生反应,生成副产物,影响超纯水的纯度。微生物污染:原水中的微生物,如细菌、病毒、藻类等,也是重要的影响因素。微生物的存在可能会在超纯水制备系统中繁殖,堵塞过滤器和膜组件,并且其代谢产物还会增加水中的有机物和营养物质含量。例如,细菌在水中生长繁殖会分泌胞外聚合物,这些物质可能会附着在反渗透膜或离子交换树脂上,降低它们的性能。山东实验室超纯水工厂
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