原理:紫外线(UV)照射可以使水中的有机污染物发生光解反应。特别是波长为 185nm 和 254nm 的紫外线具有较强的氧化能力。185nm 的紫外线可以产生羟基自由基(・OH),这是一种强氧化剂,能够将有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和小分子有机酸等。254nm 的紫外线可以直接破坏有机污染物的化学键,使其分解。应用:在超纯水制备中,紫外线氧化通常与其他处理方法联合使用。例如,在经过活性炭吸附或超滤后的水中,利用紫外线氧化进一步去除残留的有机污染物。在实验室小型超纯水设备或一些对水质要求不是极高的场合,紫外线氧化可以作为一种有效的有机污染物去除手段。不过,紫外线氧化对于一些难降解的有机污染物效果可能不佳,而且需要消耗一定的电能来维持紫外线灯的照射。超纯水在金融行业用于高精度数据中心设备冷却。湖南教学用超纯水功用
配置碱性清洗液(如氢氧化钠溶液)并打入膜组件,按照酸性清洗的类似操作流程进行循环清洗 30 - 60 分钟,循环温度控制在 30℃ - 40℃。浸泡 15 - 30 分钟后排放碱性清洗液,排放和收集方式同酸性清洗液处理。再次用清水冲洗膜组件,冲洗时间约 30 - 45 分钟,确保清洗液被彻底冲洗干净,监测冲洗水的 pH 值和电导率,pH 值接近中性且电导率较低时冲洗完成。氧化剂清洗,当膜污染情况较为严重,经酸性和碱性清洗后仍未达到理想效果,尤其是怀疑有生物膜或顽固有机物污染时,进行氧化剂清洗。选择合适的氧化剂清洗剂(如过氧化氢或次氯酸钠溶液),将其打入膜组件进行循环清洗,循环时间 20 - 40 分钟,循环过程中要注意控制氧化剂浓度,避免对膜造成过度氧化损伤。清洗后排放氧化剂清洗液,用清水冲洗膜组件,冲洗时间不少于 40 分钟,同时监测冲洗水的相关指标,确保氧化剂被完全清洗干净。安徽教学用超纯水工厂超纯水在气象监测仪器校准中作为标准用水。
清洗前准备,收集反渗透系统运行数据,包括进水压力、产水压力、产水量、脱盐率等参数在一段时间内的变化曲线,以确定膜性能下降的程度和趋势。对反渗透膜元件进行取样分析,可采用扫描电子显微镜(SEM)观察膜表面的污染物形态,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析污染物的化学成分,从而确定主要的污染类型,如无机盐垢、有机物污染、生物膜污染等。准备清洗设备与药剂,清洗水箱:选用耐腐蚀、耐酸碱且与清洗液不发生反应的材质制成的水箱,容量根据膜组件数量和清洗液用量确定,一般要保证有足够的空间容纳清洗液并能进行循环操作,例如,对于一套处理量为 100m³/h 的反渗透系统,清洗水箱容量可选择 5 - 10m³。清洗泵:泵的流量和扬程应满足清洗要求,流量一般为膜组件正常运行流量的 1/3 - 1/2,扬程要能克服膜组件和管道的阻力并提供一定的循环动力,如选用流量为 30 - 50m³/h、扬程为 30 - 50m 的离心泵。
反渗透技术已经相当成熟,设备运行相对稳定。只要操作条件(如压力、温度、进水水质等)控制在合适的范围内,反渗透系统能够持续、稳定地去除有机污染物。而且,现代的反渗透设备通常配备有自动化的监测和控制系统,可以实时监测设备的运行参数,如膜通量、进水和出水的水质、压力变化等,及时发现并处理问题。例如,当膜通量下降到一定程度时,系统可以自动启动清洗程序,恢复膜的性能。经过反渗透处理后的水,水质得到明显改善,能够满足许多对水质要求较高的应用场景。对于超纯水制备来说,反渗透后的水在有机污染物含量、离子浓度等方面都很明显的降低,为后续的精处理步骤(如离子交换、超滤等)提供了品质很好的进水。例如,在制药行业中,反渗透后的水可以作为制备注射用水的前期处理水,其较低的有机污染物含量有助于保证终药品的质量和安全性。离子交换树脂的再生剂选择影响超纯水成本与质量。
环境湿度主要影响测量仪器和电极的表面状态。如果环境湿度较高,仪器的外壳和电极表面可能会吸附水汽,形成一层薄薄的水膜。当这层水膜含有杂质时,例如空气中的盐类、灰尘等溶解在其中,就可能会引入额外的导电通路,导致测量的电阻率比实际值偏低。另外,高湿度环境下,空气中的水分可能会进入测量样品中,改变超纯水的纯度。尤其是在长时间的测量过程中,这种影响可能会累积。例如,在一个湿度为 80% 以上的环境中进行超纯水电阻率测量,相比湿度为 40% 的环境,更容易出现测量误差。空气中的化学污染物,如酸性气体(二氧化硫、二氧化碳等)、碱性气体(氨气等)和挥发性有机物(VOCs),可能会溶解在超纯水中,改变其化学组成和电阻率。例如,二氧化碳溶解在水中会形成碳酸,碳酸会部分电离产生氢离子和碳酸氢根离子,从而增加了水中的离子浓度,导致电阻率下降。超纯水的生产能耗较高,节能技术是发展方向。湖南教学用超纯水功用
连续电去离子(EDI)可进一步提升超纯水纯度。湖南教学用超纯水功用
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。湖南教学用超纯水功用
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