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工业纯水系统介绍



作者:黎巴嫩赌场    发布时间:2020-06-06 15:16


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  纯水系统介绍 第一章 ? 超纯水系统简介 第二章 ? 纯水培训基础 第三章 ? 超纯水工业标准 超纯水系统介绍 电池行业用超纯水概述 电池行业用超纯水包括蓄电池生产用纯水,锂电池生产用纯 水 ,太阳能电池生产用纯水,蓄电池格板用纯水。电池中电解 液的配备对纯水要求十分严格, 通常要求水的电导率在0.1us/cm (电阻值在10兆欧姆)以上,传统用来制备电池用超纯水的工艺 是常采用阴阳树脂交换设备,该工艺的缺点在于树脂在使用一段 时间以后要经常再生。随着膜分离技术的不断成熟,现在常常采 用反渗透过滤工艺,或者是采用一级反渗透后面再经过离子交换 混床(或电去离子EDI)工艺来制取超纯水。 电池行业制备超水的工艺大致分成以下几种: 1、采用离子交换方式,其流程如下: 原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精 密过滤器→阳树脂过滤床→阴树脂过滤床→阴阳树脂混床→微孔 过滤器→用水点 2、采用两级反渗透方式,其流程如下: 原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精 密过滤器→第一级反渗透 →PH调节→中间水箱→第二级反渗透 (反渗透膜表面带正电荷)→纯化水箱→纯水泵→微孔过滤器→ 用水点 两级反渗透工艺流程图 3、采用EDI方式,其流程如下: 原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精 密过滤器→一级反渗透机→中间水箱→中间水泵→EDI系统→微 孔过滤器→用水点 三种制备化工行业用超纯水的工艺比较 目前制备化工行业用超纯水的工艺基本上是以上三种,其余 的工艺流程大都是在以上三种基本工艺流程的基础上进行不同组 合搭配衍生而来。现将他们的优缺点分别列于下面: 1、第一种采用离子交换树脂其优点在于初投资少,占用的 地方少,但缺点就是需要经常进行离子再生,耗费大量酸碱,而 且对环境有一定的破坏性。 2、第二种采用两级反渗透设备,其特点为初投次比采用离 子交换树脂方式要高,但无须树脂再生。其缺点在于相关膜原件 需定期清洗或更换,水质相对来说不是太高,大都只能做到 1us/cm左右,所以在不质要求更高的时候常采用一级反渗透后面 再用混床(阴阳复床)把关。 3、第三种采用反渗透作预处理再配上电去离子(EDI)装 置,这是目前制取超纯水最经济,最环保的超纯水制备工艺,不 需要用酸碱进行再生便可连续制取超纯水,对环境没什么破坏性。 其缺点在于初投资相对以上两种方式过于昂贵。 ? 纯水培训基础 一、常用基本概念 1. 电导:在两片面积各一平方厘米,相隔一厘米距离的极片间可移动的 离子数目,称为电导度,单位:?s/cm.。 2. 电阻:电导的倒数,单位:MΩ?cm。 3. 硬度:指水源中钙镁离子的含量,通常用粒数/加仑(gpg)来表示。 4. pH值:溶液中酸和碱的相对含量。pH值是水中氢离子浓度的负对数 (log)的度量单位。pH值分0~14挡,pH值为7.0则水为中性;pH值小于7.0, 则水为酸性的;pH值大于7.0。则水为碱性的。 5. 总固体量(TS):是指总溶解固体量(TDS)和总悬浮固体量(TSS) 之和。 6. 碱度:是用来描述碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物含量的通用术语。 7. 总有机碳(TOC):总有机碳(TOC)是以mg/l为单位的水中有机物 污染的度量单位。TOC是可氧化的有机物的直接度量单位。 8. 活性炭:颗粒活性炭,用于去除水中的异味、气味、氯气、氯胺及一 些有机物。 9. NTU:散射浊度单位—用一束光通过样水,用散射浊度计测出低浑浊 水的浑浊度。 10. 渗透:水通过半透膜,从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧自然的流 动,直到能量达到平衡 11. SDI:含沙密度指数—用于测量反渗透系统所用原水中悬浮国体的数 量。 12. 树脂:专门制造的聚合物小球,用在离子交换系统中,去除水溶液中 的溶解盐。 13. LSI:langelier饱和指数—一种计算公式,采用该公式,在规定的条 件、温度、pH值、TDS、硬度及碱性下进行碳酸钙沉淀的预测。 14. 内毒素:一种抗热的致热质,特别是在有生命或无生命细菌的细胞壁 中发现的脂肪多糖。 15. 臭氧:氧的一种不稳定的、高活性的形式,它是由自然雷电或高压电 荷通过空气所产生的,是一种优良的氧化剂和消毒剂。 二、基本处理工艺 1. 沉淀 沉淀通常是一种多步工艺,用以减少水中浑浊物和悬浮物。这一多步工 艺包含加入化学凝结剂或pH值调节剂以反应生成絮状物,絮状物由于重力作 用而在沉淀桶中沉淀下来,或当水通过高差滤池时滤掉。沉淀工艺可有效地 去除大于25? m的微粒。 2. 石灰-苏打软化 在水中加入石灰(CaO)和苏打粉(Na2CO3)以减少其钙镁含量的方法 称为石灰软化法。其目标是使水中的氢氧化钙和氢氧化镁(硬度)沉淀析出。 该工艺花费少,但效果勉强。通常生产出的水硬度为50~120ppm(3~7gpg)。 该工艺不足之处是处理后的水pH值高,一般在8.5~10.0范围。 3. 机械过滤器(多介质过滤器) 机械过滤器为一填充规定厚度滤料的压力容器,当填充单一滤料时为单 层机械过滤器,填充不同种类滤料时为双层或多介质过滤器。 功能:在水质预处理系统中,多介质过滤器压力容器内不同粒径的石英 砂按一定级配装填,经絮凝的原水在一定压力下自上而下通过滤料层,从而 使水中的悬浮物得以截留去除,多介质过滤器能够有效去除原水中悬浮物、 细小颗粒、全价铁及胶体、菌藻类和有机物。其出水SDI15(污染指数)小于 等于5,完全能够满足反渗透装置的进水要求。 4. 活性炭过滤器 活性炭过滤器压力容器是一种内装填粗石英砂垫层及优质活性炭的压力 容器。 功能:在水质预处理系统中,活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除 的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解,同时还吸附从前级泄漏过来的小 分子有机物等污染性物质,对水中异味、胶体及色素、重金属离子、COD等 有较明显的吸附去除作用。可以进一步降低RO进水的SDI值,保证SDI5, TOC2.Oppm。 5. 软化器 离子交换软化装置是水处理过程中最常用的一种设备,其作用是去除硬 水中形成水垢的钙和镁离子。在许多情况下,利用软化水设备可去除可溶性 离子(铁离子)。标准软水设备有四个主要部分:树脂柱、树脂、加盐装置、 阀门控制器。 软水设备树脂柱里装有处理过的离子交换树脂—聚苯乙烯小颗粒。这种 树脂颗粒起初在再生过程中是吸附钠离子,这个树脂对多价离子诸如钙离子、 镁离子的亲和力大得多。因而,当硬水流经树脂时,钙离子和镁离子就会吸 附在树脂上,同时又解吸离子,直至达到平衡状态。这时,软水设备就完成 了其中的钠离子与水里钙镁离子的交换。 再生时,使NaCl溶液流经树脂,硬离子就置换成了钠离子。采用 高浓度盐水使树脂与硬离子之间的这种亲和力得以减弱。这个再生过程可以 无限重复进行而不会损坏树脂。 软化器是一种简单的离子交换过程,它解决了极常见的水污染形式:硬 度。利用NaCl进行再生是一个简单但并不昂贵的过程,还能实现自动再生, 而且无需烈性化学试剂。 6. 阴、阳离子交换器 阴、阳离子交换器是分别填装阴树脂和阳树脂的交换器。阳离子交换器 用于去除正电荷离子(阳离子),阴树脂用于去除负电荷离子(阴离子)。 阳离子交换树脂是将H 离子置换成阳离子,诸如钙、镁和钠离子;阴离 子交换树脂是将OH-离子置换成阴离子,诸如氯离子、硫酸根离子和重碳酸根 离子,置换的H 和OH-合成形成水,去除水中的离子。 树脂的交换能力是有限的,在其交换能力耗尽之后必须进行再生。交换 能力的耗尽出现吸附离子之间达到平衡状态的时候,阳离子树脂的再生是利 用酸进行处理,一般用盐酸再生,即用H 离子进行填充。阴离子树脂的再生 一般使用氢氧化钠,即用OH-离子填充。再生可以用再生过的交换柱去离子设 备在柱外进行,也可以通过安装可再生的去离子设备和再生设备以及化学药 剂的方法在柱内进行。 7. 混床 混床是混合离子交换柱的简称,是针对离子交换技术所设计的设备。所 谓混床,就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中, 对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大,所以在混 床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1:2,也有装填 比例为1:1.5的,可按不同树脂酌情考虑选择。 混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在 运行及整个再生过程均在混床内进行,再生时树脂不移出设备以外,且阳、 阴树脂同时再生,因此所需附属设备少,操作简便,具有以下优点: (1) 出水水质优良,出水pH值接近中性。 (2) 出水水质稳定,短时间运行条件变化(如进水水质或组分、运行流速 等)对混床出水水质影响不大。 (3) 间断运行对出水水质的影响小,恢复到停运前水质所需的时间比较短。 (4) 交换终点明显。 8.0 EDI EDI的工作过程通过交换羟基离子或氢氧根离子去处不想要的离子,然后 将这些离子输送到废水流中。离子交换反应在组件的纯化室中进行,在那里 阴离子交换树脂释放出氢氧根离子(OH-)而从溶解盐(如氯化物、Cl-)中 获得阴离子。同样,阳离子交换树脂释放出氢离子(H )而从溶解盐中(如钠、 Na )获得阳离子。 一个直流(DC)电场通过放置在组件一端的阳极( )和阴极(-) 施加。电压驱动这些被吸收的离子沿着树脂球的表面移动,然后穿过薄膜进 入浓水室。 带负电的阴离子(如OH-、Cl-)被吸引到阳极( )。这些离子穿过阴离 子选择性薄膜,进入相邻浓水室,而不会穿过相邻的阳离子选择性薄膜并滞 留在浓水室,而且得以妥善处理。在淡水室中带正电的阳离子(如H 、Na ) 被吸引到阴极(-)。这些离子穿过阳离子选择性薄膜进入临近的浓水室,他 们在那里被临近的阴离子选择性薄膜阻挡,同时得以妥善处理。 在浓水室中,仍然维持电中性。从两个方向输送过来的离子彼此相互中 和。从电源流过来的电流跟移动离子的数目成比例。两股水流(H 和OH-)趋 势离子都被输送并且被加到所要求的电流之中。 水流流过两种不同类型的腔体,纯化室中的离子就会耗尽,同时被收集 到邻近的浓水流之中,这就从组件中带走了被去除的离子。 在纯化室和(或)浓水室中使用离子交换树脂是EDI技术和专利 的一个关键。在纯化室中还会发生一个重要现象,在电势梯度高的特定区域, 电化学“分解”能够使水产生大量的H 和OH-离子。这些区域中产生的H 和 OH-离子在混合的离子交换树脂中可以使树脂不断再生,并且形成不需要外加 化学试剂的薄膜。 9.0 反渗透系统 反渗透是一种侧流过滤,就是原水在压力作用下横穿膜,其中一 部分原水渗透过膜,而其余的原水沿着膜的切线方向流出系统而未经过滤。 经过滤的水流由于渗过膜被称为“渗透水”;另一支水流由于带走了膜所阻 挡的浓污染物而称为“浓水”。因为原水水流和浓水水流平行于膜,而不是 垂直于膜,所以此工艺过程称为“侧流”或“切向流”。 反渗透是一种最广泛采用的膜分离工艺,利用压力使水透过膜,而可溶 性盐份、胶体、有机物及微生物被截留在膜表面,随浓水排放。它可有效地 去除全部的有机物和90%~99%的离子。 纯水工业标准 自来水制备超纯水制备系统 一、自来水泵入不锈钢水箱,加药,砂滤,活性炭过滤。 二、得到软化水,加药,进入一级反渗透,出来纯水 三、再进入二级大型工业反渗透水处理设备系统,出来超纯水高纯水 超纯水用在电子工业等标准:二级反渗透出水电导率1 us/cm2 电阻率大于15 兆欧/cm 超纯水工业等标准 反渗透设备超纯水处理: 电子半导体、集成电路芯片及封装、液晶显示、 高精度线路板、光电器件、各种电子器件、微电子工业、大规模、超大规模 集成电路需用大量的高纯水、超纯水清洗半成品、成品。集成电路的集成度 越高,对水质的要求也越高。目前我国电子工业部把电子级水质技术分为五 个行业标准,分别为18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm, 以区分不同水质。 一、大型工业反渗透水处理设备系统应用领域:(1)电力工业:锅炉补 给水、冷却水坝;(2)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水、 配方用水;(3)食品工业:配方用水、生产用水;(4)制药行业:工艺用 水、制剂用水、洗涤用水、注射用水、无菌水制备;(5)饮料工业:配方用 水、生产用水、洗涤用水;(6)化学工业:生产用水、废水处理;(7)饮 水工程:超纯水制备、饮用水净化;(8)石油化工:油田注入水、石化废水 深度处理;(9)海水淡化:海岛地区、沿海缺水地区、船舶、海水油田等生 产生活用水;(10)环保领域:电镀漂洗水中贵重金属、水的回收,实现零 排放或微排放。 二、大型工业反渗透水处理设备系统系统优点:(1)可以从海水或苦咸 水中提取淡水;(2)容易去除有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质, 获得高纯度的水;(3)由于反渗透过程是一个物理过程,没有相变,因而节 能;(4)操作简单,易实现自动化,节省劳力;(5)结构紧凑,占地小, 从而降低费用;(6)作为一种浓缩方法,能回收溶解在溶液中有价值的成份。 附件1:直饮水、高纯水、超纯水制备工艺 1.直饮水基本工艺流程: 2.矿泉水、纯净水生产工艺: 3.制药、化工、电子工艺用水,电厂锅炉给水、高纯水、超纯水处理 注: 1.选配①为根据各地用户水质硬度情况不同选用软化或加药。 2.选配②为根据用户一次性投资预算考虑选混床或EDI。 3.选配③为根据用户对成品水质的要求确定是否需要。 附件2:纯水设备识别图

工业纯水装置




 
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