膜法超纯水制取设备工艺流程
时间:2024-10-11 阅读:526
超纯水,作为一种几乎去除所有溶解固体、颗粒物、细菌、病毒及其他有机物的水,是半导体、电子、制药、化工及生物科技等领域的原料。其制备过程需经历严格且复杂的工艺流程,以确保水质纯净。
膜法超纯水制取设备工艺流程概述:
膜法超纯水制取设备以其高效、环保、节能的特点,逐渐成为现代超纯水制备的主流技术。其工艺流程大致可分为预处理、反渗透(RO)、电去离子(EDI)及终端处理几个关键步骤。
一、预处理阶段
预处理是膜法超纯水制取过程中的首要环节,其目的在于去除原水中的悬浮物、胶体、有机物、余氯及大部分细菌等杂质,为后续的反渗透膜提供清洁、稳定的进水水质。常见的预处理设备包括多介质过滤器、活性炭过滤器、软化水器及精密过滤器等。
1. 多介质过滤器:通过不同粒径的砂、石英砂、无烟煤等介质的层层过滤,有效去除水中的悬浮物、胶体及部分有机物,降低水的浊度。
2. 活性炭过滤器:利用活性炭的强吸附能力,进一步去除水中的有机物、余氯及部分重金属离子,改善水的口感和气味。
3. 软化水器:通过离子交换原理,将水中的钙、镁离子置换为钠离子,降低水的硬度,防止后续设备结垢。
4. 精密过滤器:采用高精度滤芯(如PP棉、尼龙膜等),进一步拦截微小颗粒物,确保进入反渗透膜的水质清澈透明。
二、反渗透(RO)阶段
反渗透是膜法超纯水制取的核心环节,它利用半透膜的选择透过性,在高压泵的推动下,使水分子通过膜而大部分溶质被截留。反渗透膜能有效去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌及病毒等杂质,出水水质可达到较高的纯度。
1. 反渗透膜的选择:根据原水水质及出水要求,选择合适的反渗透膜材料(如聚酰胺复合膜、醋酸纤维素膜等)及膜元件(如卷式膜、中空纤维膜等)。
2. 操作参数控制:严格控制进水压力、温度、pH值及回收率等参数,确保反渗透膜的稳定运行及高效除盐效果。
3. 清洗与维护:定期对反渗透膜进行清洗,去除膜表面的污染物,延长膜的使用寿命,保证出水水质稳定。
三、电去离子(EDI)阶段
电去离子技术是在反渗透基础上进一步深度脱盐的技术,它利用电场作用下的离子交换膜和电渗析原理,将水中的残余离子进一步去除,使出水水质达到超纯水的标准。
1. EDI膜块结构:EDI膜块通常由阴阳离子交换膜、淡水隔板及浓水隔板交替排列而成,形成多个独立的脱盐单元。
2. 工作原理:在直流电场的作用下,水分子被电离成氢离子和氢氧根离子,分别通过阳膜和阴膜进入浓水室,同时水中的残余离子被离子交换膜截留并随浓水排出,从而实现深度脱盐。
3. 优点:EDI技术无需使用酸碱进行树脂再生,避免了二次污染,且连续运行、出水水质稳定。
四、终端处理阶段
经过反渗透和电去离子处理后的水,虽然已经达到了很高的纯度,但在某些特定应用场合(如半导体制造)中,仍需进行进一步的终端处理,以确保水质的绝对纯净。
1. 抛光树脂:采用高纯度的混合床离子交换树脂,对EDI出水进行最后的深度抛光处理,去除残留的微量离子及有机物。
2. 微孔过滤器:通过微孔滤芯(如PTFE膜)的过滤作用,去除水中的微小颗粒物及细菌等杂质,确保出水水质的绝对安全。
3. 紫外消毒:在必要时,可采用紫外消毒器对出水进行杀菌处理,进一步提高水质的生物安全性。
结语
膜法超纯水制取设备工艺流程的每一个环节都至关重要,它们共同构成了一个高效、稳定、环保的超纯水制备系统。随着科技的不断进步和工艺的不断优化,膜法超纯水制取技术将在更多领域发挥重要作用,推动相关行业的持续发展。