高纯水制备设备

博泰达超纯水系统

超纯水系统

2017-08-10 10:39:57   来源:博泰达
超纯水系统是采用预处理、反渗透技术、超纯化处理以及后级处理等方法,将水中的导电介质几乎完全去除,又将水中不离解的胶体物质、气体...
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     超纯水系统是采用预处理、反渗透技术、超纯化处理以及后级处理等方法,将水中的导电介质几乎完全去除,又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水处理设备。
   超纯水最初是美国科技界为了研制超纯材料(半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等)应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水,如今超纯水已在生物、医药、汽车等领域广泛应用。这种水中除了水分子(H20)外,几乎没有什么杂质,更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物,当然也没有人体所需的矿物质微量元素,超纯水无硬度,口感较甜,又常称为软水,可直接饮用,也可煮沸饮用。超纯水,是一般工艺很难达到的程度,如水的电阻率大于18MΩ*cm,接近于18.3MΩ*cm则称为超纯水。
超纯水系统设备的脱盐核心部件为反渗透膜组件,超纯水系统设备通常由预处理部分,反渗透主机部分,后处理部分共同组成。
1、预处理由石英砂过滤器、活性碳过滤器、全自动软水器、精密过滤器组成(我司采用全自动控制阀头),也可选用超滤系统作为预处理,但通常工程造价要高。预处理主要目的是去除原水中含有的泥沙,铁锈、胶体物质、悬浮物、色度、异味、生化有机物。当原水中硬度较高时,可选择全自动软水器,这样有效的保护了反渗透膜,从而延长了反渗透膜的使用寿命。
2、反渗透主机主要由高压泵、膜壳、进口反渗透膜组件,在线仪表、控制电气等组成。只要膜的数量及泵的型号选型得当,反渗透主机脱盐率及产水量都能达到额定指标,出水电导率可保证在≤10us. CM以下,(原水电导率小于500us/cm,工作温度:1~40℃)
3、后处理部分是对反渗透制取的纯水作进一步的深化处理以制取超纯水,通常是离子交换混床设备或EDI设备,根据客户要求,出水阻率可达到18.2MΩ.CM,如果是应用在直饮水工艺上,则加上杀菌装置即可,通常为紫外线杀菌器或者臭氧发生器,从而使生产出来的水达到直饮标准。
交换反应在模组的纯化学室进行,在那里阴离子交换树脂用它们的氢氧根据离子(OH)来交换溶解盐中的阴离了(如氯离子C1)。相应地,阳离子交换树脂用它们的氢离子(H)来交换溶解盐中的阳离子(如Na)。
在位于模组两端的阳极(+)和阴极(-)之间加一直流电场。电势就使交换到树脂上的离子沿着树脂粒的表面迁移并通过膜进入浓水室。阳极吸引负电离子(如OH,CI)这些离子通过阴离子膜进入相临的浓水流却被阳离子选择膜阻隔,从而留在浓水流中。阴极吸引纯水流中的阳离子(如H,Na)。这些离子穿过阳离子选择膜,进入相临的浓水流却被阴离子膜阴隔,从而留在浓水流中。当水流过这两种平行的室时,离子在纯水室被除去并在相临的浓水流中聚积,然后由浓水流将其从模组中带走。在纯水及浓水中离子交换树脂的使用是ElectropupreEDI技术和专利的关键。一个重要的现象在纯水室的离子交换树脂中发生。在电势差高的局部区域,电化学反应分解的水产生大量的H和OH。在混床离子交换树脂中局部H和OH的产生使树脂和膜不需要添加化学药品就可以持续再生。
EDI 膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室:待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满,这些树脂位于两个膜之间:只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。 树脂床利用加在室两端的直流电进行连续地再生,电压使进水中的水分子分解成 H+及 OH-,水中的这些离子受相应电极的吸引,穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移,当这些离子透过交换膜进入浓室后, H +和 OH-结合成水。这种 H+和 OH-的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。
当进水中的 Na+及 CI-等杂质离子吸咐到相应的离子交换树脂上时,这些杂质离子就会发生象普通混床内一样的离子交换反应,并相应地置换出 H+及 OH-。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到 H+及 OH-向交换膜方向的迁移,这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移,因此杂质离子得以集中到浓水室中,然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。
 
2工作原理
1. 水进入纯化系统,主要部分流入树脂 / 膜内部,而另一部分沿模板外侧流动,以洗去透出膜外的离子。
2. 树脂截留水中的溶存离子。
3. 被截留的离子在电极作用下,阴离子向正极方向运动,阳离子向负极方向运动。
4. 阳离子透过阳离子膜,排出树脂 / 膜之外。
5. 阴离子透过阴离子膜,排出树脂 / 膜之外。
6. 浓缩了的离子从废水流路中排出。
7. 去离子水从树脂 / 膜内流出。
 
3设备特点
1: 整体化程度高 , 易于扩展 , 增加膜数量即可增加处理量。
2: 自动化程度高 , 遇故障立即自停 , 具有自动保护功能。
3: 膜组件为复合膜卷制而成 , 表现出更高的溶质分离率和透过速率。
4: 能耗低 , 水利用率高 , 运行成本低。
5: 结构合理 , 占地面积少。
6: 先进的膜保护系统 , 在设备关机 , 淡化水可自动将膜面污染物冲洗干净 , 延长膜寿命。
7 系统无易损部件 , 无须大量维修 , 运行长期有效。
8: 设备设计有膜清洗系统用阻垢系统。
工艺流程
医药行业制备超水的工艺大致分成以下几种:
1、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 设备→中间水箱→中间水泵→离子交换器→纯化水箱→纯水泵→紫外线杀菌器→微孔过滤器→用水点
2、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→紫外线杀菌器→ 微孔过滤器→用水点
3、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→纯化水箱→纯水泵→紫外线杀菌器→微孔过滤器→用水点
 
4主要用途
1、超纯材料和超纯试剂的生产和清洗。
2、电子产品的生产和清洗。
3、电池产品的生产。
4、半导体产品的生产和清洗。
5、电路板的生产和清洗。
6、其他高科技精细产品的生产。
 
5水质标准
出水水质
电阻率>15MΩ.cm
行业标准
超纯水水质分为五个行业标准,分别为18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm,以区分不同水质。
 
6制取要求
新兴的光电材料生产、加工、清洗;LCD液晶显示屏、PDP等离子显示屏、高品质灯管显像管、微电子工业、FPC/PCB线路板、电路板、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,这也对超纯水处理工艺及产品的简易性、自动化程度、生产的连续性、可持续性等提出了更加严格的要求。
 
7工艺种类
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
间歇式离子交换
这种操作方式是将离子交换树脂和待处理的原水混合加以适当搅拌,基本达到交换平衡,使平衡后的水质萍踪设计需求。此方式通常用于小型生产或实验需要。
固定床离子交换
是一种最常用的离子交换方式,是将离子交换树脂置于交换柱内,被处理的原水以一定流速流经树脂床层,达到交换目的。此方式设备简单,操作方便,实用于各种规模的生产,但是其树脂的利用率较低,再生费用较高。
双级反渗透方式
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→一级反渗透 →PH调节→中间水箱→二级反渗透→纯水箱→纯水泵→微孔过滤器→用水点。
EDI方式
EDI超纯水设备技术的优点
EDI超纯水设备被制药行业、微电子行业、发电行业和实验室所普遍接受。在表面清洗、表面涂装、电解行业、化工行业和太阳能光伏行业的应用也日趋广泛。
EDI设备
EDI可代替传统的混合离子交换技术(MB-DI)生产稳定的去离子水。EDI技术与混合离子交换技术相比有以下优点:
1.离子交换树脂的用量少,约相当于传统离子交换法树脂用量的5%。
2.离子交换树脂不需酸,碱化学再生,节约大量酸、碱和清洗用水,大大降低劳动强度。
3.无废酸、废碱液排放,是清洁的生产技术,属环保产品。
4.过程易实现自动控制,产水水质稳定,与RO等水处理技术相结合,能形成完善的纯水、超纯水生产线。
5.产水水质高,可达到国家电子级水I级标准,电阻率为15~18MΩ·cm,细菌内毒素 含量小于0.1mg/L可完全满 足《中国药典》《美国药典》对药用水的要求。
6.有优异的除弱解离物质(如二氧化碳、硅、硼、氨等)地能力,更适用于超纯水的需要。
7.纯水生产过程连续进行,无需像离子交换床那样一套在用一套再生地重复设置
EDI的工作原理
EDI模块(膜堆)是EDI工作的核心。一个简单的EDI膜堆主要由两个电性相反的电极和多个模块单元对组成,一个膜单元对由一个填满阳离子和阴离子交换树脂的淡水室(D-室)、一个阳膜、一个阴膜、一个浓水室(C-室)组成。EDI膜堆包含多个膜单元对。在每个膜堆的内部有两个带有600V电压的电极,这是通过每个膜堆必需的电压。正极带正电压,负极带负电压,电流在正极和负极之间通过30个膜单元。任一个淡水室都包含着阳树脂和阴树脂,它相当于一个8千米厚的混床。一个阳膜朝着阴极的方向把淡水室和浓水室分开,在另外一边,阴膜也把淡水市和浓水室分开。EDI用的膜和反渗透用的膜很不相同,反渗透用的膜允许小颗粒的分子污染物和离子以及水通过,而EDI膜象离子交换树脂一样是用聚苯乙烯材料制作的,只允许带适当电荷的离子通过,水基本上不能通过。树脂通过水的分离持续的再生。
在电场中,给水中的水分子被分离成H+和OH- ,被异性电荷相吸,H+通过阳阳树脂移向阴极的方向,OH-通过阴树脂移向阳极的方向。这种H+和OH-的迁移再生了树脂,阳膜允许H+通过进入浓水室,阴膜允许 OH-通过也进入浓水室,H+和OH-结合生成生产的水。浓水室中自己水的流动将带走水中的阴阳离子。膜阻止带相反电荷的离子的进入淡水室在水流通过淡水室的过程中,离子被树脂去处,所以膜的有效侧(淡水室)就会产生纯水。
运行流程如下:
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→一级反渗透主机→中间水箱→中间水泵→EDI系统→微孔过滤器→用水点
 
8工艺流程
1、预处理系统→反渗透系统→中间水箱→粗混合床→精混合床→纯水箱→纯水泵→紫外线杀菌器→抛光混床→精密过滤器→用水对象 (≥18MΩ.CM)(传统工艺)。
2、预处理→反渗透→中间水箱→水泵→EDI装置→纯化水箱→纯水泵→紫外线杀菌器→抛光混床→0.2或0.5μm精密过滤器→用水对象(≥18MΩ.CM)(最新工艺)。
3、预处理→一级反渗透→加药机(PH调节)→中间水箱→第二级反渗透(正电荷反渗膜)→纯水箱→纯水泵→EDI装置→紫外线杀菌器→0.2或0.5μm精密过滤器→用水对象(≥17MΩ.CM)(最新工艺)。
4、预处理→反渗透→中间水箱→水泵→EDI装置→纯水箱→纯水泵→紫外线杀菌器→0.2或0.5μm精密过滤器→用水对象(≥15MΩ.CM)(最新工艺)。
5、预处理系统→反渗透系统→中间水箱→纯水泵→粗混合床→精混合床→紫外线杀菌器→精密过滤器→用水对象 (≥15MΩ.CM)(传统工艺)以上工艺各有各的优势,你可以根据你自身的情况选购适合你的工艺。随着科学的发展,很多新的工艺已经替代了旧的工艺。用反渗透法制取高纯水已经普及,也是最为现今的工艺。
 
9应用系统
1、电子、半导体行业:制取电子工业生产如单晶硅半导体集成电路块,显象管,玻壳,液晶显示器等制造工业用纯水、超纯水机。
2、医药行业用水:制药、制剂工艺用水,医疗血液透析、生化分析、输液等。
3、锅炉水处理:石油、化工、炼油、火力发电、电力、制取热力、冶金、食品、造纸等行业中锅炉,厂矿企业高、中、低压锅炉给水所需软化水、除盐纯水。
4、饮料行业:饮用纯净水、蒸馏水、天然水、矿泉水、矿化水、酒类生产白酒勾兑用纯水、啤酒糖化投料用水及纯生啤酒过滤等。
5、宾馆、楼宇、社区优质供水网络系统及游泳池水质净化。
6、制取电镀工艺用去离子水、电池(蓄电池)生产工艺的纯水,汽车、家用电器、建材产品表面涂装、清洗纯水,镀膜玻璃用纯水,纺织印染工艺所需的除硬盐水。
7、石油化工行业:如化工反应冷却、化学药剂、化肥及精细化工、化妆品制造过程用工艺纯水
 
10应用领域
EDI超纯水设备应用于电池行业领域,超纯水设备在工业行业中的应该领域很是广泛。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。
1、电子、电力、电镀、照明电器、实验室、食品、造纸、日化、建材、造漆、蓄电池、化验、生物、制药、石油、化工、钢铁、玻璃等领域。
2、化工工艺用水、化学药剂、化妆品等用纯水。
3.单晶硅、半导体晶片切割制造、半导体芯片、半导体封装 、引线柜架、集成电路、液晶显示器、导电玻璃、显像管、线路板、光通信、电脑元件 、电容器洁净产品及各种元器件等生产工艺用纯水。
4.食品工业用水:饮用纯净水、矿泉水、资料、啤酒、乳业等。
5.海水、苦咸水淡化:海岛、舰船、高盐碱地区生活用水改善。
6.楼宇、社区优质供水:星级宾馆、机场、房产物业纯水网络系统等。
7.化工行业工艺用水:化工冷却、化肥、化学药剂制造。
8.工业产品制造用水:汽车、家电涂装、涂料、油漆、精细加工清洗等。
9.电力行业锅炉补给水:热力、火力发电锅炉、中、低压锅炉动力系统 精细化工、精尖学科用水。
 
11安装流程
(1)、在选定的位置打孔或固定超纯水设备。孔要圆滑,深度、孔距要准确,孔围不能有裂痕或缺口、毛边。
(2)、与自来水管连接。先关闭自来水总阀,连接超纯水设备,接口要缠生胶带,不能漏水。
(3)、连接浓水排放口。纯水机可将排污管直接放入排污管道,端口要留一定空间,以避免污水倒流入直饮水设备,防止排污口“虹吸”现象产生;如将直饮水设备排污管直接放入排污管道,应在排污管端装一球阀,不定时打开可起到排污作用;也可将排污管直接与原先自来水龙头相连。排污管与直饮水设备排污口一定要接好,不能漏水。
(4)、连接净化水出口与净化水龙头。如流量大于500升,可直接用4分管与通用龙头;如流量小于500升,可选择用4变2接头与净化水出口连接,通过2分白色PE管与2分水龙头连接。连接2分管时,先将管端口切平,再套上螺帽,然后把管塞插入PE管,插紧,将PE管超出螺帽1CM左右插入接头拧紧即可。
(5)、安装水龙头:如果要将水龙头装在水槽上,不锈钢水槽可用开孔器开孔,如果要将水龙头固定在墙面,可用直角龙头挂片将水龙头固定在墙面。接头接法与(4)相同,固定部分要拧紧,不能有晃动。
(6)、打开总进水球阀,对净水机进行调试(调试步骤详见维护与保养),观察接头是否漏水,观察期最少2个小时,可在净水机下放一块干净的干毛巾,检查是否有渗水现象。
 
12注意事项
一.PP滤芯:新的滤芯是白色,如果时间长了表面会淤积泥沙,呈现褐色,表示该滤芯不能用了,用水冲洗掉表面泥沙后,可以继续使用1周左右,但不能长期使用。它的寿命一般在3—6月。
二.RO反渗透膜:用水量在10升/天以内,可以冲洗3-5次,超过10L,则多冲洗几次。如果长时间(如四周以上)不用,需要将其取出浸泡在消毒液里,避免细菌的滋生,不过该过程比较麻烦,建议经常开机用少量的水,让机器内部的水形成流通,尽量减少死水的沉积时间过长。反渗透膜的寿命一般在2-3年。
三.活性炭:活性炭主要通过吸附作用,去除水中的异味、有机物等。自来水中有余氯,对反渗透膜有很大的氧化作用,所以必须由活性炭去除。活性炭从表面上看没有直观的变化,一般在一年左右达到饱和吸附就需要更换。
四.超纯化柱:作用是对反渗透纯水进行深度脱盐,最终达到超纯水水平。纯化柱的寿命由电阻率在线来表现。低于某个特定的电阻即表示纯化柱过期。