工業純水機由預處理系統、精處理系統、後處理系統三大部分組成。原水經PP濾芯（砂棒過濾器）、活性炭單元、軟水器單元等預處理系統後，使水中的懸浮物（顆粒物質）、膠體、有機物、硬度、微生物等雜質含量大大降低，以、電除鹽等精處理系統的處理負荷，延長其使用壽命。
基本介紹
- 中文名：工業純水機
- 部分組成：預處理系統、精處理系統等
- 對象：水中的懸浮物等
- 目的：減輕後續的反滲透
- 工藝：預處理、脫鹽和精處理
- 工作原理：離子交換純水系統等
概況,工作原理,活性炭,軟水器,反滲透,備註,超濾器,紫外儀,殺菌,殺菌特點,純化柱,安裝指導,小結,
概況
依各種原水水質和要求的不同，工業用水的製備工藝大體可分為預處理、脫鹽和精處理三步。
工作原理
本純水系統設計結合化工行業用純水的要求，制定出標準型適合在本行業使用的純水系統。以下對系統的介紹：
離子交換純水系統
本系統設計採用多介質過濾器、活性炭過濾器作及保全過濾器作為前級處理，有效除去原水中的懸浮物、泥砂、微粒、有機矽膠體、有機物、異味、余氯等雜質，使經過離子交換處理後的水質符合工業生產要求。在經過後端進行精處理系統（混床系統），使其產水水質滿足生產用水的要求。離子交換設備-離子交換技術有相當長的歷史，某些天然物質如泡沸石和用煤經過磺化製得的磺化煤都可用作離子交換劑。但是，隨著現代有機合成工業技術的迅速發展，研究製成了許多種性能優良的離子交換樹脂，並開發了多種新的套用方法，離子交換技術迅速發展，在許多行業特別是高新科技產業和科研領域中廣泛套用。國內外生產的樹脂品種達數百種，年產量數十萬噸。
工業超純水設備原理描述
離子交換是一種特殊的固體吸附過程，它是由離子交換劑的電解質溶液中進行的。一般的離子交換劑是一種不溶於水的固體顆粒狀物質，即離子交換樹脂。它能夠從電解質溶液中吸取某種陽離子或者陰離子，而把自身所含的另外一種帶相同電荷符號的離子等量地換出來，並釋放到溶液中去，這就是所謂的離子交換。按照所交換離子的種類，離子交換劑可分為陽離子交換劑和陰離子交換劑兩大類。
離子交換的基本工作原理是
1、首先電解質離子（鈣、鎂、鐵、鈉等離子）穿過液膜進入樹脂表面；
2、離子進入樹脂內部；
3、離子交換；
4、H離子或OH根離子向樹脂外部擴散；
5、H離子或OH根離子進入水中形成H2O。雙床又稱復床，復床是用陽、陰兩種不同的離子交換的交換器的串聯方式，如強酸性陽離子交換樹脂和強鹼性陰離子交換樹脂串聯的方式。這種陽床和陰床串聯組成的設備稱為復床，水先經過陽床除去帶正電的離子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+），並且置換出H+離子到水中；然後除去水中的陰性離子（如SO2-4、Cl-、HCO- 3），並且置換出OH-離子到水中。同時，H+離子和OH-離子結合形成水H2O，從而達到去離子的作用。
混床工作原理
在同一個交換器中，將陰、陽離子交換樹脂按照一定的體積比例進行填裝，在均勻混合狀態下，進行陰、陽離子交換，從而除去水中的鹽分，稱為混合床除鹽處理。混合床的陰、陽離子交換樹脂在交換過程中，由於是處於均勻混合狀態，交錯排列，互相接觸，可以看作是由許許多多的陰、陽離子交換樹脂而組成的多級式復床，可相當於1000～2000級。因為是均勻混合，所以，陰、陽離子的交換反應幾乎是同時進行的，所產生的H+和OH-隨即合成H2O，交換反應進行得很徹底，出水水質高。
系統結構流程前處理設備（多介質過濾設備、活性炭過濾設備）+離子交換設備=純水
套用範圍
發電廠、熱電廠.給水循環冷卻（凝結）.水化工、石化工藝用水.化工反應冷卻用水
預處理
包括砂濾、多介質過濾、軟化、加氯、調節pH、活性碳過濾、脫氣等。過濾可除去 1～20微米大小的顆粒，軟化和調節pH可防止反滲透膜結垢，加氯是殺菌。活性碳過濾是除去有機物和自由氯，脫氣是清除溶於水中的CO2等。
脫鹽
包括電滲析、反滲透、離子交換。電滲析的原理是在外加直流電場作用下利用陽離子和陰離子交換膜對離子選擇性透過，脫鹽率可達95%以上。反滲透是滲透現象的逆過程，在濃溶液上加壓力，使溶劑從濃溶液一側通過半透膜向稀溶液一側反向滲透，脫鹽可達98%，並能除去99%的細菌顆粒和溶解在水中的有機物。離子交換的原理是當水通過陽離子交換樹脂時，水中的陽離子被陽離子交換樹脂吸附，樹脂上可交換的陽離子如H離子被置換到水中，並和水中的陰離子結合成相應的無機酸，如 超純水這種含有無機酸的水，當下一步通過陰離子交換樹脂層時，水中的陰離子被陰離子交換樹脂吸附。樹脂上可交換的陰離子如OH離子被置換到水中，並與水中的H離子結合成水，即 超純水 。
工業純水機精處理
包括紫外線殺菌、終端膜過濾和超濾。紫外線殺菌是因生物體的核酸吸收紫外線光的能量而改變核酸自身結構，破壞核酸功能而使細菌死亡。殺菌最強的光譜波長為2600埃。各種膜過濾能除掉直徑大於 0.2微米的顆粒，但對於清除有機物則不如反滲透和超濾有效。超濾是把各種選擇性的分子分離。在超濾過程中，水在壓力下流過一個卷式或中空纖維膜棒。膜孔徑在10～200埃範圍內，薄膜厚度為0.1～0.5微米，附在一個中孔的纖維棒內壁上，超濾能除去細菌和0.05微米的粒子。
活性炭
活性炭的比表面積很大，且布滿了孔徑極小（10～30埃）的微孔，對有機物膠體、余氯、鐵離子等有明顯的吸附濾除作用。台式純水機、淨水器等常用10寸/20寸活性炭濾芯。大型純水機組常用玻璃鋼/不鏽鋼材質的活性炭濾罐。
軟水器
大中型純水系統常使用全自動軟水器以除去原水中的鈣鎂離子。全自動軟水器由鈉離子樹脂罐、再生鹽箱及多路控制閥組成，能夠設定程式控制運行，自動再生（時間型/流量型兩種控制方式），再生時利用虹吸原理吸鹽，再注水化鹽，再生時間通常為2小時。
小型台式純水機一般使用10寸/20寸軟水樹脂濾芯來降低原水硬度。
反滲透
RO反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。
RO膜對高價離子、膠體、細菌及分子量大於300 dalton的有機物質（包括熱源）去除率高達99%以上，對低價離子（NA+、K+）去除率達95%，當源水電導率<3505µs/cm，RO純水電導率通常≤55µs/cm，符合國家三級用水標準。再經過原子級離子交換柱循環過濾，出水率可達18.2MΩ.cm。
反滲透法是可達到90%～99%雜質去除率最經濟的方法，同時也是試劑級超純水系統最好的前處理方法。
備註
RO膜的過濾能力受水溫影響較大，最適合的水溫為25℃～30℃，溫度下降1℃，RO膜的產水量約下降3%，當水溫接近0℃時，RO膜將停止產水。
超濾器
超濾膜又稱為中空纖維超濾膜。孔徑介於反滲透和微濾之間，約0.01～0.1μm，常用作純水系統的後處理裝置，可用於截留溶液中各種微粒、大分子溶質、細菌、病毒、熱原等。超濾膜的孔徑是由一定分子量的物質進行截留試驗測定的，並以分子量的數值來表示，能夠濾除熱原的超濾膜的分子量通常為6000道爾頓（dalton）。
紫外儀
紫外線是一種肉眼看不見的光波，存在於光譜紫外線端的外側，故稱之為紫外線，依據不同的波長範圍，被割分為 A 、 B 、 C 三種波段，其中的 C 波段紫外線波長在 240 － 260nm 之間，為最有效的殺菌波段，波段中之波長最強點是 253.7nm。
當紫外線設備產生的足夠劑量的強紫外光照射到水、液體或空氣時，其中的各種細菌、病毒、微生物、寄生蟲或其它病原體在紫外光 UV-C 的輻射下，細胞組織中的 DNA 、 RNA 被破壞，從而阻止子細胞的再生 ，紫外線消毒設備在不使用任何化學藥劑的情況下，較短時間內（通常為 0.2-5 秒）殺滅了水中、液體或空氣中 99.9% 以上的細菌和病毒。科學試驗證明，波長在 240-280nm 的紫外線具備有高效殺菌功能。
現代紫外線消毒技術是基於現代防疫學、光學、生物學和物理化學的基礎上，利用特殊設計的高效率，高強度和長壽命的 C 波段紫外光發生裝置，產生的強紫外 C 光照射流水（空氣或固體表面），當水（空氣或固體表面）中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外 C 光輻射後，其細胞中的 DNA 結構受到破壞，從而在不使用任何化學藥物的情況下殺滅水中的細菌、病毒，以及其它致病體，達到消毒和淨化的目的。
紫外線殺菌器以 304 或 316L 不鏽鋼作主體材料，以高純石英管作套管，配合高性能的石英紫外線低壓汞消毒燈管，具有殺菌力強，壽命長、支行穩定可靠等優點，其殺菌效率≥ 99% ，進口燈管使用壽命≥ 9000 小時。
殺菌
紫外線殺菌的原理一般認為是生物體內的核酸吸收了紫外光的能量而改變了自身的結構，進而破環了核酸的功能所致。當核酸吸收的能量達到致死量而紫外光的照射又能保持一定時間時，細菌便大量死亡。
殺菌特點
1.紫外線殺菌速度快，效率高，效果好。
2. 紫外線照射不會改變水的物理和化學性質，對純水不會帶入附加物所引起的污染。
3. 適用於各種水的流量下，操作簡單，適用方便，只需要定期清洗石英玻璃套管，更換燈管即可。
4. 體積小，輕便，耗電低。
5. 紫外線殺菌沒有持續消毒作用，易受二次污染。
紫外光（UV）的氧化作用。
純化柱
純化柱內裝填有美國羅門哈斯/陶氏公司所產UP核子級混床樹脂，當原水通過純化柱時，水中的陽離子與陽樹脂中H+置換，水中陰離子與陰樹脂中OH-離子置換，交換後進入水中的H+和OH-會立即結合生成H2O,從而使原水中的陰陽離子得以去除，其出水電阻率最高可達18.3 MΩ.cm。
安裝指導
1：設備儘量安裝在乾燥通風的地方，因為長期處於潮濕環境會造成電器設備和元件的損壞。
2：系統應置於便於操作者進入和維修的場地，四周應留有充足的空間。
3：選擇安裝地點時應儘量考慮前處理裝置有較合適的位置，並符合這些工藝流程的擺放順序。
4：前處理和主機按要求就位後，UPVC管道進行連線。
5：電器的安裝工作必須要有合格的電器技術人員和工人進行，必須要用可靠的接地。
6：安裝地點應保證夏夏季環境不高於40度，冬季高於4度。否則會對設備造成不可恢復的損壞。
7：純水收集地點(如純水箱入口處)的高度不應高於設備純水出口處5m，否則會對逆滲透產生背壓，造成逆滲透不可恢復和損壞。
8：純水出口連線中不可安裝任何阻礙純水流出的裝置
9：安裝純水連線管和濃水排放管的管徑不應小於純水出口和濃水的管徑。
一般工藝流程：
原水－原水加壓泵－多介質過濾器－活性炭過濾器－軟水器－精密過濾器－一級反滲透 設備－中間水箱－中間水泵－離子交換器－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－微孔過濾器－用水點 (2000年版中國藥典傳統工藝) 原水－原水加壓泵－多介質過濾器－活性炭過濾器－軟水器－精密過濾器－第一級反滲透 －PH調節－中間水箱－第二級反滲透（反滲透膜表面帶正電荷）－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－ 微孔過濾器－巴氏消毒—用水點 (2005年版中國藥典流行工藝)
小結
一套完整的水處理系統由預處理系統、精處理系統、後處理系統三大部分組成。原水經PP濾芯（砂棒過濾器）、活性炭單元、軟水器單元等預處理系統後，使水中的懸浮物（顆粒物質）、膠體、有機物、硬度、微生物等雜質含量大大降低，以減輕後續的反滲透、電除鹽等精處理系統的處理負荷，延長其使用壽命。
