工業純水設備

工業純水設備是用於工業生產用水水的純水製取裝置。工業用純水機可以用於：飲用水、瓶裝水、食品工業用水、半導體工業、精細化工、光學工業用水、電鍍用水、醫藥用水、透析醫療用水、代替各類蒸餾水及超純水供水等。

基本介紹

• 中文名：工業純水設備
• 領域：工業生產
• 用途：飲用水、瓶裝水等供水
• 原理：離子交換

原理介紹

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

a、首先電解質離子(鈣、鎂、鐵、鈉等離子)穿過液膜進入樹脂表面;

b、離子進入樹脂內部;

c、離子交換;

d、H離子或OH根離子向樹脂外部擴散;

e、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

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

紫外線殺菌

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。

紫外線殺菌的特點：

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。

純化柱單元

純化柱內裝填有核子級混床樹脂，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。

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。

材質：聚丙烯熱熔纖維濾芯。

特性：10μm濾孔能截留水中的顆粒物質（如自來水中常有的泥沙、鐵鏽），降低濁度，但不能濾除細菌和離子物質。

規格：10寸（250㎜）/20寸（500㎜）。

活性炭單元

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。

軟水器單元

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。

反滲透單元

RO（Reverse Osmosis）反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術，源於美國二十世紀六十年代宇航科技的研究，後逐漸轉化為民用，已廣泛運用於科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化等領域。

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。

超濾器單元

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）。

紫外儀單元

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。