反渗透技术已经相当成熟,设备运行相对稳定。只要操作条件(如压力、温度、进水水质等)控制在合适的范围内,反渗透系统能够持续、稳定地去除有机污染物。而且,现代的反渗透设备通常配备有自动化的监测和控制系统,可以实时监测设备的运行参数,如膜通量、进水和出水的水质、压力变化等,及时发现并处理问题。例如,当膜通量下降到一定程度时,系统可以自动启动清洗程序,恢复膜的性能。经过反渗透处理后的水,水质得到明显改善,能够满足许多对水质要求较高的应用场景。对于超纯水制备来说,反渗透后的水在有机污染物含量、离子浓度等方面都很明显的降低,为后续的精处理步骤(如离子交换、超滤等)提供了品质很好的进水。例如,在制药行业中,反渗透后的水可以作为制备注射用水的前期处理水,其较低的有机污染物含量有助于保证终药品的质量和安全性。超纯水的分配系统要防止死角与细菌滋生。江苏教学用超纯水常见问题
原理:离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。对于含有酸性或碱性官能团的有机污染物,离子交换树脂可以通过离子交换反应将其去除。例如,带有羧基(-COOH)的有机酸可以与阳离子交换树脂上的氢离子(H⁺)进行交换,从而被树脂吸附;带有氨基(-NH₂)的有机碱可以与阴离子交换树脂上的氢氧根离子(OH⁻)进行交换而被吸附。应用:在超纯水制备的离子交换步骤中,除了去除水中的无机离子外,也可以对部分有机污染物起到一定的去除作用。不过,离子交换树脂主要针对的是含有特定官能团的有机污染物,对于非离子型或中性的有机物去除效果有限。而且,树脂在吸附一定量的有机污染物后,需要进行再生或更换。江苏教学用超纯水常见问题超临界水氧化技术可处理超纯水生产中的有机废物。
1. 反渗透膜的孔径极小,一般在 0.1 - 1 纳米之间,能够有效截留大部分有机污染物。无论是大分子有机物,如蛋白质、多糖、微生物产生的胞外聚合物等,还是小分子有机物,如农药、染料、石油类有机物、有机卤化物等,都能被大量去除。例如,在工业废水处理用于回用制备超纯水时,对于废水中的复杂有机污染物,反渗透法可以去除其中 90% 以上的有机成分,提高了水的纯度。反渗透过程不仅对有机污染物有很好的去除效果,还能去除水中的溶解性固体(如盐类)、胶体、细菌、病毒等杂质。这是因为半透膜的特性使得只有水分子能够通过,而几乎所有其他杂质都被截留。在超纯水制备过程中,这一特性可以简化处理流程,减少后续处理步骤的负担。例如,在电子工业的超纯水制备中,反渗透可以一次性去除水中的重金属离子、微生物和有机杂质,为后续的离子交换和超滤等步骤提供较好的进水水质。
有机污染物容易在反渗透膜表面和膜孔内吸附、沉积,导致膜污染。例如,水中的天然有机物(如腐殖酸、富里酸)、微生物及其分泌物等有机成分会在膜表面形成凝胶层或生物膜。膜污染会使膜通量下降,即单位时间内通过膜的水量减少。这就需要更高的压力来维持相同的水通量,增加了能耗。同时,膜污染还会影响膜的截留性能,导致有机污染物和其他杂质的去除率降低。而且,膜污染后需要定期进行化学清洗,清洗过程较为复杂,频繁清洗还可能会缩短膜的使用寿命。反渗透过程需要较高的压力来驱动水通过半透膜,一般压力在 1 - 10MPa 之间。这就导致了较高的能耗,特别是在处理大量水或者进水水质较差(有机污染物和溶解性固体含量高)的情况下,能耗问题更加突出。在超纯水制备的整个成本中,反渗透过程的能耗成本占比较大。例如,在一些大型的超纯水生产工厂,如果没有合理的能量回收系统,反渗透环节的能耗可能占总生产成本的 30% - 50%。离子色谱分析中,超纯水是理想的淋洗液配制用水。
高锰酸钾法,原理:在酸性或碱性条件下,以高锰酸钾为氧化剂,将水样中的有机物氧化,剩余的高锰酸钾用草酸钠溶液还原,再用高锰酸钾溶液回滴过量的草酸钠,通过计算求出高锰酸盐指数,即 CODMn。 适用范围:适用于污染物相对较低的河流水和地表水。优点:实验过程中产生的污染比重铬酸钾法小。缺点:氧化性较低,氧化不彻底,测得的高锰酸盐指数比重铬酸盐指数低,通常与国标法测定结果相差 3-8 倍,且试验中需要回滴过量草酸钠,耗时长。超纯水的生产需控制原水中的硅含量以满足工艺要求。湖北教学用超纯水项目
超纯水的分配系统需防止交叉污染与回流现象。江苏教学用超纯水常见问题
1. 温度对超纯水电阻率的测量结果有着很大的影响。水的离子化程度和离子迁移速度会随着温度的升高而增加。根据物理化学原理,当温度升高时,水分子的热运动加剧,这使得水中的离子更容易移动,导致电阻率下降。一般来说,温度每升高 1℃,超纯水的电阻率大约会降低 2 - 3%(在 25℃左右的温度范围内)。测量操作:开启电阻率仪,等待仪器稳定后开始测量。在测量过程中,要注意观察仪器显示的电阻率值和温度值。如果温度发生变化,仪器会自动进行温度补偿(如果具备该功能)。对于高精度的测量,可能需要进行多次测量,然后取平均值以减少误差。例如,在 25℃时,超纯水的电阻率标准值为 18.2 MΩ・cm,当温度升高到 30℃时,电阻率可能会下降到 16 - 17 MΩ・cm 左右。因此,在测量超纯水电阻率时,必须考虑温度因素。现代电阻率测量仪器通常配备有温度传感器,能够自动进行温度补偿,将测量结果换算为标准温度(如 25℃)下的电阻率值。江苏教学用超纯水常见问题
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