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集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用

[导读]结合实例介绍了反渗透 电去离子 集成膜技术在实验室超纯水系统中的应用, 描述了制备超纯水 的工艺流程, 单元设计, 设备选型, 并对投资和运行费用进行了分析

反渗边 电去离子成膜技术是近年来迅速发展成熟, 并 得到大规模工业应用的最新一代超 纯水制造技术, 在国际上已逐渐成为 纯水技术的主流 。作为其中的技术关 键, 反渗透 技术及其装置已 经具有多年的发展历史, 为人所熟 知 而电去离子装置 于二十世纪九十年代才真正成熟起来, 全面 解决了超纯水生产时酸碱消耗 、环境 污染 、 自动化程度差 、 系统不稳定等 一系列问题 。因而, 在相当长的时期 内 的集成膜技术将成为纯水 产业领域竞争的热点 , 。
正 的集成膜技术在电子企 业用水, 实验室纯水系统, 电厂用水 等方面具有独特的优势 自动化程度 高 、易维护、出水水质高、无环境污 染副产物 、 弹 元不需酬刚部进行酸碱再生等例 。针对实验室纯水系统的 工艺特点, 笔者对中科院北京某院所 科研楼实验室纯水系统进行了设计。
项目概况 本项目为中科院北京某院所科 研楼的实验室纯水工程, 以北京市市 政自来水为原水, 要求供出水电阻率 大于 。 , 使用点纯水电阻率 为 一 , 产水量为 。
工艺设计及单元描述 如图 所示, 自来水由市政管网 进入原水箱, 通过原水泵增压, 经砂 滤器 、炭滤器 、阻垢剂加药 、保安 过滤器, 到达反渗透单元, 经两级反 渗透过滤进入 单元, 达到电阻率 ℃进入纯水水箱 。纯 水供水设计为循环方式, 经纯水供水泵增压, 通过紫外线消毒器 、抛光 混床 、 微米过滤器接入纯水供水 管, 到达使用点 。 预处理单元 采 用石 英砂 过 滤 、 活性炭 过 滤 、保安过滤作为两级反渗透的预处 理 。
膜系统单元 膜系统单元是本系统的核心, 负责去除水中大部分的有害物质, 保 证终端产水达到标准要求 。本设计中 采用辅以 值调节的两级反渗透作 为初级脱盐工艺, 模块作为深度 脱盐工艺 。
反渗透模块 反渗透膜是以压力差为驱动力 的液相膜分离方法, 可以看作是渗透 的一种反向作用。在压力推动下, 溶 液中的水分子透过膜, 而其它分子 、 离子 、细菌 、病毒等被截留, 从而实 现脱盐效果, 达到纯化目的 。 整个反渗透系统由高压泵 、反 渗透膜 、压力容器以及相应的仪器 、 仪表 、阀门 、机架 、管道及管件等组 成 此外还有独立的化学清洗装置 。 模块 技术是将膜法和离子交换法结合起来的新工艺, 基本原理主要包 括离子交换 、直流电场下离子的选择 性迁移及树脂的电再生 。水中的离子 首先通过交换作用吸附于树脂颗粒 上, 再在电场作用下经由树脂颗粒构 成的 “离子传输通道 ”迁移到膜表面 并透过离子交换膜进入浓室。由于离 子的交换 、迁移及离子交换树脂的电 再生相伴发生, 犹如边工作边再生的 混床离子交换树脂柱, 因此可以连续 不断地制取高质 的纯水、高纯水。 系统由增压泵 、膜堆、 电源 以及相应的仪、仪表、阀门、机架 、管道等组成。 供水单元 纯水供水循环采用 紫外 线杀菌 、抛光混床脱盐、 微米过 滤, 达到用户的纯水水质要求 。 为保证纯水的品质以及生物学 指标, 在纯水制备的终端设置精度为 卜 的微滤膜过滤器, 用于截留 去除脱盐设备出水中的微粒以及细菌 尸体 。由于 卜 的微滤膜膜过滤 器为整个脱盐工艺的最后一道处理 设备, 因此又称终端过滤器 。过滤 器内装折叠式微孔滤膜, 过滤精度林 , 过滤器出口设置压力表 。 过滤器经过一段时间的运行后, 滤膜 表面截留了大量杂质, 使滤膜堵塞, 导致工作压力增加, 当进出口压力差 增大到某一设定值时, 更换滤膜 。 终端过滤器由罐体、滤 芯 、压力表组成 。 主要设备及技术参数 主要设备清单及技术参数如表 所示。 电控单元自制 , 采用设备包括 三爹护 、 角嫉 屏 、联想计算 机 、西门子电气元件等 。另需要电导 率检测仪 、压力表 、高低压传感器 、 机械流 计 、 电磁阀, 电磁开关流量 计 、球阀等配件若干 。
程度高, 无须专人操作, 由实验室部 「派人兼管即可, 人工费可不计入运 行成本 。 电费 电费按 元 · 计 算, 系统的运行功率约为 , 电 费不超过 刃 纯水 ` 自来水费 制取 纯水约需, 自来水, 按 刃 通 计算, 则 每吨水自来水费为 元 耐 。 本纯水系统产水成本为 元 “ , 远远低于市售纯水价格 。 结语 该系统经过一年 多的连续运 行, 反映良好 。设备产水水质良好, 水量稳定, 回收率大于 , 产水终端电阻稳定达到 以上, 日 常水质检测 余氯 、铁 、电导率 、硬 度 、细菌 、内毒素 超过质控标准, 设备具有关键单元备用从而杜绝了停 水情况的发生, 并大大缩短了紧急供 水时间 。本系统在反渗透和 两大 工艺的基础上, 结合了 、触摸屏 等先进控制装置及 控制理论, 实 现了系统的高效 、稳定脱盐效果, 并 且产水成本低廉, 无酸碱消耗, 满足 了科研实验室用水的要求

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