離子交換法
離子交換法是以圓球形樹(shù)脂(離子交換樹(shù)脂)過(guò)濾原水水中的離子會(huì )與固定在樹(shù)脂上的離子交換。常見(jiàn)的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前先將水質(zhì)硬度降低的一種前處理程序。軟化機里面的球狀樹(shù)脂以?xún)蓚�(gè)鈉離子交換一個(gè)鈣離子或鎂離子的方式來(lái)軟化水質(zhì)。
離子交換樹(shù)脂利用氫離子交換陽(yáng)離子而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì )以氫離子交換碰到的各種陽(yáng)離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹(shù)脂會(huì )以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹(shù)脂釋出的氫氧根離子相結合后生成純水。
陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可被分別包裝在不同的離子交換床中分成所謂的陰離子交換床和陽(yáng)離子交換床。也可以將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂混在一起置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式當樹(shù)脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹(shù)脂上的氫離子及(或)氫氧根離子就必須進(jìn)行“再生”。再生的程序恰與純化的程序相反利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生交換附著(zhù)在離子交換樹(shù)脂上的雜質(zhì)。
若將離子交換法與
其他純化水質(zhì)方法(例如反滲透法、過(guò)濾法和活性碳吸附法)組合應用時(shí)則離子交換法在整個(gè)純化系統中將扮演非常重要的一個(gè)部分。離子交換法能有效的去除離子卻無(wú)法有效的去除大部分的有機物或微生物。而微生物可附著(zhù)在樹(shù)脂上并以樹(shù)脂作為培養基使得微生物可快速生長(cháng)并產(chǎn)生熱源。因此需配合其他的純化方法設計使用。
活性碳吸附法
有機物可能是陽(yáng)離子、陰離子或非離子性的物質(zhì)離子交換樹(shù)脂可去除原水中一些可溶性的有機酸和有機堿(陰離子和陽(yáng)離子)但有些非離子性的有機物卻會(huì )被樹(shù)脂包覆這過(guò)程稱(chēng)為樹(shù)脂的“污染阻塞”現象不但會(huì )減少樹(shù)脂的壽命而且降低其交換能力。為保護離子交換樹(shù)脂可將活性碳過(guò)濾器安裝在離子交換樹(shù)脂之前以去除非離子性的有機物。
活性碳的吸附過(guò)程是利用活性碳過(guò)濾器的孔隙大小及有機物通過(guò)孔隙時(shí)的滲透率來(lái)達到的。吸附率和有機物的分子量及其分子大小有關(guān)某些顆粒狀的活性碳較能有效的去除氯胺�；钚蕴家材苋コ械淖杂陕纫员Ｗo純水系統內其他對氧化劑敏感的純化單元。
活性碳通常與其他的處理方法組合應用。在設計純水系統時(shí)活性碳與其他相關(guān)純化單位的相關(guān)配置是一項極為重要的項目。
微孔過(guò)濾法
微孔過(guò)濾法包括三種類(lèi)型：深層過(guò)濾(depth)、篩網(wǎng)過(guò)濾(screen)及表面過(guò)濾(surface)。深層濾膜是以編織纖維或壓縮材料制成的基質(zhì)利用隨機性吸附或是捕捉方式來(lái)滯留顆粒。篩網(wǎng)濾膜基本上是具有一致性的結構就像篩子一般將大于孔徑的顆粒都滯留在表面上(這種濾膜的孔徑大小是非常精確的)而表面過(guò)濾則是多層結構當溶液通過(guò)濾膜時(shí)較濾膜內部孔隙大的顆粒將被滯留下來(lái)并主要堆積在濾膜表面上。
由于上述三種濾膜的功能不同因此對濾膜之間的分辨非常重要。由于深層過(guò)濾是一種較為經(jīng)濟的方式可去除98%以上的懸浮固體同時(shí)保護下游的純化單元不會(huì )敗壞或堵塞因此通常被作為預過(guò)濾處理。表面過(guò)濾可去除99.99%以上的懸浮固體所以也可作為預過(guò)濾處理或澄清用。微孔薄膜(篩網(wǎng)濾膜)一般被置于純化系統中的最終使用點(diǎn)以去除最后殘留的微量樹(shù)脂碎片、碳屑、膠質(zhì)顆粒和微生物。例如：0.22μm微孔濾膜其可濾過(guò)所有的細菌通常用于將靜脈注射用的液體、血清及抗生素進(jìn)行除菌用。
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超濾法
微孔薄膜是依其孔徑大小來(lái)去除顆粒而超濾(UF)薄膜則是一個(gè)分子篩它以尺寸為基準讓溶液通過(guò)極細微的濾膜以達到分離溶液中不同大小分子的目的。
超濾膜是一種強韌、薄、具有選擇性的通透膜，可截留大部分某種特定大小以上的分子，
涂層測厚儀包括：膠質(zhì)、微生物和熱源。較小的分子例如：水和離子都可通過(guò)濾膜。所以超濾法可將截留液中的大分子加以濃縮但是仍有些大分子會(huì )滲漏至濾過(guò)液中。
超濾膜有數種不同的范圍在所有的實(shí)例中超濾膜會(huì )留在大部分大于其分子篩所定義分子量的分子。
反滲透法
反滲透(RO)法是可達到90%~99%雜質(zhì)去除率中最經(jīng)濟的方法。RO膜的濾孔結構較UF膜還要致密RO膜可去除所有的顆粒、細菌以及分子量大于300的有機物(包括熱源)。
當第二種不同濃度的溶液由一個(gè)半透膜隔開(kāi)時(shí)滲透現象會(huì )自然發(fā)生。滲透壓將水壓過(guò)半透膜水將濃度較高的溶液稀釋最后造成濃度平衡。在水純化系統中施加壓力于高濃度的溶液中以抗衡滲透壓。如此迫使得純水由高濃度的液體通過(guò)RO膜并可加以收集。由于RO膜致密度極高因此產(chǎn)出的水流很慢需要經(jīng)過(guò)相當的時(shí)間貯水箱內才會(huì )有足夠的水量。
RO膜可執行離子排除使得只有水可通過(guò)RO膜其余所有的離子及溶解的分子都被截留并加以排除(包括鹽類(lèi)和糖)。RO膜以電荷反應將離子排除帶電荷愈大排除性愈高所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強離子性的高價(jià)離子但是，對于弱離子性的單價(jià)離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進(jìn)水需要不同種類(lèi)的RO膜RO膜包括由乙酸纖維酯制成或是以聚硫胺與聚砜基質(zhì)的混合薄層聚合物。
如果以原水水質(zhì)及產(chǎn)水水質(zhì)為基準經(jīng)過(guò)適當設計后RO是將自來(lái)水純化的最經(jīng)濟有效方法。RO同時(shí)也是試劑級純水系統最好的前處理方法。
紫外線(xiàn)照射法
紫外線(xiàn)照射法已廣泛的使用在水處理上低壓水銀燈所放射出來(lái)的254nm的紫外線(xiàn)是一種有效的殺菌方法因為細菌中的DNA及蛋白質(zhì)會(huì )吸收紫外線(xiàn)而導致死亡。
近來(lái)在UV燈制造技術(shù)方面的進(jìn)步已可制造同時(shí)產(chǎn)生185nm和254nm波長(cháng)的紫外燈管這種光波長(cháng)組合可利用光氧化有機化合物接著(zhù)這種特殊燈泡將純水中的總有機碳濃度降低至5ppb以下。
