工業用水指工業生産過程中使用的生産用水及廠區内職工生活用水的總稱,不同行業對工業用水水質要求是不同的,根據水質可分為原水、清水、軟化水、脫鹽水、純水等。
原水是指未經過處理的水,即進入水處理各工序之前的水。
清水,是指原水經混凝、澄清、過濾等處理後的水。
軟化水,是指将水中的Ca² 、Mg2 等離子的含量降低或去除至一定程度的水。水在軟化過程中僅降低硬度,而總含鹽量保持基本不變。
脫鹽水,是指将水中易于去除的強電解質去除至一定程度的水。在除鹽過程中亦除去了部分機械雜質和有機物質。其剩餘含鹽量一般在1~5mg/L,25℃時的電導率為1~10μs/cm。
純水又稱去離子水,是指将水中易于去除的強電解質去除之外,還将水中難以去除的矽酸及二氧化碳等弱電解質去除至一定程度的水。
25℃時純水中的電導率一般為0.1~1μs/cm,剩餘含鹽量一般應在1mg/L以下。
超純水又稱高純水,是指将導電介質幾乎完全除去,同時不離解的氣體、膠體以及有機物質(包含細菌等)均去除至很低程度。超純水的含鹽量小于0.1mg/L,25℃時的電導率為0.1μs/cm以下。
工業用水的水質是保障産品質量、提高産能效率及安全生産的重要條件,随着科學技術突飛猛進的發展,半導體、石油化工、生物醫藥等相關産業産品品質和生産工藝不斷升級,對生産過程中的水質要求也越來越高,很多場合都要使用超純水。
超純水工藝設計流程
超純水工藝在系統設計上通常分為前段、中間段和後段三個部分。
前段(預處理段),是對原水進行前期處理,改善供水水質,使之達到反滲透進水要求,減少、延緩膜的污染、延長膜壽命。
前處理系統主要由砂濾、活性碳過濾器及2B3T(陽離子塔、脫氣塔及陰離子交換塔)等設備構成,其處理對象主要是進水中的微生物、細菌、膠體、有機物、重金屬離子、固體顆粒及遊離氯等。
中間段(反滲透段),是整個純水系統中非常重要的區段,起到承前啟後的作用。其處理對象主要是水中有機物(如三鹵甲烷中間體、膠體、懸浮物、微生物、細菌、藻類、黴類等)、熱源、病毒等物質,流體經前三級預處理後的水經反滲透RO膜深層分離處理後,生産出純淨水進入純水箱,脫鹽率可達98%,根據具體情況可分一級和二級反滲透。
其系統設備通常由紫外線燈(UV)、闆式換熱器、保安過濾器、反滲透膜組(RO)、TOC-UV、混床(SA/SC)、膜脫氣(MDG)等設備構成。
後段(抛光段),一般用在工藝末端,用來更進一步提高産水水質。目前常使用EDI(連續電脫鹽水外理工藝),來替代傳統的離子交換裝置,生産出電阻率高達 18MΩ·cm 的超純水。
從本質而言,純水系統主要靠離子交換樹脂、各種膜以及紫外線裝置來達到出水水質的。
離子交換在超純水脫鹽處理工藝的應用
純水前處理脫鹽處理工藝中主要使用的是2B3T與EDI(電去離子)工藝。2B3T工藝由陽床、陰床和脫碳塔組成。
而EDI将電滲析技術和離子交換技術相融合,通過陰、陽離子交換膜的選擇性透過作用與離子交換樹脂對離子的交換作用,在直流電場作用下,實現離子的定向遷移,從而完成水的深度除鹽,同時水的電解離産生的氫離子和氫氧根離子對離子交換樹脂進行再生。
陽床
主要用于去除水中陽離子(如鈣、鎂、鈉、鉀等)陽離子交換樹脂分為弱陽離子交換樹脂與強陽離子交換樹脂,其中:
弱陽離子交換樹脂在pH>4.2時,對水中的二價以上離子有很好的選擇性,H型狀态下,如果水中堿度高(如OH-多,或者HCO3-多的時候)吸附水中的一價陽離子,可減輕強陽運行負荷(降低系統設備成本),由于其容易再生的特性,可以防止強陽鐵中毒。其離子交換選擇順序為Ba2 > Ca2 > Mg2 > Na > H ;
強陽離子交換樹脂由于其選擇性,能吸附水中所有電離了的陽離子,保證最終出水的Na離子水平到極低的程度。
其交換順序:Ba2 >Ca2 >Mg2 >NH4 >K >Na >H ,當樹脂塔運行至終點時,需要對其進行再生,再生溶液一般采用3%-5%的HCl溶液。
陰床
主要用于去除水中陰離子(如Cl-、CO32-、SO42-等)分為弱陰離子交換樹脂與強陰離子交換樹脂,其中:
弱陰離子交換樹脂能夠後吸附水中所有電離的陰離子(除矽外),孔道的特殊性也會吸附部分大分子的有機物,由于其十分容易再生,且工作交換容量大,可以減輕強陰的壓力,同時降低系統硬件成本。
強陰離子交換樹脂能夠去除水中的所有的陰離子,以及電離了的二氧化矽和水中幾乎所有有機物。其離子交換選擇順序為SO42->NO3->HSO4->Cl->HCO3->OH-,當樹脂塔運行至終點時,需要對其進行再生,再生溶液一般采用濃度為3%-5%的NaOH溶液。
脫碳塔
由于水中的陽離子通過陽離子交換樹脂時被交換劑所吸附,而交換劑上的氫離子被置換到水中,并且和水中的陰離子生成相應的無機酸。
當原水經過陽離子交換塔後,水中的碳酸在低PH時大都以二氧化碳的形式存在,然後利用二氧化碳去除塔将水中的二氧化碳去除,從而減輕陰離子交換塔的負擔。
高階核子級均粒混床樹脂
Tulsimer® T-42/A-23
Tulsimer® T-42是氫 H /鈉 Na 均粒強酸型陽離子交換樹脂,具有較高的交換容量。
樹脂參數
Tulsimer® A-23 是一款苯乙稀系列具有四級氨的高品質Type-1強堿型陰性離子交換樹脂。
Tulsimer® T-42 和 Tulsimer® A-23 其均勻的顆粒直徑,能取代傳統的離子交換樹脂,并可以減少壓力損,可以一起搭配使用于2B3T及超純水可再生的混床。
EDI裝置是一個深度脫鹽,電除鹽技術、離子交換工藝和膜法的結合體,一般情況下EDI的産水大于15-17兆歐,通過一定的單封裝置或者PUC的降解裝置、UV裝置處理水質,然後再接入抛光樹脂,進入到深度處理系統,最終達到18.25兆歐,從而可以直接到對應的生産線。
高階核子級抛光樹脂
Tulsimer ® MB-106UP
Tulsimer ® MB-106UP 為高階核子級抛光樹脂, 是由核子級強酸型陽離子 Tulsimer ® T-46Li 及核子級強堿型陰離子 Tulsimer ® A-33OH 以 1:2 體積比的劑量比例 , 預先混合的混床級離子交換樹脂,專門提供給超純水系統抛光用,具有高的交換容量及優越的物理特性。
适合用于電子産業 ,生産半導體及映像管産業,實驗室,激光,高精儀器,醫用行業等需要超純水的行業,以及核電廠等使用。在全球我們有數十家核電廠使用我們的抛光樹脂。
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