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信息来源: 信息发布: 发布时间:2019-06-21


沉淀物过滤法


沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除干净。这些颗粒物质如果没有清除,会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是最古老且最简单的净水法,所以这个步骤常用在水纯化的初步处理,或有必要时,在管路中也会多加入几个滤器(filter)以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多,例如网状滤器,沙状滤器(如石英沙等)或膜状滤器等。只要颗粒大小大于这些孔洞之大小,就会被阻挡下来。对于溶解于水中的离子,就无法阻拦下来。如果滤器太久没有更换或清洗,堆积在滤器上的颗粒物质会愈来愈多,则水流量及水压会逐渐减少。人们就是利用入水压与出水压差来判断滤器被阻塞的程度。因此滤器要定时逆冲以排除堆积其上的杂质,同时也要在固定时间内更换滤器。

沉淀物过滤法还有一个问题值得注意,因为颗粒物质不断被阻拦而堆积下来,这些物质 面或许有细菌在此繁殖,并释放毒性物质通过滤器,造成热原反应,所以要经常更换滤器,原则上进水与出水的压力落差升高达到原先的五倍时,就需要换掉滤器。


2硬水软化法


硬水的软化需使用离子交换法,它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子,以此来降低水源内之钙镁离子的浓度。其软化的反应式如下:

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1

式中的EX表示离子交换树脂,这些离子交换树脂结合了Ca2+及Mg2+之後,将原本含在其内的Na+离子释放出来。

树脂基质(resin matrix)内藏氯化钠,在硬水软化的过程中,钠离子会逐渐被使用耗尽,则交换树脂的软化效果也会逐渐降低,这时需要作还原(regeneration)的工作,也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水,一般是10%,其反应方式如下:

Ca-EX2+2Na+ (浓盐水)→ 2Na-EX+Ca2+

Mg-EX2+2Na+ (浓盐水)→ 2Na-EX+Mg2+

如果水处理的过程中没有阳离子的软化,不只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏逆渗透膜,长期饮用也容易得到硬水症候群。硬水软化器也会引起细菌繁殖的问题,所以设备上需要有逆冲的功能,一段时间後就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。全自动钠离子交换器采用离子交换原理,去除水中的钙、镁等结垢离子。当含有硬度离子的原水通过交换器内树脂层时,水中的钙、镁离子便与树脂吸附的 钠离子发生置换,树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中,这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度的软化水。


3去离子法


去离子法的目的是将溶解于水中的无机离子排除,与硬水软化器一样,也是利用离子交换树脂的原理。在这 使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子(H+)来交换阳离子;而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子(OH-)来交换阴离子,氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水,其反应方程式如下:

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的的M+x表阳离子,x表电价数,M+x阳离子与阳离子树脂上H-Re的氢离子交换,A-z则表阴离子,z表电价数,A-z与阴离子交换树脂结合後,释放出OH-离子。H+离子与OH-离子结合後即成中性的水。

这些树脂之吸附能力耗尽之後也需要再还原,阳离子交换树脂需要强酸来还原;相反的,阴离子则需要强碱来还原。阳离子交换树脂对各种阳离子的吸附力有所差异,它们的强弱程度及相对关系如下:

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag1+>Cs1+>K1+>NH41+>Na1+>H1+

阴离子交换树脂与各阴离子的亲合力强度如下:

S02-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-

4反渗透法


反渗透法可以有效的清除溶解于水中的无机物,有机物,细菌,热原及其它颗粒等。要了解"反渗透"原理之前,要先解释"渗透(osmosis)的观念。所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液,其中溶质不能透过半透膜,则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方,直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前,可以在浓度较高的一方逐渐施加压力,则前述之水分子移动状态会暂时停止,此时所需的压力叫作 "渗透压 (osmotic pressure)",如果施加的力量大于渗透压时,则水份的移动会反方向而行,也就是从高浓度的一侧流向低浓度的一侧,这种现象就叫作"反渗透"。反渗透的纯化效果可以达到离子的层面,对于单价离子(monovalent ions)的排除率(rejection rate)可达90%-98%,而双价离子(divalent ions)可达95%-99%左右(可以防止分子量大于200道尔敦的物质通过)。

反渗透水处理常用的半透膜材质有纤维质膜(cellulosic),芳


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