纯水的制备及应用

I新疆轻工职业技术学院纯水的制备过程及应用学生姓名：吴皓学号：2008110662所在系部：机电系专业名称：电气自动化指导教师：王伟填表日期：2010年10月12号II摘要随着我国社会主义现代化建设的深入进行、城市化进程的加快以及人民生活水平的不断提高，不仅用水量将迅速增加，而且对水质的要求也会越来越高。而人们对水的认识是随着制水工艺的发展而逐步深化的，早期把蒸馏水当做纯水，在25℃时其电阻率通常只有0.10～0.52MΩ·cm，总固形物含量高达1～5mg/L。随着科技的发展，许多行业如医院、化工，尤其是电子行业对水的质量提出了越来越高的要求。只有水质指标更高的高纯水或超纯水才能满足需求。所谓的高纯水或超纯水是指25℃时电阻率不低于18MΩ·cm、总固形物含量不超过每升数十维克的水，而且其中微生物、溶解气体、胶体及固体颗粒物质的含量也接近于零。水处理是对水质成分的变革，亦即采用各种必要的物理、化学或生物学的工艺技术，将水中的污染物质分离出去，使水质达到所要求水质标准的一种加工净化过程。按照原水水质性质类别的不同，水处理通常分为给水处理和污（废）水处理两大类。近些年来，由于天然水源水质不断污染以及污水资源化的逐步实施，使原来两类水处理工艺技术的隶属关系正在模糊，从而也使两类水处理技术的界限日渐淡化。本主要论述了纯水的制备过程，而其中反渗透装置则是整个系统的中心，使得整个纯水系统各设备相互补充、相辅相成，系统设计先进、运行可靠、操作简单、监控自动化程度高。关键词：水处理工艺；反渗透；反渗透膜技术；纯水III目录一、绪论.....................................................................................................1二、实习单位简介、经营理念及发展历史............................................2三、工业纯水制备的概述........................................................................33.1、纯水的应用.......................................................................................33.2、纯水的分类.......................................................................................3四、纯水的制备技术及工艺....................................................................54.1、反渗透................................................................................................54.2、水处理系统工艺流程.......................................................................64.3、设备介绍............................................................................................7心得体会...................................................................................................10总结...........................................................................................................11参考文献...................................................................................................12致谢.........................................................................................................131一、绪论实习期间我在新疆天业集团天辰化工40万吨2期化工厂实习工作，期间我在纯水车间工作，车间分布着溴化锂，制氮，纯水、PVC循环等四个车间进行实习，在工作中接触到纯水生产和制氮等工作，并且在工作中发现了现在化工生产业中对纯水应用的重要性，所以我将以纯水的生产为中心来做论文。在现代工业生产中，人们对水的认识也随着制水工艺的发展而逐步深化而被逐渐了解吗，而随着科技的发展，许多行业如医院、电子行业，尤其是化工业对水的质量提出了越来越高的要求。只有水质指标更高的高纯水或超纯水才能满足求。尤其是在实习的这短时间里，在老师和工人师傅的帮助和指导下，使我对于一些平常理论的东西，有了感性的认识，感觉受益匪浅。这对我以后的学习和工作有很大的帮助，最重要的是使我对于工业生产中的纯水制备有了更深的了解。2二、实习单位简介、经营理念及发展历史新疆天业有限公司组建于1996年7月，是新疆生产建设兵团农八师的大型国有企业。在自治区、兵团及师市党委的关心支持下，已步入又好又快的发展轨迹。集团所属产业涉及塑料制品、节水器材、化工、电石、食品、热点、矿业、建材、对外贸易、建筑与房地产等多个领域。企业产品——农用地膜、节水器材、PVC管材、聚氯乙烯树脂、烧碱获得新疆名牌产品名称，烧碱还被评委国家免检产品；2007年，“天业”牌聚氯乙烯被评为中国名牌产品；2008年，“天业”被评为新疆驰名商标，企业连续多年位列全国制造业500强。新疆天业集团拥有国家级企业技术中心和国家节水灌溉工程技术研究中心，有2000多名各类专业技术人员，其中，研究生以上学历近百人。而新疆天业集团的经营理念是研究、开发成本低、性能好、农民用得起的“天业滴灌系统”在全国累积推广，并走向西亚等国家，并且集团贯彻自治区优势资源转化战略，充分利用新疆的煤、盐、石灰石等资源优势，坚持科技创新，不断加强信息化用工业化的融合，用循环经济的理念发展煤电一体化产业，使传统高污染、高效能的电石法聚氯乙烯生产工艺产生了本质变革。3三、工业纯水制备的概述3.1、纯水的应用水一向被称为工业系统的“血液”。随着高新技术的发展，工业部门对水、气、化学试剂及环境这些基础条件提出了越来越高的要求。这也促进了相应产业和技术的进步，水作为一种应用量最大、面最广的基本材料，其发展的速度尤为迅速。当今，纯水和超纯水已成为现代工业部门必不可少的基础材料之一，它们在电子、医药、能源、化工、汽车、机械、电镀、电池、冶金等几乎全部的工业及实验室领域中已得到了广泛的应用。3.2、纯水的分类在工业用水中，根据对水的不同要求可按其纯度进行分类。3.2.1软化水一般是是指将水中的Ca2+、Mg2+等离子的含量降低或去除至一定程度的水。水在软化过程中，硬度降低，软化水一般广泛用于低压工业锅炉用水。软化方法通常为离子交换法和药剂软化法。3.2.2脱盐水（包括一级脱盐与二级脱盐）一般是指用物理、化学等方法将水中易于去除的强电解质去除至一定程度的水。在除盐过程中亦除去了部分机械杂质和有机物质。脱盐水中的剩余含盐量一般应在1~5mg/L，25℃时的电导率为1~10μS/cm。常用的脱盐方法有蒸馏、膜分离、离子交换或几种方法的组合使用。3.2.3纯水又称去离子水。一般是指用物理、化学的方法将水中易于去除的强电解质去除之外，还将水中难以去除的硅酸即二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。25℃时纯水中的电导率一般为0.1~1μS/cm，剩余含盐量一般应在1mg/L以下。纯水制备的常用方法有离子交换、灭菌、膜分离等方法。3.2.4高纯水又称“超纯水”。一般是指将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体即有机物均去除至极低程度的水。高纯水中剩余含盐量应在40.1mg/L以下，25℃时的电导率在0.1μS/cm以下。3.2.5理论水又称理想水，即不含任何杂质的水，这样的水是不存在的。5四、纯水的制备技术及工艺4.1、反渗透4.1.1基本原理当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。4.1.2RO反渗透膜RO（ReverseOsmosis）反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。RO反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5μs/cm（RO膜过滤后出水电导=进水电导×除盐率，一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上，5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的，可以采用2级反渗透，再经过简单的处理，水电导能小于1μs/cm）,符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M.cm，超过国家实验室一级用水标准（GB6682—92）。目前的主要困难是研制价格便宜、稳定、长期受压无损的反渗透膜。中国从21世纪初开始掌握自主反渗透膜生产技术，在国家的大力支持下，将该计划列入国家计委高新技术产业化重点发展专项计划，由国家海洋局下的杭州水处理研究开发中心的子公司——杭州北斗星膜制品有限公司承担并研发成功。目前反6渗透膜市场95％为进口膜，国产膜只占据了5%左右的市场，中国的反渗透技术还有很长的路要走。4.1.3应用范围太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。4.2、水处理系统工艺流程根据水质情况，设计水处理系统工艺流程如下：4.2.1主系统见下接图1原水箱→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→二级反渗透→纯水箱→增压泵→混床→实验水箱辅助系统（1）絮凝剂注入系统絮凝剂溶解计量箱→计量泵→多介质过滤器进口母管（2）阻垢剂注入系统阻垢剂溶解计量箱→计量泵→精密过滤器进口母管（3）氢氧化钠注入系统氢氧化钠溶解计量箱→计量泵→二级反渗透进口母管（4）膜清洗系统清洗溶液箱→清洗泵→精滤器→膜组件清洗接口7清洗系统加药（絮凝剂）反冲泵加药（氢氧化钠）加药（阻垢剂）臭氧发生器图1水处理系统工艺流程4.3、设备介绍4.3.1原水箱贮存中转，供后道预处理使用。4.3.2原水泵原水泵的主要作用是对原水增压到0.3Mpa左右供后道使用，本原水泵选用南方特种泵，叶轮为304不锈钢材料，该泵外型漂亮，体积小，效率较高，噪音低。反冲泵可作为多介质过滤器、活性炭过滤器反洗时用。4.3.3多介质过滤器多介质过滤器的设计应充分考虑反洗周期、流量及强度，如反洗不彻底，会导致上层滤层结块，影响过滤效果。反洗周