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| 超純水設備 |
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超純水設備是採用預處理、反滲透技術、超純化處理以及後級處理等方法，將水中的導電介質幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體及有機物均去除至很低程度的水處理設備。
目錄
基本內容
中文名：超純水設備
作用：研製超純材料
外文名：chun shui yi hao
界別：美國科技界
簡介
超純水最初是美國科技界為了研製超純材料(半導體原件材料、納米精細陶瓷材料等)應用蒸餾、去離子化、反滲透技術或其它適當的超臨界精細技術生產出來的水，如今超純水已在生物、醫藥、汽車等領域廣泛應用。這種水中除了水分子(H20)外，幾乎沒有什麼雜質，更沒有細菌、病毒、含氯二惡英等有機物，當然也沒有人體所需的礦物質微量元素，超純水無硬度，口感較甜，又常稱為軟水，可直接飲用，也可煮沸飲用。超純水,是一般工藝很難達到的程度，如水的電阻率大於18MΩ*cm，接近於18.3MΩ*cm則稱為超純水。
採用預處理、反滲透技術、超純化處理以及後級處理等方法，將水中的導電介質幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體及有機物均去除至很低程度的水處理設備。
超純水系統設備的脫鹽核心部件為進口反滲透膜組件，超純水系統設備通常由預處理部分，反滲透主機部分，後處理部分共同組成。
1、預處理由石英砂過濾器、活性碳過濾器、全自動軟水器、精密過濾器組成(我司採用全自動控制閥頭)，也可選用超濾系統作為預處理，但通常工程造價要高。預處理主要目的是去除原水中含有的泥沙，鐵鏽、膠體物質、懸浮物、色度、異味、生化有機物。當原水中硬度較高時，可選擇全自動軟水器，這樣有效的保護了反滲透膜，從而延長了反滲透膜的使用壽命。
2、反滲透主機主要由高壓泵、膜殼、進口反滲透膜組件，在線儀表、控制電氣等組成。只要膜的數量及泵的型號選型得當，反滲透主機脫鹽率及產水量都能達到額定指標，出水電導率可保證在≤10us. CM以下，(原水電導率小於500us/cm,工作溫度：1～40℃)
3、後處理部分是對反滲透製取的純水作進一步的深化處理以製取超純水，通常是離子交換混床設備或EDI設備，根據客戶要求，出水阻率可達到18.2MΩ.CM，如果是應用在直飲水工藝上，則加上殺菌裝置即可，通常為紫外線殺菌器或者臭氧發生器，從而使生產出來的水達到直飲標準。
交換反應在模組的純化學室進行，在那裡陰離子交換樹脂用它們的氫氧根據離子(OH)來交換溶解鹽中的陰離了(如氯離子Cl)。相應地，陽離子交換樹脂用它們的氫離子(H)來交換溶解鹽中的陽離子(如Na)。
在位於模組兩端的陽極(+)和陰極(-)之間加一直流電場。電勢就使交換到樹脂上的離子沿着樹脂粒的表面遷移並通過膜進入濃水室。陽極吸引負電離子(如OH，CI)這些離子通過陰離子膜進入相臨的濃水流卻被陽離子選擇膜阻隔，從而留在濃水流中。陰極吸引純水流中的陽離子(如H，Na)。這些離子穿過陽離子選擇膜，進入相臨的濃水流卻被陰離子膜陰隔，從而留在濃水流中。當水流過這兩種平行的室時，離子在純水室被除去並在相臨的濃水流中聚積，然後由濃水流將其從模組中帶走。在純水及濃水中離子交換樹脂的使用是ElectropupreEDI技術和專利的關鍵。一個重要的現象在純水室的離子交換樹脂中發生。在電勢差高的局部區域，電化學反應分解的水產生大量的H和OH。在混床離子交換樹脂中局部H和OH的產生使樹脂和膜不需要添加化學藥品就可以持續再生。
EDI膜堆是由夾在兩個電極之間一定對數的單元組成。在每個單元內有兩類不同的室：待除鹽的淡水室和收集所除去雜質離子的濃水室。淡水室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位於兩個膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。 樹脂床利用加在室兩端的直流電進行連續地再生，電壓使進水中的水分子分解成 H+及 OH-，水中的這些離子受相應電極的吸引，穿過陽、陰離子交換樹脂向所對應膜的方向遷移，當這些離子透過交換膜進入濃室後， H +和 OH-結合成水。這種 H+和 OH-的產生及遷移正是樹脂得以實現連續再生的機理。
當進水中的 Na+及 CI-等雜質離子吸咐到相應的離子交換樹脂上時，這些雜質離子就會發生象普通混床內一樣的離子交換反應，並相應地置換出 H+及 OH-。一旦在離子交換樹脂內的雜質離子也加入到 H+及 OH-向交換膜方向的遷移，這些離子將連續地穿過樹脂直至透過交換膜而進入濃水室。這些雜質離子由於相鄰隔室交換膜的阻擋作用而不能向對應電極的方向進一步地遷移，因此雜質離子得以集中到濃水室中，然後可將這種含有雜質離子的濃水排出膜堆。
工作原理
1. 水進入純化系統，主要部分流入樹脂 / 膜內部，而另一部分沿模板外側流動，以洗去透出膜外的離子。
2. 樹脂截留水中的溶存離子。
3. 被截留的離子在電極作用下，陰離子向正極方向運動，陽離子向負極方向運動。
4. 陽離子透過陽離子膜，排出樹脂 / 膜之外。
5. 陰離子透過陰離子膜，排出樹脂 / 膜之外。
6. 濃縮了的離子從廢水流路中排出。
7. 去離子水從樹脂 / 膜內流出。
設備特點
1: 整體化程度高 , 易於擴展 , 增加膜數量即可增加處理量。
2: 自動化程度高 , 遇故障立即自停 , 具有自動保護功能。
3: 膜組件為複合膜卷制而成 , 表現出更高的溶質分離率和透過速率。
4: 能耗低 , 水利用率高 , 運行成本低。
5: 結構合理 , 占地面積少。
6: 先進的膜保護系統 , 在設備關機 , 淡化水可自動將膜面污染物沖洗乾淨 , 延長膜壽命。
7 系統無易損部件 , 無須大量維修 , 運行長期有效。
8: 設備設計有膜清洗系統用阻垢系統。
工藝流程
醫藥行業製備超水的工藝大致分成以下幾種：
1、原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級反滲透 設備→中間水箱→中間水泵→離子交換器→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點
2、原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→第一級反滲透 →PH調節→中間水箱→第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→ 微孔過濾器→用水點
3、原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級反滲透機→中間水箱→中間水泵→EDI系統→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點
主要用途
1、超純材料和超純試劑的生產和清洗。
2、電子產品的生產和清洗。
3、電池產品的生產。
4、半導體產品的生產和清洗。
5、電路板的生產和清洗。
6、其他高科技精細產品的生產。
水質標準
出水水質
電阻率>15MΩ.cm
行業標準
超純水水質分為五個行業標準，分別為18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm，以區分不同水質。
製取要求
新興的光電材料生產、加工、清洗；LCD液晶顯示屏、PDP等離子顯示屏、高品質燈管顯像管、微電子工業、FPC/PCB線路板、電路板、大規模、超大規模集成電路需用大量的高純水、超純水清洗半成品、成品。集成電路的集成度越高，對水質的要求也越高，這也對超純水處理工藝及產品的簡易性、自動化程度、生產的連續性、可持續性等提出了更加嚴格的要求。
工藝種類
離子交換方式
其流程如下：
原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→陽樹脂過濾床→陰樹脂過濾床→陰陽樹脂混床→微孔過濾器→用水點
間歇式離子交換
這種操作方式是將離子交換樹脂和待處理的原水混合加以適當攪拌，基本達到交換平衡，使平衡後的水質萍蹤設計需求。此方式通常用於小型生產或實驗需要。
固定床離子交換
是一種最常用的離子交換方式，是將離子交換樹脂置於交換柱內，被處理的原水以一定流速流經樹脂床層，達到交換目的。此方式設備簡單，操作方便，實用於各種規模的生產，但是其樹脂的利用率較低，再生費用較高。
雙級反滲透方式
其流程如下：
原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級反滲透 →PH調節→中間水箱→二級反滲透→純水箱→純水泵→微孔過濾器→用水點。
EDI方式
EDI超純水設備技術的優點
EDI超純水設備被製藥行業、微電子行業、發電行業和實驗室所普遍接受。在表面清洗、表面塗裝、電解行業、化工行業和太陽能光伏行業的應用也日趨廣泛。
EDI可代替傳統的混合離子交換技術（MB-DI）生產穩定的去離子水。EDI技術與混合離子交換技術相比有以下優點：
1.離子交換樹脂的用量少，約相當於傳統離子交換法樹脂用量的5%。
2.離子交換樹脂不需酸，鹼化學再生，節約大量酸、鹼和清洗用水，大大降低勞動強度。
3.無廢酸、廢鹼液排放，是清潔的生產技術，屬環保產品。
4.過程易實現自動控制，產水水質穩定，與RO等水處理技術相結合，能形成完善的純水、超純水生產線。
5.產水水質高，可達到國家電子級水I級標準，電阻率為15～18MΩ·cm，細菌內毒素 含量小於0.1mg/L可完全滿 足《中國藥典》《美國藥典》對藥用水的要求。
6.有優異的除弱解離物質（如二氧化碳、硅、硼、氨等）地能力，更適用於超純水的需要。
7.純水生產過程連續進行，無需像離子交換床那樣一套在用一套再生地重複設置
EDI的工作原理
EDI模塊(膜堆)是EDI工作的核心。一個簡單的EDI膜堆主要由兩個電性相反的電極和多個模塊單元對組成，一個膜單元對由一個填滿陽離子和陰離子交換樹脂的淡水室(D-室)、一個陽膜、一個陰膜、一個濃水室(C-室)組成。EDI膜堆包含多個膜單元對。在每個膜堆的內部有兩個帶有600V電壓的電極，這是通過每個膜堆必需的電壓。正極帶正電壓，負極帶負電壓，電流在正極和負極之間通過30個膜單元。任一個淡水室都包含着陽樹脂和陰樹脂，它相當於一個8千米厚的混床。一個陽膜朝着陰極的方向把淡水室和濃水室分開，在另外一邊，陰膜也把淡水市和濃水室分開。EDI用的膜和反滲透用的膜很不相同，反滲透用的膜允許小顆粒的分子污染物和離子以及水通過，而EDI膜象離子交換樹脂一樣是用聚苯乙烯材料製作的，只允許帶適當電荷的離子通過，水基本上不能通過。樹脂通過水的分離持續的再生。
在電場中，給水中的水分子被分離成H+和OH- ，被異性電荷相吸，H+通過陽陽樹脂移向陰極的方向，OH-通過陰樹脂移向陽極的方向。這種H+和OH-的遷移再生了樹脂，陽膜允許H+通過進入濃水室，陰膜允許 OH-通過也進入濃水室，H+和OH-結合生成生產的水。濃水室中自己水的流動將帶走水中的陰陽離子。膜阻止帶相反電荷的離子的進入淡水室在水流通過淡水室的過程中，離子被樹脂去處，所以膜的有效側(淡水室)就會產生純水。
運行流程如下：
原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級反滲透主機→中間水箱→中間水泵→EDI系統→微孔過濾器→用水點
工藝流程
1、預處理系統→反滲透系統→中間水箱→粗混合床→精混合床→純水箱→純水泵→紫外線殺菌器→拋光混床→精密過濾器→用水對象 （≥18MΩ.CM）(傳統工藝)。
2、預處理→反滲透→中間水箱→水泵→EDI裝置→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→拋光混床→0.2或0.5μm精密過濾器→用水對象（≥18MΩ.CM）(最新工藝)。
3、預處理→一級反滲透→加藥機（PH調節）→中間水箱→第二級反滲透（正電荷反滲膜）→純水箱→純水泵→EDI裝置→紫外線殺菌器→0.2或0.5μm精密過濾器→用水對象（≥17MΩ.CM）(最新工藝)。
4、預處理→反滲透→中間水箱→水泵→EDI裝置→純水箱→純水泵→紫外線殺菌器→0.2或0.5μm精密過濾器→用水對象（≥15MΩ.CM）(最新工藝)。
5、預處理系統→反滲透系統→中間水箱→純水泵→粗混合床→精混合床→紫外線殺菌器→精密過濾器→用水對象 （≥15MΩ.CM）(傳統工藝)以上工藝各有各的優勢，你可以根據你自身的情況選購適合你的工藝。隨着科學的發展，很多新的工藝已經替代了舊的工藝。用反滲透法製取高純水已經普及，也是最為現今的工藝。
應用系統
1、電子、半導體行業：製取電子工業生產如單晶硅半導體集成電路塊，顯象管，玻殼，液晶顯示器等製造工業用純水、超純水機。
2、醫藥行業用水：製藥、製劑工藝用水，醫療血液透析、生化分析、輸液等。
3、鍋爐水處理：石油、化工、煉油、火力發電、電力、[[製取熱力、冶金、食品、造紙等行業中鍋爐，廠礦企業高、中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水。
4、飲料行業：飲用純淨水、蒸餾水、天然水、礦泉水、礦化水、酒類生產白酒勾兌用純水、啤酒糖化投料用水及純生啤酒過濾等。
5、賓館、樓宇、社區優質供水網絡系統及游泳池水質淨化。
6、製取電鍍工藝用去離子水、電池(蓄電池)生產工藝的純水，汽車、家用電器、建材產品表面塗裝、清洗純水，鍍膜玻璃用純水，紡織印染工藝所需的除硬鹽水。
7、石油化工行業：如化工反應冷卻、化學藥劑、化肥及精細化工、化妝品製造過程用工藝純水
應用領域
EDI超純水設備應用於電池行業領域，超純水設備在工業行業中的應該領域很是廣泛。電池行業用超純水包括蓄電池生產用純水，鋰電池生產用純水，太陽能電池生產用純水，蓄電池格板用純水。電池中電解液的配備對純水要求十分嚴格, 通常要求水的電導率在0.1us/cm(電阻值在10兆歐姆)以上，傳統用來製備電池用超純水的工藝是常採用陰陽樹脂交換設備，該工藝的缺點在於樹脂在使用一段時間以後要經常再生。
1、電子、電力、電鍍、照明電器、實驗室、食品、造紙、日化、建材、造漆、蓄電池、化驗、生物、製藥、石油、化工、鋼鐵、玻璃等領域。
2、化工工藝用水、化學藥劑、化妝品等用純水。
3.單晶硅、半導體晶片切割製造、半導體芯片、半導體封裝 、引線櫃架、集成電路、液晶顯示器、導電玻璃、顯像管、線路板、光通信、電腦元件 、電容器潔淨產品及各種元器件等生產工藝用純水。
4.食品工業用水:飲用純淨水、礦泉水、資料、啤酒、乳業等。
5.海水、苦鹹水淡化：海島、艦船、高鹽鹼地區生活用水改善。
6.樓宇、社區優質供水:星級賓館、機場、房產物業純水網絡系統等。
7.化工行業工藝用水：化工冷卻、化肥、化學藥劑製造。
8.工業產品製造用水：汽車、家電塗裝、塗料、油漆、精細加工清洗等。
9.電力行業鍋爐補給水:熱力、火力發電鍋爐、中、低壓鍋爐動力系統 精細化工、精尖學科用水。
安裝流程
(1)、在選定的位置打孔或固定超純水設備。孔要圓滑，深度、孔距要準確，孔圍不能有裂痕或缺口、毛邊。
(2)、與自來水管連接。先關閉自來水總閥，連接超純水設備，接口要纏生膠帶，不能漏水。
(3)、連接濃水排放口。純水機可將排污管直接放入排污管道，端口要留一定空間，以避免污水倒流入直飲水設備，防止排污口「虹吸」現象產生;如將直飲水設備排污管直接放入排污管道，應在排污管端裝一球閥，不定時打開可起到排污作用;也可將排污管直接與原先自來水龍頭相連。排污管與直飲水設備排污口一定要接好，不能漏水。
(4)、連接淨化水出口與淨化水龍頭。如流量大於500升，可直接用4分管與通用龍頭;如流量小於500升，可選擇用4變2接頭與淨化水出口連接，通過2分白色PE管與2分水龍頭連接。連接2分管時，先將管端口切平，再套上螺帽，然後把管塞插入PE管，插緊，將PE管超出螺帽1CM左右插入接頭擰緊即可。
(5)、安裝水龍頭：如果要將水龍頭裝在水槽上，不鏽鋼水槽可用開孔器開孔，如果要將水龍頭固定在牆面，可用直角龍頭掛片將水龍頭固定在牆面。接頭接法與(4)相同，固定部分要擰緊，不能有晃動。
(6)、打開總進水球閥，對淨水機進行調試(調試步驟詳見維護與保養)，觀察接頭是否漏水，觀察期最少2個小時，可在淨水機下放一塊乾淨的干毛巾，檢查是否有滲水現象。
注意事項
一.PP濾芯：新的濾芯是白色，如果時間長了表面會淤積泥沙，呈現褐色，表示該濾芯不能用了，用水沖洗掉表面泥沙後，可以繼續使用1周左右，但不能長期使用，它的壽命一般在3—6月。
二.RO反滲透膜：用水量在10升/天以內，可以沖洗3-5次，超過10L，則多衝洗幾次。如果長時間（如四周以上）不用，需要將其取出浸泡在消毒液里，避免細菌的滋生，不過該過程比較麻煩，建議經常開機用少量的水，讓機器內部的水形成流通，儘量減少死水的沉積時間過長。反滲透膜的壽命一般在2-3年。
三.活性炭：活性炭主要通過吸附作用，去除水中的異味、有機物等。自來水中有餘氯，對反滲透膜有很大的氧化作用，所以必須由活性炭去除。活性炭從表面上看沒有直觀的變化，一般在一年左右達到飽和吸附就需要更換。
四.超純化柱：作用是對反滲透純水進行深度脫鹽，最終達到超純水水平。純化柱的壽命由電阻率在線來表現，低於某個特定的電阻即表示純化柱過期。[1]