超純水とは,導電イオン,コロイド,有機物質,その他の不純物が完全に除去された水であり,水抵抗量は18 MΩ·cm (25°C) を超えている.超純水システムでは,通常,予処理技術を使用します.逆オスモス (RO),電離化 (EDI),および後処理プロセスは,UVランプやTOC (総有機炭素) 除去装置などの補助処理で補完されることが多い.
超純水生産プロセス流程:
標準プロセスフローは:水道水 → 前処理システム → 多段階高圧ROシステム → EDIシステム → TOC除去ユニット → ポリシングミックスベッドシステム → 使用地点 (POU)生産中にポンプは電源として機能し,各段階の貯蔵タンクは安全で安定したポンプ動作を保証します.特定のポイントに異なるグレードのフィルターを追加することで,製品の水質が保証されます.
さらに,フィルター操作中に,水pHを調整し,残留塩素を削減し,RO膜のスケーリングを遅らせ,など,様々な化学物質を添加することができます.熱交換器が予備処理システムの入口に加えられ,プロセスの要求を満たすため,自来水温を上昇させることができる..
さらに,超純水貯蔵タンクを窒素ガスで浄化することは,水を大気から隔離し,二次汚染を防ぐために重要です.
前処理の重要性:
1RO 膜給水需要:
ROシステムは超純水生産において最も重要な要素であり,その適切な動作は,純水システム全体の安全性と生産水の質を保証します.RO システムには,特殊な供給水の要求があります.:
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シルト密度指数 (SDI) < 40
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ぼんやり (NTU) < 10
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有機物質含有量 (COD) < 1.5 mg/L
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残留塩素含有量 < 0.1 mg/L (理想的には0 mg/Lで制御される)
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溶解酸素 > 5 mg/Lの場合,鉄分 < 0.05 mg/L
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シリシア (SiO2) 濃縮物 < 100 mg/L
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ランゲリア飽和度指数 (LSI): pHb - pHs < 0
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溶けない塩分を形成しやすいイオン (例えば,Sr,Ba):イオン産物 (Ipb) < 0.8 Ksp
2前処理システムの役割:
前処理システムでは,水から残留塩素,大型懸浮固体,フラクル化コロイド,有機物,酸化物,有機化合物,重金属を除去する前からROシステムに入ると,CODとSDI値が減少します.
さらに,カルシウム,マグネシウム,バリウム,硫酸塩,シリケート,炭酸塩のようなイオンも 大きめの粒子を形成するために スケール阻害剤を加えることで 複雑化できますその後,ROユニットから濃縮物として放出されます..
(1) システム障害がRO膜に及ぼす影響:
前処理のセクションで説明したように,有害なマクロ分子の圧倒的多数は,RO膜に到達する前に前処理システムによって除去されます.予備処理システムが不十分で,複数のRO給水パラメータが適合していない場合RO膜要素に不可逆な物理的および化学的損傷が発生し,その寿命が著しく短縮される.RO膜寿命に影響を与える要因には:
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RO膜のスケーリング
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金属酸化物によるRO膜の汚れ
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懸浮固体によるRO膜の阻害
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コロイド,有機物,微生物による汚れにより,製品水CODが増加します.
(2) RO超純水システムに対するシステム障害の影響:
前処理システムの不具合は,ROの超純水システム全体に 3つの主な方法で影響します.
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システムで生産される水の生産量と質を低下させます
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RO機器の水とエネルギー消費を増加させる
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水処理用化学品などのコストを含む 運用コストを増やす
UFと活性炭システムの作業原理:
慣例では,Ultrafiltration (UF) システムや活性炭システムなど,一般的な予処理システムがあります.UFシステムは通常,ディスクフィルターとUFユニットで構成されています.活性炭システムは,通常,マルチメディアフィルター (MMF) と活性炭フィルター (ACF) を含む..
1UFシステムの動作原理:
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ディスクフィルター:密集したプラスチックディスクを用いて表面と深さのフィルタリングで動作します.主に砂や泥のような大きな粒子を除去します.
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超過濾 (UF):圧縮膜分離技術です. 圧力下では,小さな溶解物分子と溶媒は特定の孔の大きさを持つ膜を通過し,より大きな溶解物分子 (分子重量10,000 - 30溶液を部分的に浄化し,マクロ分子を除去する. (UF原理の図1参照).
2活性炭システムの作業原理:
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マルチメディアフィルター (MMF):圧力下で1つまたは複数のフィルターメディア (例えばクォーツ砂,アントラサイト,マンガン砂) を利用する.高気流度のある水は粒状物質の床を通過する.懸浮物体を効果的に除去し,水を澄ますSDI を 3 未満に減らし,ぼんやりを取り除き,軟化/純水の予備処理に使用する.
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活性炭フィルター (ACF):MMFから水はACFに入ります.このACFにはアクティブカーボン媒体を支えるクォーツ砂の床があります.アクティブカーボンでは残留塩素,有機物質,主に物理的吸着 (ヴァン・デル・ワールス力) による.
UFと活性炭システムのメリットとデメリット:
各種の予備処理システムには,動作中の利点とデメリットがあります.
超濾過 (UF) システム:
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利点:
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高濃度因子で,製品の水回収率は90%を超えます.
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水の透明性と品質が最高です
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抗酸化酸化物質の予備処理として UFは,抗酸化酸化物質の投資コストを大幅に削減し,抗酸化酸化物質の膜の寿命を3年以上延長します.
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高自動化レベル,シンプルな構造,低運用/保守コスト.オンラインバックウォッシングと化学清掃 (CIP) が可能です.
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足跡が小さい
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デメリット:
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UF膜孔の大きさは (0.002〜0.1μm) 幅広いフィルタリング範囲 (コロイド ≥0.1μm,ラテックス ≥0.5μm,細菌 ≥0.2μm,粒子は ≥5μm) をカバーする.一部のコンポーネントは,動作中に詰まりやすい.流量と膜寿命に影響を与える.
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より高い初期投資コスト (通常同じ容量のMMF+ACFシステムのコストの2-3倍)
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給水圧の厳格な要求
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長期間にわたって切断できない.長時間休止するには,膜に化学的保存が必要である.
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活性炭システム:
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利点:
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初期投資コストが下がる
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安定した出力水;供給水の圧力変動に敏感でない.
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デメリット:
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足跡が大きい
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動作中に活性炭と炭酸石は物理化学反応を受け,自然消費,吸収能力の枯渇,製品水質の劣化につながります.下流ROシステムに悪影響を及ぼす.
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ACFの逆洗浄サイクルは制御が困難で,しばしば短くなります.不十分な逆洗浄は,炭素罰金漏洩を引き起こし,水質と下流設備を深刻な汚染します.フィルター全体で高い差圧を引き起こす運行リスクと流量低下を伴う.
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長期にわたる高コストの運用・保守,大きな労働負荷;フィルタメディアは寿命が短い (年次交換が必要).
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