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純水概述

純水概述. 純水. 經過純化去除水中不純物，但 電阻值 無法達到 18.2 MΩ ． cm 的水，通為「純水」。例如「去離子水」、「蒸餾水」、「逆滲透水」等，都屬於純水。「蒸餾水」與「逆滲透水」這一類的純水，因為純化速率較慢，必須使用儲水桶儲存後再提供使用。. 超純水. 何謂「超純水」： 經過離子交換、 RO 膜或蒸餾等方法預純化，再經過核子級離子交換樹脂純化 ， 去除水中的主要不純物質，而電阻值達到 18.2MΩ ・ cm(25℃) 的水，稱為「超純水」。. 導電率及電阻值.

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Presentation Transcript

  1. 純水概述

  2. 純水 • 經過純化去除水中不純物，但電阻值無法達到18.2 MΩ．cm的水，通為「純水」。例如「去離子水」、「蒸餾水」、「逆滲透水」等，都屬於純水。「蒸餾水」與「逆滲透水」這一類的純水，因為純化速率較慢，必須使用儲水桶儲存後再提供使用。

  3. 超純水 • 何謂「超純水」：經過離子交換、RO膜或蒸餾等方法預純化，再經過核子級離子交換樹脂純化，去除水中的主要不純物質，而電阻值達到 18.2MΩ・cm(25℃)的水，稱為「超純水」。

  4. 導電率及電阻值 • 水中的離子含量也就是導電物質的總含量，可用導電度來表示。導電度，即電子流動“容易”的程度，與水中離子含量成正比關係。而電阻值則表示電子流動“困難”的程度，會隨著水中離子含量減少而增加。因此，電阻值與導電度呈倒數關係。 • 導電度的單位：μS/cm（micro Siemens per centimeter） • 電阻值的單位：MΩ・cm（mega ohm-centimeter）

  5. 不同溫度的電阻值變化

  6. 水中不純物 • 無機物 • 有機物 • 微生物 • 內毒素 • 溶解性氣體 • 顆粒雜質 • 膠體

  7. 水中不純物 無機物 • 溶解鹽類的離子污染物 • 分為陽離子和陰離子 • 陽離子帶正電 • 陰離子帶負電 • 可經由TDS或導電度/電阻值量測

  8. 水中不純物 導電度和電阻值 • 測量原水無機物用導電度表示 • 測量純水無機物用電阻值表示 1 ______________ 導電度 • 電阻值 = • 0.055 microsiemens (μS/cm) = 18.2 megohm (MΩ-cm)

  9. 水中不純物 有機物: • 由生活物質敗壞衍生而成 • 元素中含碳 • 水中有顏色,味道和氣味產生 • 可經由三種方法測量-TOC -HPLC -Oxygen Absorbed

  10. 水中不純物 微生物: • 在水中大部分無重量存在 • 大部分為假單包菌存在 • 所有原水中都會存在 • 公認加氯可消毒去除 • 可以殖菌量測每毫升多少單位 (cfu/ml)

  11. Procaryonts: Some Typical Forms of Eubacteria

  12. 水中不純物 內毒素: • 細菌之副產品,包括分泌物,細胞壁和細胞核碎片 • 和外毒素一起合稱“熱質” • 在生命科學上相當重要 • 測量內毒素為每毫升多少單位 (LAL test)

  13. 水中不純物 溶解性氣體: • 主要為 CO2 , O2 和 Cl2 • CO2和 O2是由空氣中溶解會影響水之導電度,PH和侵蝕性 • Cl2是因為消毒而添加 • 由導電度測量

  14. 水中不純物 顆粒雜質: • 大小不同 (1 μm upwards) • 由各種不純物形成 • 可簡單經由過濾去除

  15. 水中不純物 膠體: • 具負電的水中懸浮顆粒雜質 • 通常唯有機物,鐵,矽,鋁 • 有時非常小 (<0.1 μm) • 會阻塞細的過濾器 • 經由 Fouling Index test 測量

  16. 水質純化技術 • 前處理 • 逆滲透 • 去離子 • 有機吸附 • 微過濾,超微過濾和超過濾 • UV光氧化和消毒殺菌

  17. 水質純化技術 離子交換或去離子或脫礦物質是: 經由樹脂中活潑的離子與水中的離子雜質交換而去除

  18. H+ H+ Cation H+ OH- OH- Anion OH- Pure water technologies deionisation

  19. H+ H+ Cation H+ H+ Pure water technologies ion exchange Na+

  20. Most Reactive (Al3+) Quite Reactive (Ca2+) Less Reactive (Na+) Least Reactive (SiO2) Pure water technologies ion exchange

  21. 水質純化技術 去離子樹脂種類: • 強效去離子樹脂 :保證水質達1-10MΩ-cm • 弱性去離子樹脂 :保證水質達 50 - 10 μS/cm但無法去除矽和 CO2 • 核子級去離子樹脂 : 保證水質達 10 - 18 MΩ-cm

  22. 水質純化技術 去離子摘要: • 適用於離子去除 • 樹脂飽和時即有弱性離子不純物產生 • 依樹脂容積設定純化量 • 三種離子樹脂-強,弱和核子級

  23. 水質純化技術 逆滲透的目的: • 去除大部分離子污染物 (95-98%) • 去除大部分有機污染物 (99%) • 去除大部分細菌 (99%) • 去除大部分顆粒雜質

  24. Osmosis a Natural Process Semi permeable membrane Water containing salts Pure water

  25. Feed Product Ions <2% Ions Particles Organics Organisms Reject Ions Particles Organisms Organics Only water passes through membrane Reverse Osmosis (RO)Pressure Driven Deionisation Membrane barrier

  26. permeate concentrate inlet Pure water technologies reverse osmosis

  27. 水質純化技術 • Elga 使用合成薄片RO膜 • 流量視壓力和溫度而定 • 理想浸水壓力為 4 Bar (60 psi) @ 250C inlet • 可容許之進水要求 - 1000 ppm TDS - <0.5 ppm Free chlorine - < 10 Fouling Index

  28. 水質純化技術 吸附是: 將污染物濃縮在固體表面

  29. 水質純化技術 有機吸附 • 有機分子被吸引至媒介表面 • 媒介通常為活性碳 • 表面區域愈大, 水量愈大.

  30. Pure water technologies Organic adsorption

  31. 水質純化技術 有機吸附介質 • 活性碳 (石墨, 椰子殼…等) • Pyrolised樹脂 (球形碳) • 陶瓷 (“Absorb”)

  32. 水質純化技術 有機吸附介質 • 可有效去除大部分低分子量有機分子 • 使用van der Waal’s吸附分子

  33. 水質純化技術 巨網吸附 • 使用巨網樹脂去除高分子量有機物 • 大開架構作用如同物理性捕捉 陶瓷吸附 • 有效應用在去除重金屬, 如同腎透析

  34. 水質純化技術 過濾是 : 視粒徑大小以物理方式去除不純物

  35. 水質純化技術 filtration Before filtration After filtration

  36. 水質純化技術 預濾 • 用以保護大部分水質純化技術 • 通常過濾孔隙約在1至10 μM • 定義上為去除“灰塵“

  37. filtered water out feed water in 水質純化技術 pre-filtration

  38. 水質純化技術 次微過濾 • 用以去除細菌和細顆粒 • 濾膜通常 < 1 µM • 用於取水端

  39. 水質純化技術 超微過濾 • 用以去除細菌及細顆粒 • 濾膜和中空纖維過濾器孔隙小於 0.05 µM • 可被殺菌

  40. feed outside filter filtrate passes into tube 水質純化技術 超微過濾

  41. 水質純化技術 超過濾 • 用以去除熱質( pyrogenic material) 或腸毒素( endotoxins) • 濾膜通常為 5000 –10000分子量過濾 • 可被殺菌

  42. 水質純化技術 過濾總論 • 超過濾和超微過濾適合在管路中連續循環 • 通常配合取水端過濾可確保水質 • 可被殺菌

  43. 水質純化技術 紫外光 • 兩個有效波長 • 254nm: 殺菌 • 185nm:經由氧化降低TOC

  44. 水質純化技術 254 nm 波長: • 破壞細菌的 DNA • 避免細菌複製 • 確保細菌指數 < 1 cfu/ml

  45. 水質純化技術 185 nm 波長: • 可打斷碳鍵 • 和水反應成氫氧基 • 氫氧基氧化微量有機物成二氧化碳

  46. 水質純化技術 uv photosterilisation 254nm

  47. RO Distillation Filtration Ultra filtration Deionisation Activated Carbon Ultra- violet Resistivity Conductivity Hardness Heavy metals Silica pH Total organic carbon UV transparency Micro-organisms Particulates/Colloids 水質純化技術

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