Transcript 純水概述 今日儀器股份有限公司

純水概述
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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。
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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」。
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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）
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不同溫度的電阻值變化
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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
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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
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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
 電阻值 =
1
______________
導電度
 0.055 microsiemens (μS/cm) = 18.2 megohm (MΩ-cm)
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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
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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)
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Procaryonts: Some Typical Forms
of Eubacteria
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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)
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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
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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
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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 μ m)
會阻塞細的過濾器
經由 Fouling Index test 測量
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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
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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
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Pure water technologies
deionisation
H+
H+
Cation
+
H
OH-
-
OH
Anion
OH-
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Pure water technologies
ion exchange
H+
+
H
Cation
Na
+
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+
H
H+
Pure water technologies
ion exchange
Most Reactive (Al3+)
Quite Reactive (Ca2+)
Less Reactive (Na+)
Least Reactive (SiO2)
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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
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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
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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
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Osmosis a Natural Process
Semi permeable
membrane
Water
containing
salts
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Pure water
Reverse Osmosis (RO)
Pressure Driven Deionisation
Membrane barrier
Feed
Product
Ions <2%
Ions
Particles
Organics
Organisms
Reject Ions
Particles
Organisms
Organics
Only water passes through membrane
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Pure water technologies
reverse osmosis
permeate
concentrate
inlet
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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
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水質純化技術
吸附是:
將污染物濃縮在固體表面
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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.
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Pure water technologies
Organic adsorption
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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”)
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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
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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
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水質純化技術
過濾是 :
視粒徑大小以物理方式去除不純物
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水質純化技術
filtration
Before filtration
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After filtration
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“
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水質純化技術
pre-filtration
feed water in
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filtered water out
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
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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
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水質純化技術
超微過濾
feed outside filter
filtrate passes
into tube
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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
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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
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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
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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
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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
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水質純化技術
uv photosterilisation
254nm
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水質純化技術
RO
Distillation Filtration
Resistivity
Conductivity
Hardness
Heavy metals
Silica
pH
Total organic carbon
UV transparency
Micro-organisms
Particulates/Colloids
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Ultra Deionisation Activated Ultrafiltration
Carbon violet