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1、去离子水制备及废水处理桂林电子科技大学职业技术学院桂林电子科技大学职业技术学院主要内容主要内容 去离子水的制备 废水处理 超纯气体与化学试剂纯度去离子水简介去离子水简介 去离子水（去离子水（DI，Deionization Water）又称）又称高纯水或超纯高纯水或超纯水水，是指去除呈离子形式杂质后的纯水，是指去除呈离子形式杂质后的纯水将水中导电介质将水中导电介质去掉，并将其中去掉，并将其中不离解胶体、气体及有机物、生物细菌不离解胶体、气体及有机物、生物细菌等去等去除或降低到最低含量。除或降低到最低含量。国际标准化组织国际标准化组织ISO/TC 给出的给出的“去离子去离子”定义为：定义为：“去去
2、离子水完全或不完全地去除离子状态物质，去离子过程主要离子水完全或不完全地去除离子状态物质，去离子过程主要采用采用离子交换树脂处理方法离子交换树脂处理方法”去离子水纯度去离子水纯度 将水中阴阳离子完全去除是几乎不可能的，去离子水随将水中阴阳离子完全去除是几乎不可能的，去离子水随离子浓度也有离子浓度也有纯度高低纯度高低之分，常用电阻率来衡量去离子水的之分，常用电阻率来衡量去离子水的纯度和质量。纯度和质量。每平方厘米每平方厘米DI水的电阻值转换为电阻率，随温度增加，水的电阻值转换为电阻率，随温度增加，去离子水电阻率越低，说明去离子水所含离子浓度越高，去去离子水电阻率越低，说明去离子水所含离子浓度越高
3、，去离子水质量越差。离子水质量越差。25下，电阻率为下，电阻率为18兆欧兆欧.厘米的去离子厘米的去离子水是最理想生产用水。水是最理想生产用水。目前，制备去离子水主要采用Ro（Reverse osmosis）反渗透法制取应用离子交换树脂去除水中阴离子和阳离子。去离子水的制备去离子水的制备 离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子聚合离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子聚合物材料。在溶液中能将自身离子与溶液中的相应物材料。在溶液中能将自身离子与溶液中的相应“同号同号”离子进行交换。按交换基团性质不同，离子交换树脂可分离子进行交换。按交换基团性质不同，离子交换树脂可分为为阳离子阳离子交换树脂
4、和交换树脂和阴离子阴离子交换树脂两类。交换树脂两类。离子交换原理离子交换原理 一、一、【水通过阳离子交换树脂（水通过阳离子交换树脂（苯乙烯强酸阳离子树脂苯乙烯强酸阳离子树脂），），水中的阳离子被树脂吸收，树脂中的水中的阳离子被树脂吸收，树脂中的H H离子被置换到水中，并离子被置换到水中，并与水中阴离子组合成与水中阴离子组合成无机酸无机酸】二、二、【含无机酸的水再次通过阴离子交换树脂（含无机酸的水再次通过阴离子交换树脂（苯乙烯型苯乙烯型强碱阴离子强碱阴离子），），OHOH离子被置换到水中与水中离子被置换到水中与水中H H离子结合成水，离子结合成水，即可获得去离子水即可获得去离子水】目的：去除水中
5、的阴、阳离子，获得去离子水目的：去除水中的阴、阳离子，获得去离子水交换装置交换装置渗透与反渗透渗透与反渗透【渗透现象渗透现象】：低浓度：低浓度溶液中的水或其他溶剂溶液中的水或其他溶剂通过半透性膜（通过半透性膜（允许溶允许溶剂剂【水水】分子通过，不分子通过，不允许溶质分子通过允许溶质分子通过）进）进入到较高浓度溶液中的入到较高浓度溶液中的现象现象 【反渗透反渗透】又称逆渗透，又称逆渗透，以以压力差（渗透压）压力差（渗透压）为推为推动力，从动力，从浓溶液中分离出浓溶液中分离出溶剂溶剂。根据各种物料所需。根据各种物料所需的不同的不同渗透压渗透压，可采用大，可采用大于渗透压的反渗透达到于渗透压的反渗透
6、达到分分离、提纯和浓缩离、提纯和浓缩的目的。的目的。渗透与反渗透渗透与反渗透渗析作用 【渗析渗析】又称又称透析透析：一种以浓度差为推动力的：一种以浓度差为推动力的膜分离膜分离操作，操作，利用膜对溶质的选择透过性利用膜对溶质的选择透过性,实现不同性质溶质的分离：实现不同性质溶质的分离：即利用即利用半透膜半透膜能透过小能透过小分子分子和和离子离子但不能透过但不能透过胶体粒子胶体粒子的性质从的性质从溶液溶液中中除掉除掉杂质杂质小分子或离子的过程。小分子或离子的过程。血液透析血液透析 利用半透膜原理，通过扩散、对流体内各种有害及多利用半透膜原理，通过扩散、对流体内各种有害及多余代谢废物和过多余代谢废物
7、和过多电解质电解质移出体外，达到净化血液的目的，移出体外，达到净化血液的目的，并吸达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。并吸达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。电渗析电渗析 在渗析作用基础上外加直流电压外加直流电压，电场作用下进行渗析，溶液中的带电溶质粒子（如离子）通过渗析膜迁移的现象称为【电渗析电渗析】。利用电渗析可以进行提纯和分离物质，电渗析法可以加速离子的迁移速度，达到较快速度去较快速度去除离子除离子的目的。【尽管电渗析法可以加速渗析速度，但由于其实现的是离子反扩散，因此其速度也是比较慢的】基本制备工艺基本制备工艺从普通自来水制备去离子水的基本步骤：杂质过滤杂质过滤反渗透膜离子交换反渗透膜离子
8、交换紫外杀菌紫外杀菌重复离子交换重复离子交换基本工艺流程基本工艺流程【预处理系统预处理系统】回流阻止器、双介质过滤器（石英砂或无烟煤回流阻止器、双介质过滤器（石英砂或无烟煤/碳过滤器）硬水软化系统碳过滤器）硬水软化系统单层离子交换：初级单层离子交换：初级DIDI水制备水制备废水处理 废水废水(Wastewater)(Wastewater)是指是指居民活动过程居民活动过程排出的水及排出的水及径流径流雨水雨水的总称。包括的总称。包括生活污水生活污水、工业污水和雨水径流、工业污水和雨水径流入排水入排水管渠等其它无用水，指没有直接利用价值的水。管渠等其它无用水，指没有直接利用价值的水。水质指标水质指标
9、（1 1）物理指标：）物理指标：总固体、悬浮物、溶解物、浊度、色度、总固体、悬浮物、溶解物、浊度、色度、放射性、电导率放射性、电导率等等（2 2）化学指标：）化学指标：生化生化及化学需氧量、总需氧量、总有机及化学需氧量、总需氧量、总有机碳含量、有机氮含量等。碳含量、有机氮含量等。（3 3）生物指标：细菌等微生物含量）生物指标：细菌等微生物含量废水处理法废水处理法 集成电路产业涉及废水通常是工业废水，处理方法如下集成电路产业涉及废水通常是工业废水，处理方法如下:【物理方法物理方法】沉淀、筛选和离心分离沉淀、筛选和离心分离 筛选筛选分子筛过滤；离心分离法分子筛过滤；离心分离法离心力作用；离心力作用
10、；【化学方法化学方法】混凝、中和、氧化还原法混凝、中和、氧化还原法 混凝：混凝剂吸附离散颗粒形成络合物；混凝：混凝剂吸附离散颗粒形成络合物；【物理化学法物理化学法】吸附、萃取、离子交换、膜分离法等吸附、萃取、离子交换、膜分离法等【生物法生物法】利用利用特殊微生物特殊微生物消耗掉杂质微粒。消耗掉杂质微粒。处理系统处理系统废水处理作用过程废水处理作用过程一级处理：处理悬浮固体、调整一级处理：处理悬浮固体、调整PHPH值、值、【预曝气预曝气】-利用利用活性污泥活性污泥进行进行污水处理污水处理。池内提供一定污水停留时间，满。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物需氧量及污水与活性污泥充分接触的条件。
11、足好氧微生物需氧量及污水与活性污泥充分接触的条件。二级处理：大幅度去除水中胶体和溶解物状态的有机物：二级处理：大幅度去除水中胶体和溶解物状态的有机物：活性过滤法（活性过滤法（Activated Bio Filtration)Activated Bio Filtration)和生物膜法和生物膜法三级处理：去除水中残留的氮、磷等元素的高级处理：生三级处理：去除水中残留的氮、磷等元素的高级处理：生物脱氮法、离子交换等。物脱氮法、离子交换等。超纯气体与化学试剂浓度超纯气体与化学试剂浓度超纯气体超纯气体 为了保证集成电路制造工艺过程的低缺点为了保证集成电路制造工艺过程的低缺点率和低污染率，纯度满足率和低
12、污染率，纯度满足ICIC制造要求的气体称制造要求的气体称为超纯气体。为超纯气体。生产过程中，常采用给定的气瓶和管道颜生产过程中，常采用给定的气瓶和管道颜色来存储和输运不同种类的气体：表色来存储和输运不同种类的气体：表12-412-4。化学试剂纯度化学试剂纯度化学纯（一般化学实验，中蓝，化学纯（一般化学实验，中蓝，99.5%99.5%）；）；分析纯（用于分析试验，金光红，分析纯（用于分析试验，金光红，99.7%99.7%），），优级纯（精密分析试验、深绿色标签，优级纯（精密分析试验、深绿色标签，99.8%99.8%）、）、电子纯（电子元件中使用的化学试剂，又称超净高纯试剂，电子纯（电子元件中使用
13、的化学试剂，又称超净高纯试剂，金属含量极低，金属含量极低，99.99%99.99%）MOSMOS纯（特高纯，应用于深亚微米集成电路，金属杂质含量纯（特高纯，应用于深亚微米集成电路，金属杂质含量小于小于1ppb1ppb）等离子体质谱纯等离子体质谱纯 、等离子体发射光谱纯、等离子体发射光谱纯 、原子吸收光、原子吸收光谱纯谱纯 表达溶液浓度时，单位：ug/mL；表达固体中成分含量时，单位：ug/g或g/tPpmPpm part per million 百万分之 10的6次方 ppbppb part per billion 10亿分之10的9次方 pptppt part per trillion 万亿分之 10的12次方浓度表示单位浓度表示单位 化学试剂纯度与盛放容器纯度有很化学试剂纯度与盛放容器纯度有很大关系，因此容器也需根据大关系，因此容器也需根据化学试剂纯化学试剂纯度不同而采用不同材质制作。度不同而采用不同材质制作。