CN101085681A - 一种工业高纯度水的制取工艺 - Google Patents

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Abstract

一种工业高纯度水的制取工艺，它包括预处理水经一级反渗透所制得的产水经二级反渗透后，直接由连续电去离子除盐器(CDI)制备高纯水，其特征在于所述的预处理水经一级反渗透初级除盐后，加碱，再经二级反渗透后，直接进入连续电去离子除盐器(CDI)精除盐，而制得高纯水。本发明的有益效果是，设备占地面积小，能耗低，投资省，并且二级反渗透产水不与空气接触，不受外界污染，保证纯水水质。

Description

一种工业高纯度水的制取工艺
技术领域
本发明涉及一种工业高纯度水的制取工艺，尤其是涉及一种对原水做一级反渗透处理后，即采用二级反渗透与连续电去离子除盐器(CDI)串连制取高纯度水的工艺。
背景技术
超纯水广泛应用于制药、化工、电力、电子及半导体等行业。目前，工业水处理制取高纯水常见工艺是采用反渗透与电除盐器的组合来制取高纯水。反渗透设备可以除去水中大部分离子，其脱盐率一般为98-99％。反渗透产水通过电除盐器进行深度除盐，进而达到工业高纯水的应用要求。
专利检索发现，有人申请了名为“一级反渗透与电除盐器制取高纯度水的工艺”的专利(02136445.1)，它包括预处理的水经一级反渗透后，由电除盐器制得高纯水。并通过在一级反渗透前加碱提高进水pH，把碳酸转化为碳酸氢根，提高反渗透对碳酸氢根的去除率。这种工艺的优点是工艺流程简单，投资较少。但是也存在明显的不足，单纯的一级反渗透出水水质不好，对CDI的正常运行及出水水质非常不利，并且当原水硬度较高时，提高pH的直接后果之一是超过某些难熔盐的溶度积常数，如CaCO3、MgCO3等，导致反渗透浓水侧结垢，影响反渗透出水水质，增加了电除盐器负荷，从而影响纯水水质。
现在，工业水处理制取高纯水也常采用二级反渗透与电除盐器制取高纯度水的工艺，它的特征是预处理的水经一级反渗透和二级反渗透后，由电除盐器以制取高纯水。这种工艺分别在一级反渗透之后和二级反渗透之后设中间水箱和中间水泵。这种工艺流程的优点是：渗透和除盐效果明显，制取的纯水的纯度相对更高，适用于硬度较高的水。但也存在着明显的不足：二级反渗透和电除盐器之间设置水箱和水泵，设备复杂，没备占地面积大，能耗高，易使二级反渗透产水受外界空气污染，水质变差。
为了改进这些工艺流程，本发明旨在提供一种新的工艺方法，简化流程，减少设备，降低能耗，并最大限度的保护反渗透产水不受空气等污染，从而保证制取合格的工业高纯度水。
发明内容
本发明针对某些行业对水质的高纯度要求，解决现有技术中存在的设备复杂，设备占地面积大，能耗高，二级反渗透产水易受外界空气污染，水质变差等问题，提供一种二级反渗透与连续电去离子除盐器(CDI)直接串连制取工业高纯水的工艺。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：包括预处理水经一级反渗透所制得的产水经二级反渗透后，直接由连续电去离子除盐器(CDI)制备高纯水，其特征在于所述的预处理水经一级反渗透初级除盐后，加碱，再经二级反渗透后，直接进入连续电去离子除盐器(CDI)精除盐，而制得高纯水。其中，一种较佳的工艺是：原水通过预处理设备预处理后，然后通过管道进入反渗透的保安过滤器，预处理水稳定地进入一级高压泵，加压后进入一级反渗透膜组，制得的一级反渗透产水通过管道放入中间水箱，再由二级高压泵加压后进入二级反渗透膜组，在二级高压泵进口将碱溶液***中的碱溶液加入一级反渗透产水中，调节二级反渗透进水pH值，然后二级反渗透产水直接进入连续电去离子除盐器(CDI)进行精除盐，制得的超纯水满足工艺要求的，可直接送至用水点。
本发明所述预处理设施是为保证反渗透正常运行而采取的下列设施中的一种或几种的结合：砂过滤器、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器以及絮凝加药***和阻垢剂加药***等。
反渗透膜组包括反渗透膜及辅助设施。反渗透设备产生反渗透浓水和反渗透产水。一级反渗透设备产生一级反渗透浓水和一级反渗透产水，一级反渗透浓水可直接排放；二级反渗透设备产生二级反渗透浓水和二级反渗透产水，二级反渗透浓水可回流至前处理设施进行循环处理。
一般地，碳酸化合物在水中主要以四种形式存在：游离二氧化碳CO2、游离碳酸H2CO3、碳酸氢根离子HCO3 -及碳酸根离子CO3 2-。pH值低时，碳酸化合物主要以游离二氧化碳CO2、游离碳酸H2CO3形式存在；pH高时，则主要以碳酸氢根离子HCO3 -及碳酸根离子CO3 2-形式存在。反渗透一般不能去除游离CO2，而连续电去离子除盐器(CDI)对于弱电解质HCO3 -脱除比较难，脱除CO2更难。本发明将碱溶液加入一级反渗透产水中，提高水中的pH值，使游离CO2转化成HCO3 -，通过二级反渗透时加以去除，很好的解决了这个问题。
作为优选，所述的碱溶液加药***碱溶液为NaOH、KOH溶液中的一种或两种。
连续电去离子除盐器(CDI)是利用离子交换膜，离子交换树脂和直流电场的作用而去除离子的。CDI模块为低压操作模块，二级反渗透产水压力可以满足连续电去离子(CDI)的正常运行。本工艺在一级反渗透产水经二级反渗透进一步除盐后，产水直接进入连续电去离子除盐器(CDI)，从而在二级反渗透和连续电去离子除盐器(CDI)之间不需要设置水泵，也因此不用设置水箱，既减小了设备占地面积，降低了***能耗，节省投资，又使二级反渗透产水不与空气接触，不受污染，保证了纯水水质。
本发明具有以下优点：
①一级反渗透纯水中加入碱溶液调节pH值，将水中游离二氧化碳转化为重碳酸根离子(HCO3 -)和碳酸根离子(CO3 2-)，在二级反渗透和连续电去离子除盐器中脱除，从而获取电阻率更高的工业超纯水。
②二级反渗透产水直接进入连续电去离子除盐器(CDI)，在二级反渗透和连续电去离子除盐器之间不设置水箱和水泵，设备占地面积小，能耗低，投资省，并且二级反渗透产水不与空气接触，不受外界污染，保证纯水水质。
附图说明
附图1是本发明的一种工艺路线的流程图。
图中1为预处理设施，2为一级高压泵，3为二级高压泵，4为一级反渗透膜组，5为中间水箱，6为二级反渗透膜组，7为连续电去离子除盐器(CDI)，8为碱溶液加药***。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：原水通过预处理设施1预处理后，经一级高压泵2加压后供给一级反渗透膜组4，对预处理的生产水进行预脱盐。一级反渗透产水直接放入中间水箱5，碱溶液加药***8将碱溶液加入一级反渗透产水中，再经二级高压泵3加压后送入二级反渗透膜组6进一步脱盐。加入碱溶液的目的是提高一级反渗透产水的pH值，使穿过一级反渗透膜组进入一级反渗透产水中的CO2转化成碳酸氢根离子HCO3 -及碳酸根离子CO3 2-，在二级反渗透膜组6中除去。经过二级反渗透膜组6进一步除盐后，二级反渗透产水直接进入连续电去离子除盐器(CDI)7精脱盐，连续电去离子除盐器(CDI)产水满足工艺要求的，可直接送至用水点。
本发明专利的有益效果是，设备占地面积小，能耗低，投资省，并且二级反渗透产水不与空气接触，不受外界污染，保证纯水水质。

Claims (2)

1、一种工业高纯度水的制取工艺，包括预处理水经一级反渗透和二级反渗透处理后，直接由连续电去离子除盐器(CDI)制备高纯水。所述的预处理水经一级反渗透初级除盐后，加碱，再经二级反渗透进一步除盐后，直接进入连续电去离子除盐器(CDI)精除盐，而制得高纯水。
2、根据权利要求1所述的一种工业高纯度水的制取工艺，其特征在于原水通过预处理设施(1)预处理后，经一级高压泵(2)加压供给一级反渗透膜组(4)，对预处理的生产水进行预脱盐。一级反渗透产水直接放入中间水箱(5)。将碱溶液加药***(8)中的碱溶液加入一级反渗透产水中，再经二级高压泵(3)加压后送入二级反渗透膜组(6)进一步脱盐。二级反渗透产水直接进入连续电去离子除盐器(CDI)(7)精脱盐，连续电去离子除盐器(CDI)(7)产水满足工艺要求的，可直接送至用水点。
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