特别提醒:本文部分内容主观性较强,请注意区分。正文:今天分享的主要内容是一级反渗透、二级反渗透、一级反渗透+EDI、二级反渗透+EDI ① + ②, 工业级18M超纯水 ① + ②, 半导体级超纯水 ①+②+③+④+⑤、 医疗行业(二级反渗透、二级反渗透+EDI)共7个主题的工艺流程图,不求完整,但求灵感。
一级反渗透工艺一级反渗透工艺图(工业级)(1)反渗透的基本原理和抱怨反渗透纯水设备是目前最常见的纯水设备,一级反渗透工艺往往是各种复杂纯水设备的工艺基础,但事实上,一级反渗透工艺的原理并不复杂。说白了,就是RO膜的选择性过滤。至于反渗透的基本原理,请参考前面的文字:反渗透基础知识汇编(图文版)。然而,在实际应用场景中,无论是最常见的初级反渗透设备,还是更复杂的多级反渗透甚至超纯水设备,初级反渗透往往是问题的重灾区。除了一次反渗透,这往往是在核心处理的第一个过程中,主要原因实际上是缺乏对预处理过程的关注。
由于这样的系统,将过多的责任和压力放在一级反渗透上,导致问题频发,严重影响客户的体验,甚至导致客户对行业内的制造商不信任。附言:讲个冷笑话,很多制造商和客户认为只要RO膜能活一年以上,这个设备的质量就高,优秀的 !------ 地主家的笨孩子有60分,他将被奖励一辆保时捷!(2)一级RO系统设计的核心对于一级反渗透,核心设计关键在两个方面,一个是预处理工艺的选择,另一个是RO膜系统的设计(布置)。预处理工艺的选择分为两个主要部分,一是软化阻垢剂的选择,二是各种加药装置的选择。
这两块我在前面的文字中已经重复过了,有兴趣的可以看看水处理的基础知识。从RO装置的进水水质要求可以看出预处理的重要性。这里只给出一个结论性建议。①软化和阻垢剂的选择:参考软水剂(树脂软化)和阻垢剂加药工艺的比较过程。简单的结论如下:总硬度<200ppm,单独使用阻垢剂;总硬度>300ppm,建议使用软水剂,阻垢剂也可以负责选择;总硬度>1000ppm,需要多级软化或化学方法去除硬度;P. S.总硬度包括钙硬度和镁硬度。这里,总硬度值是通过钙硬度估算的。如果镁硬度占比大,对应的数值下限就会低一些。
②加药装置的选择:请参考上面的相关部分,简单总结如下:灭菌器:理论上除自来水(作为原水,下同)外,其他水源都需要添加灭菌器。至于灭菌器的氧化型和非氧化型对选择还原剂等工艺的影响,还需要单独讨论。絮凝剂:不要添加小设备,大流量设备可以添加,特别是原水水质较差(高浊度)时,必须添加,必须在圆盘过滤器或机械式滤波器之前添加,以提高拦截效果。还原剂:添加一点安心,记得添加一个ORP表,否则你会不知道添加多少,你会简单地计算SBS(亚硫酸钠)或SMBS(焦亚硫酸钠)和氧化物质的简单转换。
其实最多会计算出没有数量级的偏差,这样药箱或者加药泵的选择就不会太小,关键还是调试;阻垢剂:这个东西很神奇,也有说它很好用的,说到它的不良影响也用。
关键是要选,不同的秤要选不同的阻垢剂,况且价格不一样,东西也不一样,到此为止,个人建议有条件的话还是用阻垢剂。RO膜系统(布置)设计膜系统设计的核心是回收率和布置的确定,前文比较详细,可以参考前文:超纯水设备方案设计指南第6章反渗透设计软件ROSA和WAVE使用指南和图表反渗透膜元件布置-8040型膜元件布置(文本)等二次反渗透工艺二次反渗透工艺图(工业级)(1)二次RO工艺的一些要点①做好反渗透第一、二阶段水平衡的计算,确保工艺用水量前后平衡或前端工艺略有盈余。
特别是在一些小型设备上,第一级和第二级RO装置之间没有纯水箱作为缓冲,此时水平衡和泵头流量选择就显得尤为重要了②pH调节是必须的,否则二次导流率很容易降不下来(达不到预期),其原理在前面的文字中已经介绍过了。
(2)关于RO浓缩水的一些细节①二级RO的浓缩水可以回到原水箱,也可以回到一级RO前端的精密过滤器。②关于一级RO浓缩水的直排,虽然在大部分地区使用自来水作为原水的前提下,一级RO的浓缩水不是很高。但是,在一些含盐量高和额外添加一些加药系统的情况下,可能会导致非法直排(例如,一些phosphorus-containing阻垢剂可能会导致浓缩水侧磷排放过多)。
RO浓缩水对浇花不好,冲马桶还是可以的,但据说医疗行业清洗血迹用的手套比自来水好(医疗行业纯净水一般不添加阻垢剂)。二次反渗透+EDI工艺二次反渗透+EDI工艺图(工业级)紫外线杀菌器后二次反渗透+EDI工艺图(工业级)紫外线杀菌器前(1)EDI模块前后是否添加254nmUV杀菌器目前还没有明确的结论。如果在EDI前面添加254nmUV,主要目的是防止EDI模块的微生物污染,但紫外线杀菌器在工作过程中可能会产生氧化性物质,对EDI膜堆有副作用。这方面的优缺点还没有明确的结论。以我的经验,它的保护作用和副作用其实很弱,心理安慰远远大于实际效果。
如果安装在EDI膜堆之后,虽然避免了氧化副作用的可能性,但实际上对防止管道末端微生物污染的返回是相对有效的。安装一个总比没有好。至于18M超纯水工艺中EDI膜堆前的185nmUV-TOC去除剂,主要是为了终端TOC指标的控制。与抛光混合床前的二级185nmUV-TOC去除剂一起,两者的协同作用是相当有必要添加的。当然,氧化物质可能产生的副作用也是客观存在的,但风险较低。无论是254nm紫外线灭菌器还是185nm UV-TOC去除剂,此类设备在前置或前后连接水泵时,一定要特别注意水锤问题的保护,防止此类设备发生水锤损坏,一般不要直接连接,稍微转一下情况就会好转;其次,可以匹配相应的防水锤装置和程序控制(水泵延迟启停等)。
(2)是否为EDI设备的终端水箱设计氮气密封。首先,需要明确氮气密封只是水箱隔离空气的一种手段。其他包括膜涂层法、浮顶法等。当然,氮气密封的方式有很多种。常见的是通过氮气微压阀自动控制。其次,是否进行氮气密封设计的关键是客户对终端水质的要求。如果客户对终端制水的电阻率要求不是很高,或者只是对离子含量要求不高,在保持水箱在活水中并具有一定密封性的同时使用氮气密封不是问题。至于氮气密封装置的初始成本和后续的氮气使用成本,客户也需要有一定的了解。不要好心做坏事。
初级RO+EDI工艺初级RO+EDI工艺图(工业级)初级RO+EDI工艺放在次级RO+EDI工艺之后,主要考虑的是这样的工艺真的越来越不常见了。虽然在EDI指令方面,我们一般讲的是水电导率<40μs/cm,但在实际操作中,初级RO产水电导率缓慢或出乎意料的高,导致EDI水质量差(一般合理预期为5MΩ*cm),甚至损坏时有发生。上述情况与我前面提到的初级RO+次级EDI工艺逐渐消失的原因本质上是一样的——工艺设计过于理想,高估了设备的日常运维水平。
EDI进水水质要求18M超纯水工艺(工业级)18M超纯水工艺图(工业级)一级TOC去除18M超纯水工艺图(工业级)二级TOC去除工业级一般18M超纯水工艺几点:①在预处理阶段,一般建议同时配置软水剂和阻垢剂加药,其他加药工艺,以确定系统的长期稳定运行。②EDI纯水箱需要氮气密封或等效功能设计,超纯水将同步设置循环管道和水质确定装置,以确定终端水的长期稳定性。③在预处理阶段,如果采用盘式过滤+UF工艺,可以替代机械过滤工艺;在一些以自来水为水源的工艺设计中,甚至采用盘式过滤+UF工艺替代机械过滤,而省略活性炭过滤软化工艺,个人有所保留。
④关于EDI+一级抛光系统能否长期稳定到达18MΩ*cm水质的终端,品牌之间的差距,请厂家和客户自行判断和选择。同时,我建议客户不要动辄要求18M+,甚至125M+超纯水。如果你偶尔电镀一个贵金属,18M超纯水真的足够了。你不知道18到125之间的差距有多大吗?18M+超纯水工艺(电子级/半导体级)传统预处理+二次RO+EDI+一次脱气+三次TOC+二次抛光传统预处理+二次RO+EDI+强阴床+二次脱气+二次TOC+二次抛光传统预处理+二次RO+EDI+强阴床+二次脱气+二次TOC+二次抛光超滤预处理+二次RO+EDI+强阴床+二次脱气+二次TOC+二次抛光传统预处理+2B3T+RO+混合床+二次脱气+二次TOC+一次抛光电子级/半导体级18M+超纯水工艺的几个关键点:①水质指标不是简单地以电阻率为依据,而是需要同时满足溶解气体(主要是溶解氧)的需要,颗粒物(终端超滤基本可以保证), 电阻率(相对容易达到,如果第一级不够,第二级抛光)和TOC和特定离子含量要求(TOC去除主要依靠UV-TOC去除剂,当然,前面的过程也应该努力;硅硼的守门员是强负床或混合床中的负床或特定的硼去除树脂,尤其是硼,抛光混合效果不好,与pH值有关;其他金属离子相对容易去除)。
国家标准电子级水质标准M国家ASTM-D超纯水质标准②关于EDI前的UV-TOC去除剂,无论是放置在EDI增压泵前后,都要防止水锤现象③关于强阴床/除硼树脂,个人建议放置在EDI膜桩后,EDI水箱前。
一些工序放置在EDI水箱后面,TOC去除剂前面,然后连接到一级抛光混合床。考虑到循环回流的存在,我个人建议硼的不稳定因素控制在终端循环环之外,相关数据更容易检测和判断。
④关于EDI和普通混床(MB)在半导体领域的应用,大型集成电路厂商仍习惯于MB工艺,其稳定成熟,有知名封装厂商稳定运行的经验;在其他半导体领域(包括光电子等普通电子元器件),EDI由于占地面积小、操作维护相对简单,应用场景正在不断拓展,用特定的除硼树脂或强阴离子树脂工艺来弥补,有机硅除硼率低的问题也在得到弥补。
⑤关于特定HPRO工艺在半导体领域的应用,HPRO由于在碱性条件下运行,对硼等弱酸性离子的去除率确实比一般RO高很多,但不如传统的2B3T稳定,在硬度(高pH更容易结垢)等方面比一般RO敏感,传播范围有限(似乎在韩国半导体厂商中广泛使用,国内主流或欧美流派,倾向于全树脂工艺)。(6)电子级/半导体级超纯水设备往往对仪器仪表和管道有特定要求,无论是灵敏度还是稳定性,两者之间都有很大差距。希望大家量力而行。当然,成本差距也极其巨大。再次,理性地看待你的真正需求,合理的需求——合理的预算——合格的产品,买家永远不会像卖家一样好,你也不能贪婪更多更便宜。世界上没有那么多好东西。
纯净水工艺(医用级)二次反渗透工艺图(医用级)二次反渗透+EDI工艺图(医用级)医疗行业的纯净水工艺本质上与工业级的核心工艺没有太大区别,主要区别如下:①一般无阻垢剂,即使有相关行业认证,也不建议添加个人。②在微生物控制要求方面,常规做法是对终端水箱和管道做臭氧消毒和紫外线消毒杀菌。双重保护。
附言:除了工艺上略有不同外,医疗行业对水在配件和管道材料、焊接装配等技术标准方面的要求更高,请仔细评估相应的成本和市场价格。③越来越多的纯净水站工程要求水资源利用率高达100%。关于RO浓缩水的再利用,需要独立思考设置ROR装置或其他再利用装置。不管怎样,不要考虑蒸发器——人们很愚蠢,而且有很多钱。
④关于ROR装置今天没有推出,分歧严重,有机会单独分享,写在最后:家人的话,主观意见,不足之处,请多多指正。