กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของระบบน้ำ Ultrapure คืออะไร?
ในฐานะซัพพลายเออร์ระบบน้ำบริสุทธิ์พิเศษ ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ที่ระบบเหล่านี้ใช้ น้ำบริสุทธิ์พิเศษ ซึ่งเป็นน้ำที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์จนถึงระดับที่สูงมาก เป็นสิ่งจำเป็นในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงยา การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะพาคุณผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของระบบน้ำบริสุทธิ์พิเศษแบบทีละขั้นตอน
การปรับสภาพ
การเดินทางของการทำให้น้ำบริสุทธิ์พิเศษบริสุทธิ์เริ่มต้นด้วยการปรับสภาพล่วงหน้า เป้าหมายของการบำบัดล่วงหน้าคือเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่ ของแข็งแขวนลอย และสารที่ละลายบางส่วนออกจากแหล่งน้ำดิบ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญเนื่องจากจะปกป้องส่วนประกอบในการทำให้บริสุทธิ์ที่ละเอียดอ่อนและมีราคาแพงในลำดับต่อไป
วิธีการปรับสภาพทั่วไปวิธีหนึ่งคือการกรองตะกอน ตัวกรองตะกอนซึ่งมักทำจากวัสดุเช่นโพลีโพรพีลีน ใช้เพื่อดักจับอนุภาคขนาดใหญ่ เช่น ทราย ตะกอน และสนิม ตัวกรองเหล่านี้อาจมีขนาดรูพรุนที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะมีตั้งแต่ 1 ถึง 50 ไมครอน ยิ่งรูพรุนมีขนาดใหญ่ น้ำก็จะไหลผ่านได้เร็วยิ่งขึ้น แต่ยังดักจับอนุภาคขนาดเล็กได้น้อยลงอีกด้วย
ขั้นตอนการปรับสภาพที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการกรองถ่านกัมมันต์ ถ่านกัมมันต์มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และมีรูพรุนเล็กๆ มากมายซึ่งสามารถดูดซับสารประกอบอินทรีย์ คลอรีน และโลหะหนักบางชนิดได้ คลอรีนมักจะถูกเติมลงในแหล่งน้ำของเทศบาลเพื่อเป็นสารฆ่าเชื้อ แต่สามารถทำลายเยื่อกรองรีเวิร์สออสโมซิสที่ใช้ในขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ในภายหลังได้ ด้วยการกำจัดคลอรีนผ่านการกรองด้วยถ่านกัมมันต์ เราสามารถยืดอายุการใช้งานของเมมเบรนเหล่านี้ได้
ในบางกรณี น้ำอาจต้องผ่านการปรับสภาพให้อ่อนตัวลงด้วย น้ำกระด้างมีแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนในระดับสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดตะกรันในท่อและอุปกรณ์ได้ สารปรับสภาพน้ำใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อแทนที่แคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนด้วยโซเดียมไอออน ช่วยลดความกระด้างของน้ำ
รีเวอร์สออสโมซิส (RO)
หลังจากปรับสภาพแล้ว น้ำจะเข้าสู่ระยะรีเวอร์สออสโมซิส รีเวอร์สออสโมซิสเป็นกระบวนการสำคัญในการทำน้ำให้บริสุทธิ์เป็นพิเศษ มันทำงานโดยการกดดันน้ำที่ด้านหนึ่งของเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ โดยบังคับให้โมเลกุลของน้ำไหลผ่านเมมเบรนโดยเหลือเกลือที่ละลายอยู่ สารประกอบอินทรีย์ และจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ไว้
เมมเบรนกึ่งซึมผ่านที่ใช้ในระบบ RO มีรูพรุนขนาดเล็กมากที่ให้เฉพาะโมเลกุลของน้ำและอนุภาคขนาดเล็กมากบางส่วนเท่านั้นที่จะผ่านได้ กระบวนการนี้สามารถกำจัดของแข็งที่ละลายน้ำออกจากน้ำได้มากถึง 95 - 99% มีระบบ RO หลายประเภทสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น,ระบบรีเวอร์สออสโมซิสแบบบรรจุกล่องมีการประกอบไว้ล่วงหน้าและแบบโมดูลาร์ ทำให้ง่ายต่อการขนส่งและติดตั้งระบบรีเวอร์สออสโมซิสเชิงพาณิชย์ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ในขณะที่ระบบรีเวิร์สออสโมซิสเทศบาลใช้ในการบำบัดน้ำปริมาณมากสำหรับประปาเทศบาล
อย่างไรก็ตาม ระบบ RO ยังไม่สมบูรณ์แบบ อาจไม่สามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนได้ทั้งหมด โดยเฉพาะโมเลกุลและไอออนอินทรีย์ที่มีขนาดเล็กมากบางชนิด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม
การกำจัดไอออน (DI)
การกำจัดไอออนหรือที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนไอออน ใช้เพื่อกำจัดไอออนที่เหลือออกจากน้ำหลังจากการรีเวอร์สออสโมซิส ในระบบกำจัดไอออน น้ำจะไหลผ่านคอลัมน์ที่เต็มไปด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออน เรซินเหล่านี้ประกอบด้วยเม็ดบีดเล็กๆ ที่มีประจุเฉพาะ
เรซินแลกเปลี่ยนไอออนมีสองประเภท: เรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกและเรซินแลกเปลี่ยนไอออน เรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกจะแลกเปลี่ยนไอออนที่มีประจุบวก (เช่น โซเดียม แคลเซียม และแมกนีเซียม) เป็นไฮโดรเจนไอออน ในขณะที่เรซินแลกเปลี่ยนไอออนจะแลกเปลี่ยนไอออนที่มีประจุลบ (เช่น คลอไรด์ ซัลเฟต และคาร์บอเนต) ให้กับไฮดรอกไซด์ไอออน เมื่อน้ำไหลผ่านเรซินเหล่านี้ ไอออนในน้ำจะถูกแทนที่ด้วยไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ไอออน ซึ่งจะรวมกันเป็นโมเลกุลของน้ำ
การกำจัดไอออนสามารถผลิตน้ำที่มีระดับไอออนต่ำมาก แต่จำเป็นต้องสร้างเรซินใหม่เป็นระยะ โดยปกติจะทำได้โดยการล้างเรซินด้วยสารละลายกรดหรือเบสเข้มข้นเพื่อกำจัดไอออนที่สะสมอยู่และคืนความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนของเรซิน
อัลตราฟิลเตรชัน (UF) และนาโนฟิลเตรชัน (NF)
อัลตราฟิลเตรชันและนาโนฟิลเตรชันเป็นขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมที่สามารถใช้เพื่อกำจัดอนุภาคขนาดเล็ก โมเลกุลขนาดใหญ่ และไวรัสบางชนิดเพิ่มเติมได้ เมมเบรนแบบอัลตราฟิลเตรชันมีรูพรุนที่ใหญ่กว่าเมมเบรนนาโนฟิลเตรชัน โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.01 - 0.1 ไมครอน พวกเขาสามารถกำจัดอนุภาคต่างๆ เช่น แบคทีเรีย คอลลอยด์ และสารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่บางชนิดได้
เมมเบรนกรองนาโนมีรูพรุนเล็กกว่า โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.001 - 0.01 ไมครอน พวกเขาสามารถกำจัดไอออนไดวาเลนต์ส่วนใหญ่ (เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียม) และไอออนโมโนวาเลนต์บางส่วน รวมถึงสารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็ก กระบวนการเหล่านี้มักใช้เป็นขั้นตอนการขัดเงาหลังรีเวิร์สออสโมซิสและดีไอออนไนซ์ เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ที่เข้มงวด
การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี
การฆ่าเชื้อด้วยแสง UV ใช้ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ไวรัส และจุลินทรีย์อื่นๆ ในน้ำ แสงอัลตราไวโอเลตที่ความยาวคลื่นเฉพาะ (ปกติประมาณ 254 นาโนเมตร) สามารถทำลาย DNA และ RNA ของจุลินทรีย์ได้ ทำให้พวกมันไม่สามารถแพร่พันธุ์และทำให้พวกมันไม่เป็นอันตรายได้
การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวีเป็นวิธีการฆ่าเชื้อแบบไร้สารเคมีซึ่งไม่ได้เติมสารใดๆ ลงในน้ำ เป็นวิธีที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพในการรับรองความบริสุทธิ์ทางจุลชีววิทยาของน้ำบริสุทธิ์พิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่การมีอยู่ของจุลินทรีย์อาจส่งผลกระทบที่สำคัญ เช่น ในอุตสาหกรรมยาและอาหาร
การขัดและการกรองขั้นสุดท้าย
ขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์เป็นพิเศษคือการขัดและการกรองขั้นสุดท้าย ขั้นตอนนี้ออกแบบมาเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่เหลือ เช่น อนุภาคและสารประกอบอินทรีย์ เพื่อให้ได้น้ำที่มีความบริสุทธิ์ในระดับสูงสุด
หน่วยขัดอาจใช้เทคโนโลยีผสมผสานกัน เช่น เรซินแลกเปลี่ยนไอออนเบดแบบผสม และตัวกรองแบบละเอียดพิเศษ เรซินแลกเปลี่ยนไอออนเบดแบบผสมมีทั้งเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกและไอออนในคอลัมน์เดียว ช่วยให้กำจัดไอออนได้ละเอียดยิ่งขึ้น ตัวกรองแบบละเอียดพิเศษที่มีรูพรุนขนาดเล็กเพียง 0.001 ไมครอนสามารถขจัดอนุภาคที่เล็กที่สุดได้ และรับประกันว่าน้ำปราศจากสิ่งเจือปนที่มองเห็นได้หรือมีสิ่งเจือปนในระดับจุลภาค
เหตุใดจึงเลือกระบบน้ำบริสุทธิ์พิเศษของเรา
ระบบน้ำบริสุทธิ์พิเศษของเราได้รับการออกแบบด้วยเทคโนโลยีการทำให้บริสุทธิ์ล่าสุดเพื่อให้คุณได้รับน้ำบริสุทธิ์พิเศษคุณภาพสูงสุด เราเข้าใจดีว่าอุตสาหกรรมต่างๆ มีข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ของน้ำที่แตกต่างกัน และระบบของเราสามารถปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการเฉพาะของคุณได้ ไม่ว่าคุณจะอยู่ในอุตสาหกรรมยาที่ซึ่งความบริสุทธิ์ของน้ำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตยา หรือในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งแม้แต่สิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ระบบของเราก็สามารถส่งมอบน้ำบริสุทธิ์พิเศษที่คุณต้องการได้
หากคุณสนใจระบบน้ำบริสุทธิ์พิเศษของเราหรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ เราขอเชิญคุณติดต่อเราเพื่อขอหารือโดยละเอียด ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณในการเลือกระบบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณและมอบโซลูชันที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ให้กับคุณ
อ้างอิง
- AWWA (สมาคมการประปาอเมริกัน) คุณภาพน้ำและการบำบัด: คู่มือการจัดหาน้ำชุมชน แมคกรอว์ - ฮิลล์
- Crittenden, JC, Trussell, RR, มือ, DW, Howe, KJ, & Tchobanoglous, G. (2012) การบำบัดน้ำ: หลักการและการออกแบบ จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์
- เราเทนบาค, อาร์. และอัลเบรชท์, อาร์. (1989) กระบวนการเมมเบรน: หลักการและการประยุกต์ ไวลีย์ - VCH