一体化纯水设备介绍

一体化纯水设备是将多种纯水制备工艺组合在一起，集成在一个设备单元中，以高效、便捷地生产符合特定要求的纯水。

一、系统构成及功能

1. 预处理部分
   • 机械过滤器：也称为多介质过滤器，内部填充石英砂、无烟煤等过滤介质。其主要功能是去除水中的悬浮物、泥沙、铁锈等大颗粒杂质。例如，当原水通过机械过滤器时，水中较大的颗粒物质会被石英砂等介质拦截，经过这一层过滤后，水的浑浊度会显著降低。
   • 活性炭过滤器：含有大量的活性炭颗粒。活性炭具有发达的孔隙结构，能够吸附水中的有机物、余氯、异味和部分重金属离子。比如，在自来水进入活性炭过滤器后，水中的氯气味会被活性炭吸附，同时对水中的农药残留等有机物也有一定的去除作用。
   • 软化器：主要是利用离子交换树脂去除水中的钙、镁离子。当含有钙、镁离子的水通过软化器时，树脂中的钠离子会与钙、镁离子进行交换，从而降低水的硬度。这可以防止在后续的纯水制备过程中，因水中钙、镁离子过高而导致的结垢问题，对保护后续的反渗透膜等设备非常重要。
2. 核心处理部分 – 反渗透系统
   • 反渗透膜组件：这是一体化纯水设备的核心部件。反渗透膜具有非常小的孔径，能够有效截留水中的溶解盐类、胶体、细菌、病毒等杂质。在压力的驱动下，水分子可以通过反渗透膜，而其他杂质则被截留在膜的浓水侧。例如，在海水淡化过程中，通过反渗透膜，海水中的盐分被截留，淡水则通过膜成为可以利用的纯水。
   • 高压泵：为反渗透过程提供必要的压力。由于反渗透膜的工作需要一定的压力来克服渗透压，使水能够逆着自然渗透方向通过膜，高压泵能够将原水压力提升到满足反渗透膜工作的要求。一般来说，根据反渗透膜的型号和处理要求，高压泵的压力可以达到 1 – 10MPa 左右。
3. 后处理部分
   • 离子交换树脂混床：对于对纯水质量要求极高的场合，如电子芯片制造等行业，经过反渗透处理后的水还需要进一步通过离子交换树脂混床进行深度脱盐。混床中装有阴、阳离子交换树脂，能够去除水中残留的微量阴阳离子，使水的电阻率大大提高。例如，经过混床处理后的纯水，其电阻率可以达到 18MΩ・cm 以上，满足超纯水的要求。
   • 紫外线杀菌器：利用紫外线照射来杀灭水中的细菌、病毒等微生物。紫外线的波长一般在 200 – 280nm 之间，这个波段的紫外线能够破坏微生物的 DNA 结构，使其失去繁殖和生存能力。在制药、食品饮料等行业的纯水制备中，紫外线杀菌是保证水质微生物指标合格的重要环节。
   • 超滤装置（可选）：对于一些需要去除大分子有机物、胶体等杂质的情况，会在设备中添加超滤装置。超滤膜的孔径比反渗透膜大，能够截留分子量较大的物质。例如，在生物制药行业，超滤装置可以去除水中的蛋白质、多糖等大分子杂质，进一步净化水质。

二、工作流程

原水首先进入预处理部分，依次经过机械过滤器、活性炭过滤器和软化器，去除水中的悬浮物、有机物、余氯和硬度离子。然后，经过预处理的水在高压泵的作用下进入反渗透系统，通过反渗透膜组件进行脱盐和去除其他微小杂质。之后，根据纯水的具体用途，可能会经过离子交换树脂混床进行深度脱盐、紫外线杀菌器进行杀菌消毒，或者超滤装置进行进一步的大分子杂质去除，最终得到符合要求的纯水。

三、应用领域

1. 实验室领域
   • 用于化学实验、生物实验等各种实验环境。在化学实验中，如高精度的分析化学实验，需要纯度极高的水来确保实验结果的准确性，一体化纯水设备能够提供满足实验要求的纯水，避免水中杂质对实验试剂和反应的干扰。
2. 医疗制药行业
   • 在制药过程中，无论是药品的生产、医疗器械的清洗，还是注射用水的制备，都需要严格控制水的质量。一体化纯水设备能够提供符合药品生产质量管理规范（GMP）要求的纯水，保证药品的质量和安全性。例如，在注射用水的制备中，对水中的微生物、内毒素等指标有非常严格的要求，通过设备的反渗透和后续杀菌等处理可以有效满足这些要求。
3. 电子工业
   • 电子芯片制造等高端电子工业对纯水的要求极高。水中的微量杂质，如金属离子、颗粒等都可能影响电子元件的性能和质量。一体化纯水设备能够为电子工业提供高电阻率的超纯水，用于芯片的清洗、蚀刻等工艺，确保电子产品的高质量。
4. 食品饮料行业
   • 在饮料生产过程中，如矿泉水、纯净水、果汁饮料等的生产，需要对原水进行净化处理。一体化纯水设备可以去除水中的杂质、异味和有害微生物，为饮料生产提供优质的水源，保证饮料的口感和质量，同时也符合食品卫生标准。