1、工业纯水制备的概述 (1)1.1、纯水的应用 (1)1.1.1、纯水的应用范围 (1)1.1.2、纯水的分类 (2)1.1.3、纯水在医药工业中的应用 (3)1.2 本课题的目的 (4)2、工业纯水的制备技术及工艺 (5)2.1、反渗透 (5)2.2、EDI (6)2.3、水处理系统工艺流程 (6)2.4水处理工艺设计概论 (7)3、纯水制备系统设计计算 (12)3.1、前处理系统设计 (12)3.1.1、原水箱设计 (12)3.1.2、砂滤器设计 (12)3.1.3、活性炭 (13)3.1.4、软化器 (14)3.2、中段 (14)3.2.1、精滤 (14)3.2.2、RO反渗透 (15)3.3终端 (17)3.3.1、紫外线杀菌 (17)3.3.2、臭氧杀菌 (17)3.3.3、终端水箱 (17)3.3.4、洗瓶灌装设备 (18)4、实验室平面布置图 (18)4.1、水处理车间布置的内容与要求 (18)4.2、水处理车间布置示例 (19)5、设备安全操作、维护及保养 (22)5.1设备操作和安全常识 (22)5.1.1设备操作 (22)5.1.1.1开机准备 (22)5.1.1.2生产操作 (22)5.1.1.3停机 (22)5.1.2安全常识 (23)5.1.2.1设备介质特性 (23)5.1.2.2系统运行安全要点 (23)5.2设备维护及保养 (25)参考文献 (28)致谢 (29)1、工业纯水制备的概述1.1、纯水的应用1.1.1、纯水的应用范围水一向被称为工业系统的“血液”。

随着高新技术的发展，工业部门对水、气、化学试剂及环境这些基础条件提出了越来越高的要求。

这也促进了相应产业和技术的进步，水作为一种应用量最大、面最广的基本材料，其发展的速度尤为迅速。

当今，纯水和超纯水已成为现代工业部门必不可少的基础材料之一，它们在电子、医药、能源、化工、汽车、机械、电镀、电池、冶金等几乎全部的工业及实验室领域中已得到了广泛的应用。

（1）纯水在电子工业中的应用纯水在电子工业中主要用作超大规模（VLSI）和甚大规模集成电路芯片（ULSI）清洗水。

自1958年世界上第一块集成电路问世以来，尤其是最近20年来，几乎每隔2～3年就有一代产品问世，其集成度达到0.15μm以下，不断地给人类生活和现代科学技术的发展产生深远的影响。

在集成电路的生产过程中有几百道工序，其中80%以上的工序要使用高纯水进行清洗。

水中的各种微量杂质（电解质、颗粒、有机物、细菌、硅、溶解气体）对产品质量都会有重要影响，因此高品质的纯水对集成电路的生产直至关重要。

VLSI和ULSI对水质的要求成为当代高纯水水质的极限。

可以说没有高纯水就没有现代电子工业。

（2）纯水在医药工业中的应用纯水在医药工艺中有着十分广泛的应用。

在药品生产中，不论容器的洗涤，还是原料、制剂的生产均离不开水。

水是药物生产中用量最大、使用最广的一种原谅，其质量好坏直接关系到药品质量。

一般所讲的制药用水，是指要用纯水。

各国的药典对药用纯水的规定各不相同。

中国药典1995版收载有蒸馏水、注射用水和灭菌注射用水，美英等国的药典则收载有精制水、注射用水、灭菌注射用水、灭菌吸入用水和灭菌冲洗用水。

2000版的中国药典取消了“蒸馏水”的名称而代之“纯净水”，定义为“本品为蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他事宜的方法制得供药用的水，不含任何附加剂”。

纯化水可用作配置普通药物制剂用的溶剂或试验用水，注射用水用作配置注射剂。

（3）纯水在能源工业中的应用能源工业如火电厂和核电公司在电能生产的过程中需要用大量的高纯水作为锅炉的供水，因此电力公司也是高纯水的主要用户。

电厂锅炉的补给水有着较严格的质量标准，不合格的水进入水汽循环系统，将有可能导致热力设备结垢、腐蚀、过热器和汽轮机的积盐等各种危害。

随着高参数、大容量火电机组的迅速发展，对高压锅炉和超高压锅炉的补给水水质提出了更高的要求。

（4）纯水在化工工业中的应用纯水、超纯水在化学工业中的应用也十分广泛。

化学工业中也常常需要涉及锅炉用水，纯水的应用可以保证锅炉及整个系统的正常运转。

除了锅炉补给水以外，化学工业生产中的工艺用水也需要纯水，通常水量较大。

在精细化工产品的生产中，反应用水、洗涤用水、结晶用水等对水质要求高，需要大量的纯水。

这些工艺用水对水质要求通常为1～5MΩ·cm，单机制水能力也较小，通常为1～20t/h。

在离子膜法制碱工艺中的许多工序都需用无离子水，如电解工段离子膜碱浓度的调节，过滤二精工段树脂的再生，高纯酸工段高纯盐酸的生产等。

在化工高纯材料，如电子工业用MOS级试剂高绝缘性能的微粉及纳米级化工材料的生产工艺中需要用18MΩ·cm的超纯水。

（5）纯水在其他工业中的应用纯水在轻工业如造纸厂、食品加工厂中也有着广泛的应用。

在只讲和造纸厂、化学加工工厂、食品加工系统中需要用锅炉来生产仅供加热的蒸汽。

在这些应用中，所需蒸汽的质量不同于电厂所需的蒸汽质量。

二氧化硅的沉淀和涡轮机叶片的腐蚀不是问题，比较而言，返回管线中冷凝液的酸性腐蚀才是最重要的。

这涉及去除水中的碳酸氢盐和碳酸盐的碱度，避免这些化合物在锅炉中的解离，以及产生的二氧化碳进入冷凝管线。

在这些工业过程中，提高锅炉用水的纯度是十分必要的。

1.1.2、纯水的分类在工业用水中，根据对水的不同要求可按其纯度进行分类。

○1软化水一般是是指将水中的Ca2+、Mg2+等离子的含量降低或去除至一定程度的水。

水在软化过程中，硬度降低，软化水一般广泛用于低压工业锅炉用水。

软化方法通常为离子交换法和药剂软化法。

○2纯水又称去离子水。

一般是指用物理、化学的方法将水中易于去除的强电解质去除之外，还将水中难以去除的硅酸即二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。

25℃时纯水中的电导率一般为0.1~1μS/cm，剩余含盐量一般应在1mg/L 以下。

纯水制备的常用方法有离子交换、灭菌、膜分离等方法。

○3高纯水又称“超纯水”。

一般是指将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体即有机物均去除至极低程度的水。

高纯水中剩余含盐量应在0.1mg/L以下，25℃时的电导率在0.1μS/cm以下。

○4理论水又称理想水，即不含任何杂质的水，这样的水是不存在的。

○5脱盐水（包括一级脱盐与二级脱盐）一般是指用物理、化学等方法将水中易于去除的强电解质去除至一定程度的水。

在除盐过程中亦除去了部分机械杂质和有机物质。

脱盐水中的剩余含盐量一般应在1~5mg/L，25℃时的电导率为1~10μS/cm。

常用的脱盐方法有蒸馏、膜分离、离子交换或几种方法的组合使用。

1.1.3、纯水在医药工业中的应用纯水在医药工业中有着十广泛的应用。

在商品生产中，不论容器的洗涤，还是原料、制剂的生产均离不开水。

水师药物生产中用量最大、使用最广的一种原料。

其质量好坏直接关系到药品质量。

一般讲的制药用水，是指药用纯水。

各国的药典对药用的纯水的规定各不相同。

中国药典1995版收载有蒸馏水、注射用水和灭菌注射用水，美英等国的药典则收载有精致用水、注射用水、灭菌注射用水、抑菌剂注射用水、灭菌吸入用水和灭菌冲洗用水。

2000版的中国药典取消了“蒸馏水”的名称而代之“纯化水”。

纯化水可用作配制普通药物制剂用的溶剂或试验用水，注射用水用作配制注射剂。

根据制药工艺所提出的水质要求，医药用水可分为饮用水、纯水、注射用水和灭菌注射用水。

不同的水质级别可满足不同的工艺用途，表1-1给出了中国医药用水的水质要求和用途。

水中的细菌、毒性物质要求很严，对水的浊度、铁、锰等金属离子以及氯离子、二氧化硅等也有严格控制。

水被选作包括洗涤剂、润肤霜等大多数药剂的溶剂，当然，水也是在严重疾病和致伤事故中代替自然人体体液的静脉输液的主要成分。

在这些应用中，任何污染物的存在都会导致药物治疗的负面影响，干扰药物治疗的化学效应，甚至直至伤害病者。

需要高纯水的医药产品包括药典规定的和无需医师处方的两大类，后者如眼药水或隐形眼镜清洗液。

医药工业的各种实验室的研究也需要较少量的高纯水。

此外，血液透析也需要大量的纯水。

在血液透析中，患者的血液流过血液透析机，和仅被半透膜隔开的水贴近。

血液中的污物扩散通过膜浸入水中，因此净化了患者体内的血液。

血液透析机中使用的水通常是由经仔细地去除可能干扰透析过程的大多数离子无知制得的。

表1-2给出了AAMI血液透析用纯水标准。

1.2 本课题的目的本系统设计思路主要针对本院实情，需要生产饮用纯净水、实验用去离子水和制药厂用水三类使用标准不同的用水。

创新点在于设置共用的前置反渗透处理设备，出水旁路再设置一台生产去离子混床，达到一套系统两个用途的生产目的。

主要流程为：预处理—多介质过滤、活性炭过滤、精密过滤、通过二级反渗透脱盐处理，生产饮用纯净水，产量为2.0m3/h，产水电导率:≤10μs/cm；分流出水通过混床进一步脱盐处理，生产去离子水，出水电阻率:≥1MΩ.CM。

再分流出水通过粗、精混床，生产制药厂用水，出水电导率：＜1.3μs/cm。

本设计方案是以反渗透膜技术为核心，辅以合适的前处理手段和后处理措施制取高质量桶装饮用纯水以及去离子水的完整系统。

整个纯水系统各设备相互补充、相辅相成，系统设计先进、运行可靠、操作简单、监控自动化程度高。

2、工业纯水的制备技术及工艺2.1、反渗透①基本原理当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。

② RO反渗透膜RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。

RO反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5μs/cm（RO膜过滤后出水电导=进水电导×除盐率，一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上，5年内运行能保证97%以上。

对出水电导要求比较高的，可以采用2级反渗透，再经过简单的处理，水电导能小于1μs/cm）, 符合国家实验室三级用水标准。