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纯化水制备要领简介

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宣布时间：2025-01-06 10:33

纯水制备要领简介

净化水质的一样平常工艺要领和流程

现在常用净化水质的工艺要领有蒸馏法、离子交流法、电渗法、反渗透法、过滤法、吸附法、紫外氧化法等。。。。

实验室常用的纯水制备要领是蒸馏法、离子交流法等。。。。由于制备要领差别，，，，，，，水中带有少量杂质种类巨细也差别，，，，，，，如用铜蒸馏器蒸馏的水，，，，，，，则会含有微量的铜离子；；；而用玻璃蒸馏器蒸馏的水则会含有钠离子和硅酸根离子；；；用离子交流法制得的纯水，，，，，，，将会含有少量的有机物质、微生物等。。。。一样平常制得的纯水由于空气中CO? 的影响，，，，，，，水的pH值均小于7,约为5～6。。。。

高纯水的纯化工艺流程大致分为3个部分：预处置惩罚、脱盐和后处置惩罚。。。。每一个部分都要除去一定种类的杂质。。。。

预处置惩罚历程接纳砂滤、膜过滤、活性炭吸附要领，，，，，，，除去悬浮物、有机物。。。。通过砂芯滤板和纤维柱滤除机械杂质，，，，，，，如铁锈和其他悬浮物等。。。。�；；钚蕴渴枪闫孜郊�，，，，，，，可吸附气体因素，，，，，，，如水中的游离氯等；；；吸附细菌和某些过渡金属等。。。。

脱盐历程接纳电渗析、反渗透、离子交流要领，，，，，，，除去盐类物质。。。。如反渗透膜过滤可滤除95%以上的电解质和大分子化合物，，，，，，，包括病毒、微生物、细菌、胶体微粒等。。。。

后处置惩罚历程接纳紫外线杀菌、臭氧杀菌、凌驾滤、微孔过滤要领，，，，，，，除去细菌、颗粒。。。。如紫外线消解是借助于短波(180～254nm) 紫外线照射剖析水中的不易被活性炭吸附的小有机化合物，，，，，，，如甲醇、乙醇等，，，，，，，使其转酿成CO?和水，，，，，，，以降低总有机碳 (TOC) 的指标。。。。

图1 高纯水纯化的一样平常工艺流程方框图

预处置惩罚可得一样平常纯水；；；离子交流脱盐可生产出电导率为18.2MQ·cm的纯水；；；后处置惩罚可生产出切合特殊要求的超纯水。。。。因此可凭证进水的水质和出水水质的要求，，，，，，，确定每一步接纳的要领工艺，，，，，，，可凭证实验项目及用水要求接纳一种或多种纯化要领。。。。

蒸馏法制备纯水

水经加热欢喜便汽化成蒸汽，，，，，，，蒸汽经冷凝液化获得的水叫蒸馏水。。。。自然水中含有可溶性和不溶性、挥发性和不挥发性的杂质。。。。蒸馏水就是使用水与杂质沸点差别，，，，，，，用蒸馏的要领与之疏散。。。。蒸馏法只能除去水中非挥发性的杂质，，，，，，，而消融在水中的气体并不可除去，，，，，，，例如，，，，，，，二氧化碳及低沸物易挥发，，，，，，，随水蒸气带入蒸馏水中。。。。另外，，，，，，，少量液态水成雾状飞出进入蒸馏水中，，，，，，，以及冷凝管质料中微量因素也能带入蒸馏水中，，，，，，，使蒸馏水中仍带有杂质。。。。

一样平常剖析事情用一次蒸馏水即可。。。。可是在一次蒸馏水中由于部分杂质随蒸汽带出以及蒸馏容器、周围情形的污染限制了纯度进一步提高。。。。

为了提高蒸馏水的纯度，，，，，，，可以增添蒸馏次数，，，，，，，降低蒸馏速率，，，，，，，接纳高纯质料(如石英)作蒸馏器、勤洗濯蒸馏器来抵达。。。。别的，，，，，，，注重坚持情形有尽可能高的清洁条件以镌汰污染，，，，，，，对提高蒸馏水的纯度都有利益。。。。

现在使用的蒸馏器的材质有玻璃、金属铜和石英。。。。由于蒸馏器的材质差别，，，，，，，蒸馏水中杂质含量也纷歧样。。。。

蒸馏法按蒸馏次数可分为一次、二次和多次蒸馏法。。。。如实验室制取二次蒸馏水时，，，，，，，接纳硬质玻璃或石英蒸馏器，，，，，，，在1L 蒸馏水或去离子水中加入50mL碱性高锰酸钾溶液(每升含8g KMnO?+300g KOH),举行二次蒸馏，，，，，，，弃去头和尾各1/4容器体积的二次蒸馏水，，，，，，，网络中段的二次蒸馏水。。。。该要领可除去有机物，，，，，，，但不相宜作无机痕量剖析用水。。。。若再用二次蒸馏水制取三次蒸馏水时，，，，，，，蒸馏瓶中可不加KMnO4。。。。

只管蒸馏法能去除大部分污染物，，，，，，，由于加热历程中照旧有二氧化碳的溶入，，，，，，，以是水的电阻率是很低的，，，，，，，一样平常为0.2～1MQ·cm, 故蒸馏水只能知足通俗剖析实验室的用水要求。。。。其优点是此要领易于操作，，，，，，，弱点是在加热历程中会爆发二次污染，，，，，，，不易控制水质，，，，，，，水泯灭较高。。。。

表3 种种要领制备纯水的质量

离子交流法制备纯水

离离子交流法制取的纯水称为去离子水。。。。现在多接纳阴、阳离子交流树脂混淆床装置来制备纯水。。。。

(1)离子交流树脂制水的事情原理

①离子交流树脂离子交流树脂是一种有机高分子离子交流剂，，，，，，，具有网状结构，，，，，，，在网状结构的骨架上有许多可以与溶液中离子起交流作用的活性基团。。。。离子交流树脂分为阳离子交流树脂和阴离子交流树脂。。。。阳离子交流树脂可交流溶液中的阳离子，，，，，，，阴离子树脂可交流溶液中的阴离子。。。。凭证活性基团的差别，，，，，，，阳离子交流树脂可分为强酸性和弱酸性阳离子交流树脂，，，，，，，阴离子交流树脂可分为强碱性和弱碱性阴离子交流树脂。。。。

制备纯水一样平常选用强酸性阳离子交流树脂和强碱性阴离子交流树脂。。。。强酸性阳离子交流树脂的化学结构为

活性基团为磺酸基(—SO?H), 这样将强酸性阳离子交流树脂简写为R—SO?H。。。。

强碱性阴离子交流树脂的化学结构为

（简朴体现为R), 活性基团为季铵基[—N(CH?)?OH], 这样强碱性阴离子交流树脂简写为R—N(CH?)?OH。。。。

②离子交流法制水的事情原理
离子交流法制水是使用阴、阳离子交流树脂上OH- 和H+可划分与自然水中其他阴、阳离子交流的能力制取纯水。。。。当含有离子的自然水流过氢型的阳离子交流树脂后，，，，，，，则金属离子与树脂的氢离子举行交流，，，，，，，金属离子被吸附：

流过氢氧型阴离子交流树脂后，，，，，，，则阴离子(如Cl-)与氢氧根离子交流，，，，，，，阴离子被吸附:

阳离子交流树脂交流下来的H+与阴离子交流下来的OH-连系形成H2O:

从而抵达净化水的目的。。。。

(2)离子交流器

常用的离子交流器有如下3种组合方法。。。。

①复床式复床式是将阳离子与阴离子交流树脂分装在两个交流柱内并相互串联起来，，，，，，，含离子的水经由阳离子交流树脂除掉阳离子，，，，，，，水中阴离子再经由阴离子交流树脂除掉阴离子，，，，，，，流出的是纯水。。。。复床式制取纯水的示意图见图2

复床式制取纯水的示意图2 图3 混床式制取纯水的示意图

②混床式混淆床法是将阴离子、阳离子两种树脂混淆于一个交流柱中，，，，，，，从而形成一无限个复床装置。。。。以是它们交流能力最强，，，，，，，所制得的纯水质量也高。。。。�；；齑彩街迫〈克氖疽馔技�3。。。。

③复床式-混床式即阳离子交流树脂柱-阴离子交流树脂柱-混淆离子交流树脂柱的方法毗连并生产去离子水。。。。处置惩罚水时，，，，，，，先让水流过阳离子交流柱和阴离子交流柱，，，，，，，然后再流过阴、阳离子混淆交流柱，，，，，，，以使水进一步纯化。。。。复床式-混床式制取纯水的示意图见图4。。。。

注重用离子交流法制取纯水时，，，，，，，定是先让水流过阳离子交流柱，，，，，，，再流过阴离子交流柱。。。。若是是先让水流过阴离子交流柱，，，，，，，则会有氢氧化物沉淀爆发，，，，，，，无法获得纯水。。。。

离子交流水的质量与交流柱中树脂的质量、柱高、柱径以及水流量等因素都有关系。。。。一样平常树脂量多、柱高和直径比适当、流速慢，，，，，，，交流效果好。。。。去离子水杂质含量见表4。。。。

(3)制取纯水操作流程

①树脂选择阳离子交流树脂通常接纳强酸性阳离子交流树脂，，，，，，，如上海树脂厂732型。。。。阴离子交流树脂一样平常接纳强碱性阴离子交流树脂，，，，，，，如上海树脂厂的717型、711型。。。。树脂粒度在16~50目均可。。。。

②装柱先将树脂用温水划分浸泡2~3h，，，，，，，使其充分膨胀。。。。在交流柱下部放上玻璃棉，，，，，，，将树脂注入(用水浸着不应有气泡)后，，，，，，，再放些玻璃。。。。�；；煜驳淖笆墙酢⒀衾胱咏涣魇髦叭虢涣髦型弊⑷怂�，，，，，，，然后从下部压入空气，，，，，，，使两种树脂混淆匀称。。。。再用水由下向上压入，，，，，，，扫除柱中的空气。。。。树脂的装柱用量按体积盘算，，，，，，，一样平常阴离子交流树脂为阳离子交流树脂的1.5~2倍。。。。树脂装柱高度相当于柱直径的4~5倍为宜。。。。

③树脂的洗提(化学处置惩罚)市售的阳离子交流树脂一样平常为钠型(R-SO3Na)，，，，，，，阴离子交流树脂为氯型[R-N(CH3)3Cl]，，，，，，，故使用前，，，，，，，用酸将钠型树脂处置惩罚成氢型(R-SO3H)，，，，，，，用碱将氯型树脂处置惩罚成氢氧型「R-N(CH3)3OH]。。。。

阳离子交流树脂柱:用HCl溶液(10%)，，，，，，，以1~2mL/min的流速洗提树脂至无Fe3+为止0，，，，，，，以包管钠型(市售强酸性阳离子交流树脂是钠型)树脂转化为所需要的 H+型。。。。

阴离子交流树脂柱:用NaOH溶液(10%)，，，，，，，以1~2mL/min的流速洗提树脂至无Cl为止，，，，，，，以包管使含氯型(市售强碱性阴离子交流树脂是氯型)树脂转化为所需的 OH-型。。。。

④制取去离子水生产去离子水时，，，，，，，可凭证剖析事情对水质的要求，，，，，，，按复床式或混床式串联交流柱，，，，，，，接通水源，，，，，，，水从每个交流柱顶部注人，，，，，，，举行去离子水的生产

⑤树脂的再生处置惩罚当离子交流树脂使用一段时间后，，，，，，，大部分树脂转变为钠型和氯型，，，，，，，离子交流树脂的交流能力下降，，，，，，，制备出来的水的电阻率下降，，，，，，，水质下降，，，，，，，这时划分用5%~10%的HCl和NaO)H溶液处置惩罚阳离子和阴离子交流树脂再生使其恢复离子交流能力，，，，，，，这叫作离子交流树脂的再生，，，，，，，即

再生后的离子交流树脂可以重复使用。。。。单独交流柱的树脂再生与操作与③相同。。。。�；；煜彩髦脑偕�，，，，，，，先用自来水从下逆压冲洗，，，，，，，使水从上部流出至树脂有显着分层后，，，，，，，将树脂倒人塑料盆中，，，，，，，把水倒掉。。。。然后加人20%氯化钠溶液，，，，，，，用玻璃棒搅拌一再，，，，，，，使用阴、阳交流离子树脂密度差别将它们脱离。。。。阴离子交流树脂浮在上面，，，，，，，阳离子交流树脂沉在底部。。。。脱离后再按阴、阳离子交流树脂同样历程处置惩罚。。。。

离子交流树脂一样平常可重复再生使用数年仍有用，，，，，，，但使用树脂的温度不可凌驾50℃，，，，，，，也不宜长时间与高浓度强氧化剂接触，，，，，，，不然会加速树脂的破损，，，，，，，缩短离子交流树脂的使用时间。。。。

离子交流法能有用地去除离子，，，，，，，可以获得十几兆欧的去离子水，，，，，，，弱点是无法有用地去除大部分的有机物或微生物，，，，，，，在去离子的同时，，，，，，，再生的离子交流树脂可能会有树脂的颗粒溶出，，，，，，，污染水质，，，，，，，无机物含量较高，，，，，，，同时遭受破损的树脂颗粒又成为了微生物孳生的温床，，，，，，，使得微生物可快速生长并爆发热源，，，，，，，影响水质，，，，，，，因此，，，，，，，需配合其他的纯化要领设计使用，，，，，，，例如可将离子交流法与其他纯化水质要领(如反透法、过滤法和活性炭吸附法)组合应用）。。。。

其他制备纯水的要领简介

(1)反渗透法(RO)

反渗透法是现在一种应用最广的脱盐手艺，，，，，，，其事情原理是在膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，，，，，，，原水透过半透膜时，，，，，，，只允许水透过，，，，，，，其他物质不可透过而被截留在膜外貌的历程。。。。反渗透膜能去除无机盐、有机物(相对分子质量>500)、细菌、热原、病毒、悬浊物(粒径>0.1μm) 等污染物。。。。常用的反渗透膜有：醋酸纤维素膜、聚酰胺膜和聚砜膜等，，，，，，，膜的孔径为0.0001～0.001μm。。。。由于RO膜致密度极高，，，，，，，因此，，，，，，，产出的水流很慢，，，，，，，需要经由相当的时间，，，，，，，贮水箱内才会有足够的水量。。。。去除杂质的能力由膜的性能优劣和收支水比例决议。。。。产出水的电阻率能较原水的电阻率升高近10倍。。。。例如，，，，，，，原水的电阻率为1.6kQ·cm(25℃) 时，，，，，，，产出水的电阻率约为14kΩ·cm。。。。

反渗透法的优点是脱盐率高，，，，，，，产水量大，，，，，，，化学试剂消耗少，，，，，，，劳动强度低，，，，，，，水质稳固，，，，，，，与离子交流法联用可使离子交流树脂寿命长，，，，，，，终端过滤器寿命长。。。。弱点是需要高压装备，，，，，，，原水使用率只有75%～80%。。。。反渗透膜易堵，，，，，，，膜要按期洗濯。。。。水质只适用于二级实验室标准。。。。

(2)电渗析法

电渗析法是在离子交流手艺的基础上生长起来的一种要领，，，，，，，是一种固膜疏散手艺，，，，，，，主要疏散水中强电解质。。。。其要领是在外加直流电场的作用下，，，，，，，使用阴离子交流膜和阳离子交流膜的选择透过性，，，，，，，使一部别离子透过离子交流膜而迁徙到另一部分水中，，，，，，，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的历程。。。。

电渗析法主要是除去水中强电解质，，，，，，，对弱电解质去除率很低，，，，，，，因此除去杂质的效率较低，，，，，，，水质质量较差，，，，，，，只适用于一些要求不太高的剖析事情。。。。若是将电渗析法与反渗透法或离子交流法联用，，，，，，，可获得纯度较高的水。。。。

(3)活性炭吸附

活性炭是一种多孔性子料。。。。它是使用硬质木料经由长时间的加热干馏或活化处理制作而成的。。。。经由活化处置惩罚的活性炭，，，，，，，它的外貌积扩大，，，，，，，爆发大宗的巨细孔隙，，，，，，，从而吸附能力增强，，，，，，，无论是有机物或无机物均能被活性炭所吸附。。。。�；；钚蕴康奈焦� 程是使用活性炭过滤器的孔隙巨细及有机物通过孔隙时的渗透率来抵达的。。。。吸附率和有机物的分子量及其分子巨细有关，，，，，，，某些颗粒状的活性炭较能有用地去除氯胺。。。。
活性炭也能去除水中的自由氯，，，，，，，以保�；；ご克低衬谄渌匝趸撩舾械拇炕ノ�。。。。在设计纯水系统时，，，，，，，活性炭吸附法通常与其他的处置惩罚要领组合应用。。。。如在离子交流法制取纯水时，，，，，，，离子交流树脂可去除原水一些可溶性的有机酸和有机碱(阴离子和阳离子),但有些非离子型的有机物不可被交流，，，，，，，却会被树脂包覆，，，，，，，该历程称为树脂的“污染壅闭”征象，，，，，，，不但会镌汰树脂的寿命，，，，，，，并且会降低其交流能力。。。。为保�；；だ胱咏涣魇髦�，，，，，，，可将活性炭过滤器装置在离子交流树脂之前，，，，，，，以去除非离子型的有机物。。。。

自然的活性炭会有少部分颗粒脱落，，，，，，，易污染水质，，，，，，，只适用于纯水制备的前期过滤，，，，，，，主要用于去除自来水中的有机物及氯。。。。而人工合成的活性炭质粒匀称，，，，，，，对水污染很小，，，，，，，可去除水中的有机物质，，，，，，，一样平常用于超纯水的制备。。。。

(4)超滤

超滤的作用原理为滤膜的筛除作用，，，，，，，即在压力作用下滤膜的孔隙能通过水，，，，，，，并由水带走小于滤膜逍遥尺寸的颗粒而截留了大于孔隙尺寸的颗粒。。。。常见的滤膜多做成管式、卷式或中空纤维素膜，，，，，，，膜孔径为0.001～0.1μm, 超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热原、种种卵白酶和种种有机物有较好的效果，，，，，，，但它险些不可截留无机离子。。。。接纳超滤的要领，，，，，，，需按期消毒、准时冲洗滤膜。。。。

(5)紫外(UV) 线照射法

紫外线波长在185nm时，，，，，，，会爆发光氧化反应；；；在254nm
时辐射强度最强，，，，，，，一种有用的杀菌要领，，，，，，，在这个波段规模，，，，，，，UV光照射可以抑制水中细菌的滋生并可杀死细菌。。。。同时紫外线照射不会改变水的物理及化学性子，，，，，，，杀菌速率快、效率高、效果好，，，，，，，具有显著的优越性。。。。迩来在UV灯制造手艺方面的前进，，，，，，，已可制造同时爆发185nm和254nm波长的紫外灯管，，，，，，，这种光波长组合可使用光氧化有机化合物和杀菌作用，，，，，，，是降低水中有机物的有用要领之一。。。。

(6)特殊要求的用水

①无氨纯水向水中加入硫酸至pH<2, 使水中种种形态的氨或胺最终转酿成不挥发的盐类，，，，，，，蒸馏网络馏出液即可得。。。。

②无二氧化碳纯水

a.煮沸法
将蒸馏水或去离子水煮沸至少10min, 使水量蒸发10%以上，，，，，，，隔离空气，，，，，，，冷却，，，，，，，即得无二氧化碳纯水，，，，，，，其pH值应为7。。。。

b.曝气法
将惰性气体或纯氮通入蒸馏水或去离子水至饱和，，，，，，，即得无二氧化碳水。。。。制得的无二氧化碳纯水应贮存于毗连碱石灰吸收管的瓶中。。。。

③无氯纯水
在硬质玻璃蒸馏器中将纯水煮沸蒸馏，，，，，，，网络中心馏出部分，，，，，，，便可得无氯纯水。。。。

④无砷纯水
一样平常蒸馏水或去离子水多能抵达基本无砷的要求。。。。举行痕量砷的剖析时，，，，，，，要阻止使用软质玻璃(钠钙玻璃)制成的蒸馏器、树脂管和贮水瓶，，，，，，，故蒸馏法制备无砷纯水时需用石英蒸馏器，，，，，，，离子交流法制无砷水须接纳和聚乙烯的交流柱管。。。。贮水瓶必需是聚乙烯材质。。。。

⑤无酚纯水
向水中加入氢氧化钠至pH>11, 使水中酚天生不挥发性的酚钠，，，，，，，然后用全玻璃蒸馏器蒸馏，，，，，，，网络馏出液即可得。。。。

⑥不含有机物的纯水加入少量高锰酸钾的碱性溶液于水中，，，，，，，使呈红紫色，，，，，，，再以全玻璃蒸馏器蒸馏即得。。。。注重在整个蒸馏历程中，，，，，，，应始终维持水呈红紫色，，，，，，，不然应随时补加高锰酸钾。。。。

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