凈水基礎知識

凈水基礎知識第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三01020304水質專業(yè)術語水質分類水中物質分類有害物質直徑大小目錄/contents0506水物理處理技術市場上常見的凈水器第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三水質專業(yè)術語01第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1、水質專業(yè)術語1.1懸浮物（suspendedsolids簡稱SS）水中的懸浮物質是顆粒直徑約在5－10mm以上的微粒，肉眼可見。這些微粒主要是由沙、粘土、藻類、細菌、病毒、以及高分子有機物等組成，常常懸浮在水流之中。水產(chǎn)生的渾濁現(xiàn)象，也都是由此類物質所造成。（水中雜質按其顆粒大小可分為三類：顆粒最大的稱為懸浮物；其次稱為膠體物；最小的是分子和離子稱為溶解物）1.2膠體（Colloid）水中的膠體物質是指直徑在0.1-0.001μm之間的微粒。膠體是許多分子和離子的集合物，包括無機膠體如鐵、鋁、硅的化合物，有機膠體如植物或動物的肢體腐爛和分解而生成的腐殖物。1.3溶解物（Dissolvethings）水中的溶解物質是直徑≤0.001μm的微小顆粒。主要是溶解于水的以低分子存在的溶解鹽類的各種離子和氣體。第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1、水質專業(yè)術語1.4TDS值（totaldissolvedsolids的縮寫）TDS中文譯名為溶解性總固體，又稱總含鹽量，測量單位為毫克/升（mg/L）,它表明1升水中溶有多少毫克溶解性總固體。TDS值代表了水中溶解物雜質含量，TDS值越大，說明水中的雜質含量大，反之，雜質含量小。1.5渾濁度(urbidity)渾濁度是表達水中不同大小、不同相對密度、不同形狀的懸浮物、膠體物質、浮游生物和微生物等雜質對光所產(chǎn)生的效應。（1976年頒布的生活飲用水水質標準規(guī)定，濁度不超過5度）。1.6硬度水中的一些金屬離子的濃度，如鈣、鎂、鐵、錳、鋅等，一般鐵、錳、鋅等離子在水中的含量很少，可以略去不計。

通常就把鈣、鎂離子的總濃度看作水的硬度。硬度單位是ppm，1ppm代表水中碳酸鈣含量1毫克/升（mg/L）。中國建設部飲用凈水水質標準≤300ppm。第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1.7PPM值PPM值表示水溶液中的溶質濃度；ppm表示百萬分之一（例：1ppm表示百萬分之一）；對于溶液：即1升水溶液中有1/1000毫升的溶質，則其濃度（溶質質量分數(shù)）為1ppm。國家標準GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》中對飲用自來水的溶解性總固體（TDS）有限量要求：溶解性總固體≤1000mg/L。換算關系：1mg/L=1ppm。1.8pH值（hydrogenionconcentration的簡稱）pH值表示水溶液中的酸堿度；pH值的應用范圍在0-14之間。當pH＝7時水呈中性；pH＜7時水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈大；當pH＞7時水呈堿性，pH愈大，水的堿性愈大。第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1.9GPG值GPG為水硬度單位，1GPG表示1加侖水中硬度離子(鈣鎂離子)含量為1格令。按美國WQA（水質量協(xié)會）標準，水的硬度分為6級：（1）0.0~0.5GPG為軟水；（2）0.5~3.5GPG為微硬；（3）3.5~7.0GPG為中硬；（4）7~10.5GPG為硬水；（5）10.5~14.0GPG為很硬；（6）14.0GPG以上為極硬。第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三水質分類02第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2、水質分類純凈水:定義：不含任何有害物質和細菌、病毒。如有機污染物、無機鹽、任何添加劑和各類雜質的水。（純凈水在生產(chǎn)過程中，源水只有50%-75%被利用）標準：1998年4月發(fā)布了GB173223－1998《瓶裝飲用純凈水》和GB17324－1998《瓶裝飲用純凈水衛(wèi)生標準》。在這兩個標準中，共設有感觀指標4項、理化指標4項、衛(wèi)生指標11項。金屬指標：標準中規(guī)定了鉛、砷、銅的含量，鉛、砷要求不得超過0.1mg/L；（鉛、砷為有毒有害元素，鉛可由呼吸道或消化道進入人體并蓄積在人體內，當血液中含鉛量為0.6～0.8mg/L時就會損害內臟，而砷的化合物會引起中毒，銅在標準中規(guī)定不得超過1.0mg/L）；有機物指標：在國標中主要體現(xiàn)為三氯甲烷和四氯化碳含量的規(guī)定。（國標GB17324－1998中明確規(guī)定：飲用純凈水中三氯甲烷和四氯化碳的含量分別不得超過0.02mg/L、0.001mg/L）。第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三礦物質水:定義：天然礦泉水，是指從地下深處自然涌出的或經(jīng)人工發(fā)掘的、未受污染的地下礦水，它含有一定量的礦物質、微量元素。長期飲用礦泉水，對人體確有較明顯的營養(yǎng)保健作用。礦物質元素：礦泉水含有多種礦物質，如鈣、鎂、鈉、二氧化碳等成分，能健脾胃，增食欲，使皮膚細潤。第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三弱堿性水:定義：弱堿水可飲用pH值在7.3-9.0。天然弱堿水除了pH值成堿性，調節(jié)人體酸堿度外，還富含硼、鋅、硒、鉻等離子礦物和微量元素，是上好的飲品。特點：①滲透力強、改善人體微循環(huán)；②高含氧量，活化細胞；③溶解力強，易于吸收；④最接近人體細胞水。水的酸堿度是由水中所含的離子決定的，純凈水去掉了所有礦物質離子，所以本來呈現(xiàn)中性,但接觸了空氣中的二氧化碳后,會漸漸偏向pH弱酸性。pH<7：酸性水；pH=7.0中性水；pH>7.0堿性水；水的化學結構為H2O,純水一般PH性為酸性（pH<7），但有時因為水中其他的溶解性物質,例如天然礦泉水中溶解的礦物質種類,會使得其酸堿值產(chǎn)生不同。第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三軟水:定義：指不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。天然軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。經(jīng)軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為1.0～50毫克／升后得到的軟化水。功能：①洗臉、沐浴具有美膚作用皮膚更細膩而光潔；②預防結石病發(fā)病率；③軟水減少潔具污垢的產(chǎn)生；④洗衣物更容易去污，可節(jié)省各種洗滌劑50%～80%；⑤軟水減小熱水器維修維護，提高熱效率。第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三硬水:定義：水的硬度是指溶解在水中的鹽類物質的含量，即鈣鹽與鎂鹽含量的硬水多少。分類：硬水又分為暫時硬水和永久硬水。暫時硬水的硬度是由碳酸氫鈣與碳酸氫鎂引起的，經(jīng)煮沸后可被去掉，這種硬度又叫碳酸鹽硬度。永久硬水的硬度是由硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質引起的，經(jīng)煮沸后不能去除。通常我們所說的“硬水”與“軟水”，主要是指碳酸鈣和碳酸鎂的含量，用ppm來表示，一般將水的硬度分為4個等級：軟水:0-60ppm；稍硬水：60-120ppm；硬水：120-180ppm；極硬水：181ppm以上。第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三小小知識點：人體是由80多種元素所組成。根據(jù)元素在人體內的含量不同，可分為宏量元素和微量元素兩大類。凡是占人體總重量的萬分之一以上的元素，如碳、氫、氧、氮、鈣、磷、鎂、鈉等，稱為宏量元素；凡是占人體總重量的萬分之一以下的元素，如鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等，稱為微量元素（鐵又稱半微量元素）。正常成人每天飲水量應在1.5~3.0L為最佳。第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三水中物質分類03第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三3、水中物質分類水中的雜質種類極多。按其性質可分為無機物、有機物和微生物。按分散體系分類，即按雜質粒子的大小及同水之間的相互關系來分類，可分為以下三類：分子-離子分散系：即溶解性物質，小于0.001μm，包括各種無機的、有機的低分子物及其離子，在水中成為溶液。膠態(tài)分散系：即膠體物質，大小由0.001-0.1μm，其中有的高分子物以溶液存在，溶膠微粒以溶膠存在。粗分散系：即懸浮物質，大于0.1μm，其中有懸濁液和乳濁液。第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三有害物質直徑大小04第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三4.有害物質直徑大小有害物質直徑大小單位換算：長度：1毫米（mm）=1000微米（μm）；1微米（μm）=1000納米（nm）體積：1加侖（G）=3.785升（L）；壓力：1兆帕（MPa）=10公斤（KG）；水的重量與體積：1噸水=1000升水=1立方水物質名稱粒徑大?。é蘭）細菌0.02-40過濾性病毒0.02-0.1碳黑0.015-0.09石棉微粒0.06-0.8鐵銹泥沙100以上第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三水物理處理技術05第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5、水物理處理技術凈水器分類凈水器按過濾精度分為：微濾(MF)、超濾(UF)、鈉濾(NF)、反滲透(RO)微濾(MF)：過濾精度一般在0.1-1微米。用于簡單的粗過濾，過濾水中的泥沙、鐵銹等大顆粒雜質，但不能去除水中的細菌，病毒等有害物質。濾芯通常不能清洗，為一次性過濾材料，需要經(jīng)常更換。超濾(UF)：過濾精度在0.01-0.1微米。可濾除水中的鐵銹、泥沙、懸浮物、膠體、細菌、大分子有機物等有害物質，并能保留對人體有益的一些礦物質元素。濾芯可實現(xiàn)自動沖洗與反沖洗，濾芯一般三年更換一次。第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5、水物理處理技術納濾(NF)：過濾精度在0.001-0.0001微米?？扇コ杏泻﹄s質，但水的回收率比較低。制水過程中會有約50%的自來水浪費掉。不適合家庭使用，一般用于工業(yè)純水制造。反滲透(RO)：過濾精度在0.0001微米。可去除無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質，以獲得高質量的純凈水。一般用于純凈水、工業(yè)超純水、醫(yī)藥超純水的制造、家庭使用。第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.2PP棉濾芯PP棉濾芯PP濾芯(又稱熔噴濾芯))是一種采用無毒無味聚丙烯為原料。pp濾芯具有孔徑均勻，外疏內密的深層過濾結構，并具有過濾效率高，耐酸堿的優(yōu)良特性。能有效地除去液體中的懸浮物、微粒、鐵銹等雜質。（一般只用于要求不高的粗濾，去除水中泥沙、鐵銹等大顆粒物質）。特點：(1)濾芯孔徑致密、均勻，過濾效率高。由于顆粒會在濾芯孔道中發(fā)生架橋現(xiàn)象，使小于孔道的顆粒也能被阻攔住，過濾效率在98％以上。

(2)、自身潔凈度高，對水質無污染。(3)、耐酸、堿等化學試劑及有機溶劑的腐蝕。(4)、強度大，當過濾進出口壓差為0.4mpa時，濾芯不變形。壓力高時可以在內襯聚丙乙烯支架(或不銹鋼骨架)

(5)、

價格便宜,多用于第一級過濾,一次性使用。第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.3陶瓷濾芯陶瓷膜也稱CT膜，最小過濾精度0.1μm。具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機械強度高等優(yōu)點。（一般只用于要求不高的粗濾，去除水中泥沙、鐵銹等大顆粒物質）。第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.4活性炭濾芯活性炭濾芯活性炭又稱活性炭黑。是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳?；钚蕴恐鞒煞殖颂家酝膺€有氧、氫等元素。物理性狀：黑色無定形粒狀物或細微粉末。無臭。無味。無砂性。不溶于任何溶劑。作用

：脫色和過濾，去除水中異色、異味。第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三活性炭材質分類：椰殼活性炭：采用優(yōu)質進口椰子殼為原料精制而成，外形為不定形顆粒，具有機械強度高，孔隙結構發(fā)達，比表面積大，吸附速度快，吸附容量高，易于再生，經(jīng)久耐用等特點。果殼活性炭：果殼活性炭主要以果殼和木屑為原料，經(jīng)炭化、活化、精制加工而成。具有比表面積大、強果殼活性炭度高、粒度均勻、孔隙節(jié)構發(fā)達、吸附性能強等特點。并能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質、農(nóng)藥殘留物和其他有機污染以及有機溶劑的回收等。木質活性炭：以優(yōu)質木材為原料，外形為粉末狀，經(jīng)高溫炭化、活化及多種工序精制而成木質活性炭，具有比表面積大，活性高，微孔發(fā)達，脫色力強，孔隙結構較大等特點，孔隙結構大，能有較吸附液體中的顏色等較大的各種物質、雜質。第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三活性炭材質分類：木質柱狀活性炭：采用優(yōu)質木屑、椰殼等為原料，經(jīng)粉碎、混合、擠壓、成型、干燥、炭化、活化而制成。柱狀活性炭比傳統(tǒng)的煤質柱狀炭灰份低、雜質少、氣相吸附值、CTC占絕對優(yōu)勢。產(chǎn)品孔徑分布合理，達到最大吸附與脫附，從而大大提高產(chǎn)品的使用壽命（平均2-3年），是普通煤質炭的1.4倍。有柱狀和球形顆粒等規(guī)格。煤質活性炭：用優(yōu)質無煙煤作為原料精制而成，外形分別為柱狀、顆粒、粉末、蜂窩狀、球形等形狀，具有強度高，吸附速度快，吸附容量高，比表面積較大，孔隙結構發(fā)達，孔隙大小在于椰殼活性炭和木質活性炭之間。煤質顆粒活性炭：選用優(yōu)質無煙煤為原料，采用先進的工藝精制而成，外觀為黑色不定型顆粒。具有空隙結構發(fā)達，比面積大，吸附能力強，機械強度高，床層阻力小，化學穩(wěn)定性能好，易再生，經(jīng)久耐用等優(yōu)點。第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三常見的活性炭濾芯：顆粒活性炭濾芯（UDF）燒結活性炭濾芯塊狀活性炭濾芯后置活性炭濾芯顆?；钚蕴繛V芯塊狀活性炭濾芯燒結活性炭第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.5離子交換樹脂濾芯離子交換樹脂離子交換樹脂可以根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類通過離子交換技術。作用：去除適量鈣、鎂離子，防止盛水容器表面結垢。同時，使流經(jīng)該濾芯的水體變軟，從而有效防止人體因長期飲用硬水而患上結石病。第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.6超濾膜超濾膜起源超濾起源于是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當施加一定壓力時，溶液（水）透過膜，而蛋白質、膠體等物質則被截留下來，其過濾精度遠遠超過濾紙，于是他提出超濾一語，1896年，Martin制出了第一張人工超濾膜。20世紀60年代，分子量級概念的提出，是現(xiàn)代超濾的開始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開始趨于成熟。第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三超濾膜原理超濾膜篩分過程是以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過，而最小細菌的體積都在0.02微米以上，因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來，從而達到凈化過程。第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三超濾膜分類：超濾膜根據(jù)膜材料的不同，可分為無機膜和有機膜、無機膜（主要是陶瓷膜和金屬膜）。有機膜有機膜主要是由高分子材料制成，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根據(jù)膜形狀的不同，可分為平板膜、管式膜、毛細管膜、中空纖維膜等。目前，市面上家用凈水器用的膜基本上都是中空纖維膜。中空纖維超濾膜由于其填充密度大，有效膜面積大，純水通量高，操作簡單易清洗等優(yōu)勢，被廣泛應用于家用凈水行業(yè)。無機膜無機膜中陶瓷超濾膜在家用凈水器中應用比較多。陶瓷膜壽命長，耐腐蝕，但出水有土味，影響口感。同時陶瓷膜易堵塞，清洗不易。第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三PVC（聚氯乙烯）合金超濾膜PVC合金超濾膜，采用0.01-0.1微米極細孔徑的膜作為過濾介質。當自來水通過超濾膜時，其中的對人體有害的懸浮顆粒、細菌、病毒、膠體以及大分子有機物會被截留清除。PVC合金超濾膜的發(fā)明人陳良剛告訴記者，經(jīng)過該工藝處理的直飲水，細菌殘留量少于百萬分之一，完全滿足飲用要求。特性：精度高、能耗低、抗污染、通量大。第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.10PES（聚醚砜）超濾膜聚醚砜樹脂（PES）是英國ICI公司在1972年開發(fā)的一種綜合性能優(yōu)異PES顆粒的熱塑性高分子材料。它具有優(yōu)良的耐熱性能、耐水解性能、物理機械性能、絕緣性能等，特別是具有可以在高溫下連續(xù)使用和在溫度急劇變化的環(huán)境中仍能保持性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點。PES（聚醚砜）超濾膜第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三PAN（聚丙烯腈）超濾膜:特性：A、具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，有耐酸、耐堿以及耐水解的性能，能廣泛應用于各種領域；B、膜絲具有很好的強度和柔韌性；C、經(jīng)過親水改性，產(chǎn)水量大，并具備很強的抗污染性；D、膜絲配方材料少，工藝容易控制，不會出現(xiàn)象PVC原料配方材料多而導致膜本身的異味問題。第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三PP（聚丙烯）超濾膜:聚丙烯（PP）超濾膜是超濾膜的一種。截留分子量5-10萬。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式與內壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質可隨濃縮排除，抗污性中等，可長期連續(xù)運行。聚丙稀超濾膜是高分子分離膜之一。聚丙稀中空纖維超濾技術是一種廣泛用于水的凈化，溶液分離、濃縮，以及從廢水中提取有用物質，廢水凈化再利用領域的高新技術。特點：使用過程簡單，不需加熱，能源節(jié)約，低壓運行，裝置占地面積小。第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5.7RO膜濾芯發(fā)展背景:1950年美國科學家DR.S.Sourirajan有一回無意發(fā)現(xiàn)海鷗在