凈水基礎(chǔ)知識

凈水基礎(chǔ)知識第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三01020304水質(zhì)專業(yè)術(shù)語水質(zhì)分類水中物質(zhì)分類有害物質(zhì)直徑大小目錄/contents0506水物理處理技術(shù)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(zhì)專業(yè)術(shù)語01第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1、水質(zhì)專業(yè)術(shù)語1.1懸浮物（suspendedsolids簡稱SS）水中的懸浮物質(zhì)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(xì)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(zhì)所造成。（水中雜質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)專業(yè)術(shù)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(zhì)含量，TDS值越大，說明水中的雜質(zhì)含量大，反之，雜質(zhì)含量小。1.5渾濁度(urbidity)渾濁度是表達(dá)水中不同大小、不同相對密度、不同形狀的懸浮物、膠體物質(zhì)、浮游生物和微生物等雜質(zhì)對光所產(chǎn)生的效應(yīng)。（1976年頒布的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)部飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)≤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(zhì)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(zhì)，則其濃度（溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為1ppm。國家標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》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(guān)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(yīng)用范圍在0-14之間。當(dāng)pH＝7時水呈中性；pH＜7時水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈大；當(dāng)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(zhì)量協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)，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(zhì)分類02第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2、水質(zhì)分類純凈水:定義：不含任何有害物質(zhì)和細(xì)菌、病毒。如有機污染物、無機鹽、任何添加劑和各類雜質(zhì)的水。（純凈水在生產(chǎn)過程中，源水只有50%-75%被利用）標(biāo)準(zhǔn)：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(biāo)準(zhǔn)》。在這兩個標(biāo)準(zhǔn)中，共設(shè)有感觀指標(biāo)4項、理化指標(biāo)4項、衛(wèi)生指標(biāo)11項。金屬指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)入人體并蓄積在人體內(nèi)，當(dāng)血液中含鉛量為0.6～0.8mg/L時就會損害內(nèi)臟，而砷的化合物會引起中毒，銅在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不得超過1.0mg/L）；有機物指標(biāo)：在國標(biāo)中主要體現(xiàn)為三氯甲烷和四氯化碳含量的規(guī)定。（國標(biāo)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(zhì)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(zhì)、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(zhì)元素：礦泉水含有多種礦物質(zhì)，如鈣、鎂、鈉、二氧化碳等成分，能健脾胃，增食欲，使皮膚細(xì)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(diào)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(xì)胞；③溶解力強，易于吸收；④最接近人體細(xì)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(zhì)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(xué)結(jié)構(gòu)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(zhì),例如天然礦泉水中溶解的礦物質(zhì)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(xì)膩而光潔；②預(yù)防結(jié)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(hù)，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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(yīng)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(zhì)分類03第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三3、水中物質(zhì)分類水中的雜質(zhì)種類極多。按其性質(zhì)可分為無機物、有機物和微生物。按分散體系分類，即按雜質(zhì)粒子的大小及同水之間的相互關(guān)系來分類，可分為以下三類：分子-離子分散系：即溶解性物質(zhì)，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(zhì)，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(zhì)，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(zhì)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(zhì)直徑大小有害物質(zhì)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(zhì)名稱粒徑大?。é蘭）細(xì)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(shù)05第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5、水物理處理技術(shù)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(zhì)，但不能去除水中的細(xì)菌，病毒等有害物質(zhì)。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?？蔀V除水中的鐵銹、泥沙、懸浮物、膠體、細(xì)菌、大分子有機物等有害物質(zhì)，并能保留對人體有益的一些礦物質(zhì)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(shù)納濾(NF)：過濾精度在0.001-0.0001微米。可去除水中有害雜質(zhì)，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(xì)菌、病毒、有機物及膠體等雜質(zhì)，以獲得高質(zhì)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(nèi)密的深層過濾結(jié)構(gòu)，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(zhì)。（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(zhì)）。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(zhì)無污染。(3)、耐酸、堿等化學(xué)試劑及有機溶劑的腐蝕。(4)、強度大，當(dāng)過濾進(jìn)出口壓差為0.4mpa時，濾芯不變形。壓力高時可以在內(nèi)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(xué)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(zhì)）。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(xì)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(zhì)分類：椰殼活性炭：采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)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(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，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(gòu)發(fā)達(dá)、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(zhì)、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(zhì)活性炭：以優(yōu)質(zhì)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(zhì)活性炭，具有比表面積大，活性高，微孔發(fā)達(dá)，脫色力強，孔隙結(jié)構(gòu)較大等特點，孔隙結(jié)構(gòu)大，能有較吸附液體中的顏色等較大的各種物質(zhì)、雜質(zhì)。第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三活性炭材質(zhì)分類：木質(zhì)柱狀活性炭：采用優(yōu)質(zhì)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(zhì)柱狀炭灰份低、雜質(zhì)少、氣相吸附值、CTC占絕對優(yōu)勢。產(chǎn)品孔徑分布合理，達(dá)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(zhì)炭的1.4倍。有柱狀和球形顆粒等規(guī)格。煤質(zhì)活性炭：用優(yōu)質(zhì)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(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，孔隙大小在于椰殼活性炭和木質(zhì)活性炭之間。煤質(zhì)顆?；钚蕴浚哼x用優(yōu)質(zhì)無煙煤為原料，采用先進(jìn)的工藝精制而成，外觀為黑色不定型顆粒。具有空隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比面積大，吸附能力強，機械強度高，床層阻力小，化學(xué)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?；钚蕴繛V芯（UDF）燒結(jié)活性炭濾芯塊狀活性炭濾芯后置活性炭濾芯顆粒活性炭濾芯塊狀活性炭濾芯燒結(jié)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(xué)活性基團(tuán)的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)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(jìn)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(shù)。作用：去除適量鈣、鎂離子，防止盛水容器表面結(jié)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(jié)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(dāng)施加一定壓力時，溶液（水）透過膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來，其過濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)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(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，當(dāng)原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)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(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，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(zhì)和微量元素通過，而最小細(xì)菌的體積都在0.02微米以上，因此細(xì)菌以及比細(xì)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(dá)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(xì)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(yīng)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(yīng)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(xì)孔徑的膜作為過濾介質(zhì)。當(dāng)自來水通過超濾膜時，其中的對人體有害的懸浮顆粒、細(xì)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(xì)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(xué)穩(wěn)定性，有耐酸、耐堿以及耐水解的性能，能廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)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(dǎo)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(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)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(shù)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(zhì)，廢水凈化再利用領(lǐng)域的高新技術(shù)。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(xué)家DR.S.Sourirajan有一回?zé)o意發(fā)現(xiàn)海鷗在