近年来,我国矿业行业的科技企业得到了长足的发展,各种产品不同,门类各异的企业相继问世,为分流人才,搞活企业发挥了重要作用。其中以电子类科技企业的发展最引人注目,各种集成电路与电子仪器产品已数量不等地服务于生产。在集成电路与电子仪器的批量生产中,需应用纯度不同的纯水,以清洗其零件。且纯水的纯度(污染物的多少)直接影响电子产品的性能和成品率。例如在固体电路中,由于相邻元件之间的距离极小(仅0.1密尔),也就是说,大于0.1密尔的微粒就足以使集成电路的功能重迭,造成微型电路的故障或短路,以致使产品成批报废。因此,随着科技企业的发展,特别是电子企业的发展,对纯水的要求越来越高。面对众多的水处理工艺技术,如何选择更具代表性的组合处理方法,以去除水中的各种污染物已引起了人们广泛的关注。

1　制备纯水的影响因素

目前,我国工矿企业的纯水制备,大多采用生活饮用自来水作水源。生活饮用自来水,虽然符合国家《生活饮用水卫生标准》,但其中仍含有胶体物质、结垢物质、氧化物和有机物等。其中胶体物质依靠分子的布朗运动、静电斥力、水化作用等长期保持着分散悬游状态,成为纯水制备过程中的主要污染物。氧化物则是用加氯法对自来水消毒时的产物,通常以Cl2、HClO、ClO-1和NHCl2等形式存在,对纯水的制备影响较大。有机物是以大分子有机酸为主,当其含量较高时,在前处理过程中,将与絮凝剂形成絮体,造成过滤性污染,同时,这种有机物所带的负电荷,与阴离子交换树脂的正电荷产生吸力,使其被吸附在阴离子交换树脂上,阻塞树脂微孔,使交换能力下降。结垢物质是以碳酸盐、硫酸盐和二氧化硅的形态存在,一旦形成结垢,清洗十分困难。

2　水的前处理方法及组合流程的探讨

2.1　前处理方法

水的前处理方法有多种,且这些方法各具特点,现就几种有代表性的方法分述如下。

(1)多介质过滤。在纯水制备的前处理过程中,一般把多介质过滤作为一级过滤,即粗滤。这种过滤即向水中投加有机阳离子高分子絮凝剂,使其混合形成絮凝体,无须沉淀,直接通过多介质滤料截留大量污染物,从而完成粗滤。

(2)微孔过滤及活性炭吸附。微孔过滤即二级过滤,常用铝合金滤水器、陶质砂滤棒等作微孔过滤设备,效果称心。活性炭系颗粒型吸附介质,它对水中的臭味、毒气、油脂、余氯、微生物、胶体等有很强的吸附能力,对除氯效果甚佳。

(3)精滤器。精滤器系采用大孔Cl型纯碱阳离子交换树脂作为有机吸附柱。由于树脂的(大孔)特有结构,易于吸附有机物,饱和后又可用2%的NaOH和10%的NaCl混合液再生,因此具有一定的实用和推广意义。

(4)电渗析。电渗析是在外加电场的作用下,利用离子交换膜对水中的离子进行选择性透过,从而达到溶质和溶剂分离的目的。

(5)膜分离技术。膜分离法中主要有反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)等膜,其主要特点见表1

反渗透(RO)滤膜孔径小,约为0.1～1nm,可以认为它是一种广谱滤膜,可过滤的微粒、细菌、有机物、胶体物的区间甚广,过滤效率可达90%,不但对水质变化的适应性强,而且在处理过程中具有一定的稳定性,不但能分离分子量大小不同的有机物,而且还能分离无机电解质。NF膜在去除水中低分子量有机物和无机盐方面,具有比反渗透滤膜能耗更低、回收率更高的特点,是一种很有潜力的分离技术。UF超滤能分离分子量大于500的溶质,所需工作压力为0.3～0.7MPa,用此法可将粒径为0.3μm的细菌和粒径为0.02μm的传染病毒去除。

2.2　组合流程探讨

根据对多组水前处理组合方法的试验研究,笔者认为,以NF膜组合工艺对自来水进行深度处理其结果比较称心,NF膜组合工艺流程见图1。

在上述流程中,多介质过滤器,即为常用的粗滤方法;活性炭系采用12mm×300mm、填料高度为1500mm、粒径为2mm～4mm的炭柱;精滤器其滤芯为100mm×250mm,能为膜分离过程提供合格的进水(污染指数≤5);泵旨在为NF膜提供一定的压力,通常运行压力为0.5～1.1MPa;所用NF膜系为美国TRISEP公司生产。

采用如图1所示的流程及在相关条件下,其产水量、回收率和脱盐率关系曲线见图2、图3。由图2、图3可知,当其他工艺条件不变,泵压稳定在0.9MPa的情况下,其产水量为39L/h,回收率为19%,除盐率为94.3%,采集水样的水质分析结果见表2。

从表2中可以看出,采用NF膜组合工艺对水中各种污染物的去除效果比较称心,试验探讨认为:NF膜组合工艺对自来水进行深度处理不失为一种称心工艺。

3　结　论

根据企业生产的实际需要,纯水的制备将理所当然的受到重视,探讨出合理的工艺流程,无疑将具有重要的现实意义。通过本文的分析探讨,可得出如下结论:

(1)采用NF膜组合工艺对自来水进行深度处理,其工艺过程简单,流程合理;

(2)采用如图1所示的流程,当原压为0.9MPa时,其产水量可达39L/h,回收率为19%,除盐率达94.3%,效果良好;

(3)NF膜因其具有独特的功能,将有广阔的应用前景。