庫侖滴定法,原理:樣品消解后,過量的氧化劑用電解產(chǎn)生的二價鐵為還原劑進(jìn)行庫侖滴定,并用電位法判別滴定終點(diǎn),根據(jù)消耗的電量求出樣品中的 COD 值。適用范圍:適用于各種類型的水樣。優(yōu)點(diǎn):操作簡便、快速,自動化程度高,無需使用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,可避免人為誤差。缺點(diǎn):儀器設(shè)備較復(fù)雜,成本較高,對水樣的預(yù)處理要求較高,且測定結(jié)果受水樣中其他可被氧化物質(zhì)的干擾。測定范圍較窄,精度相對較低,只能求得大體的 COD 范圍,如需準(zhǔn)確測量,還需采用其他標(biāo)準(zhǔn)方法。超純水的生產(chǎn)需防止原水的季節(jié)性污染波動。廣東超純水教學(xué)
高錳酸鉀法,原理:在酸性或堿性條件下,以高錳酸鉀為氧化劑,將水樣中的有機(jī)物氧化,剩余的高錳酸鉀用草酸鈉溶液還原,再用高錳酸鉀溶液回滴過量的草酸鈉,通過計(jì)算求出高錳酸鹽指數(shù),即 CODMn。 適用范圍:適用于污染物相對較低的河流水和地表水。優(yōu)點(diǎn):實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污染比重鉻酸鉀法小。缺點(diǎn):氧化性較低,氧化不徹底,測得的高錳酸鹽指數(shù)比重鉻酸鹽指數(shù)低,通常與國標(biāo)法測定結(jié)果相差 3-8 倍,且試驗(yàn)中需要回滴過量草酸鈉,耗時長。廣東超純水教學(xué)納濾可選擇性去除超純水中部分二價及高價離子。
原理:離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。對于含有酸性或堿性官能團(tuán)的有機(jī)污染物,離子交換樹脂可以通過離子交換反應(yīng)將其去除。例如,帶有羧基(-COOH)的有機(jī)酸可以與陽離子交換樹脂上的氫離子(H?)進(jìn)行交換,從而被樹脂吸附;帶有氨基(-NH?)的有機(jī)堿可以與陰離子交換樹脂上的氫氧根離子(OH?)進(jìn)行交換而被吸附。應(yīng)用:在超純水制備的離子交換步驟中,除了去除水中的無機(jī)離子外,也可以對部分有機(jī)污染物起到一定的去除作用。不過,離子交換樹脂主要針對的是含有特定官能團(tuán)的有機(jī)污染物,對于非離子型或中性的有機(jī)物去除效果有限。而且,樹脂在吸附一定量的有機(jī)污染物后,需要進(jìn)行再生或更換。
從環(huán)境角度來看,超純水的制備并非毫無代價。雖然它本身純凈無污染,但制備過程往往需要消耗大量的能源和資源。反滲透膜等重要組件的生產(chǎn)需要消耗石油等原材料,并且在運(yùn)行過程中,需要高壓泵提供動力,這意味著大量的電力消耗。此外,為了保證超純水的質(zhì)量,還需要定期更換濾芯、樹脂等耗材,這些都會產(chǎn)生一定的廢棄物。如果處理不當(dāng),可能會對環(huán)境造成負(fù)面影響。然而,隨著科技的不斷進(jìn)步,一些新型的節(jié)能制備技術(shù)正在研發(fā)和推廣,例如利用太陽能驅(qū)動的超純水制備系統(tǒng),旨在降低其對傳統(tǒng)能源的依賴,減少對環(huán)境的壓力,使超純水的生產(chǎn)更加綠色可持續(xù)。超純水的分配系統(tǒng)需防止交叉污染與回流現(xiàn)象。
反滲透技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,設(shè)備運(yùn)行相對穩(wěn)定。只要操作條件(如壓力、溫度、進(jìn)水水質(zhì)等)控制在合適的范圍內(nèi),反滲透系統(tǒng)能夠持續(xù)、穩(wěn)定地去除有機(jī)污染物。而且,現(xiàn)代的反滲透設(shè)備通常配備有自動化的監(jiān)測和控制系統(tǒng),可以實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù),如膜通量、進(jìn)水和出水的水質(zhì)、壓力變化等,及時發(fā)現(xiàn)并處理問題。例如,當(dāng)膜通量下降到一定程度時,系統(tǒng)可以自動啟動清洗程序,恢復(fù)膜的性能。經(jīng)過反滲透處理后的水,水質(zhì)得到明顯改善,能夠滿足許多對水質(zhì)要求較高的應(yīng)用場景。對于超純水制備來說,反滲透后的水在有機(jī)污染物含量、離子濃度等方面都很明顯的降低,為后續(xù)的精處理步驟(如離子交換、超濾等)提供了品質(zhì)很好的進(jìn)水。例如,在制藥行業(yè)中,反滲透后的水可以作為制備注射用水的前期處理水,其較低的有機(jī)污染物含量有助于保證終藥品的質(zhì)量和安全性。超純水在農(nóng)業(yè)科研中用于無土栽培營養(yǎng)液配制。廣東超純水教學(xué)
活性炭吸附在超純水制備中去除部分有機(jī)與余氯。廣東超純水教學(xué)
雜質(zhì)含量:原水(如自來水、地表水或地下水)中的雜質(zhì)種類和含量是影響超純水質(zhì)量的首要因素。如果原水中含有大量的溶解性固體,包括鈣、鎂、鈉等陽離子和氯、硫酸根等陰離子,會增加后續(xù)處理的難度。例如,原水中高濃度的鈣、鎂離子可能導(dǎo)致在管道和設(shè)備中形成水垢,影響設(shè)備的運(yùn)行效率和超純水的質(zhì)量。此外,原水中的有機(jī)物含量也很關(guān)鍵,像腐殖酸、富里酸等天然有機(jī)物,會在后續(xù)的處理過程中與消毒劑或其他化學(xué)藥劑發(fā)生反應(yīng),生成副產(chǎn)物,影響超純水的純度。微生物污染:原水中的微生物,如細(xì)菌、病毒、藻類等,也是重要的影響因素。微生物的存在可能會在超純水制備系統(tǒng)中繁殖,堵塞過濾器和膜組件,并且其代謝產(chǎn)物還會增加水中的有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)含量。例如,細(xì)菌在水中生長繁殖會分泌胞外聚合物,這些物質(zhì)可能會附著在反滲透膜或離子交換樹脂上,降低它們的性能。廣東超純水教學(xué)