純凈水

純凈水指的是不含雜質(zhì)的H2O。從學術(shù)角度講,純水又名高純水,是指化學純度極高的水,其主要應(yīng)用在生物、 化學化工、冶金、宇航、電力等領(lǐng)域,但其對水質(zhì)純度要求相當高,所以一般應(yīng)用最普遍的還是電子工業(yè)。例如電力系統(tǒng)所用的純水,要求各雜質(zhì)含量低達到“微克/升”級。在純水的制作中,水質(zhì)標準所規(guī)定的各項指標應(yīng)該根據(jù)電子(微電子)元器件(或材料)的生產(chǎn)工藝而定(如普遍認為造成電路性能破壞的顆粒物質(zhì)的尺寸為其線寬的1/5-1/10),但由于微電子技術(shù)的復雜性和影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素繁多,至今尚無一份由工藝試驗得到的適用于某種電路生產(chǎn)的完整的水質(zhì)標準。不過近年來電子級水標準也在不斷地修訂,而且高純水分析領(lǐng)域的許多突破和發(fā)展,新的儀器和新分析方法的不斷應(yīng)用都為制水工藝的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
感觀指標
感觀指標包括色度、濁度、臭味、肉眼可見物。這幾個指標是純凈水質(zhì)量控制中最基本的指標,其制定的標準值參照了飲用水(即自來水)的標準,而目前大多廠家生產(chǎn)純凈水的水源是自來水,又經(jīng)過粗濾、精濾和去離子凈化的流程,因此,一般純凈水都能達到國家標準所要求的數(shù)值。
理化指標
理化指標中較重要的是電導率和高錳酸鉀消耗量。電導率是純凈水的特征性指標,反映的是純凈水的純凈程度以及生產(chǎn)工藝的控制好壞。由于生活飲用水不經(jīng)過去離子純化的過程,因此是不考察此項指標的。而對于純凈水來說“純凈”是其最基本的要求,金屬元素和微生物過高,都會導致電導率偏高。所以,電導率越小的水越純凈。
高錳酸鉀消耗量是指1L水中還原性物質(zhì)在一定條件下被高錳酸鉀氧化時所消耗的氧毫克數(shù),它考察的主要是水中有機物尤其是氯化物的含量。GB17323-1998《瓶裝飲用純凈水》中規(guī)定,飲用純凈水中高錳酸鉀消耗量(以O(shè)2計)不得超過1.0mg/L。如果高錳酸鉀消耗量偏高,有可能水中有微生物超標,也可能是一些廠家為防止微生物超標而增加消毒劑ClO2的量,從而產(chǎn)生一些新的有機鹵代物,在這種情況下,一般游離氯也會超標。
衛(wèi)生指標
在中國,純水器的出水水質(zhì)衛(wèi)生要求應(yīng)符合中華人民共和國衛(wèi)生部1998年頒布《反滲透飲水處理裝置衛(wèi)生安全與功能評價規(guī)定》中的要求。
根據(jù)報道純水器對陰離子合成洗滌劑、氯仿、硝酸鹽、氨氮、亞硝酸鹽氮及細菌指標凈化效果較好,特別是反滲透型(RO),除鹽率高,可除去對人體健康有害或潛在的危害物質(zhì)。但在純水過程中對人體必需微量元素如:Cu、Fe、Zn、F或宏量元素S、P、Ca、Mg、Na、K也被除去,且純水率越高,各種有益于人體健康成分損失越大。所以,以純凈水替代飲用水有利有弊
金屬指標
金屬元素指標在標準中規(guī)定了鉛、砷、銅的含量,鉛、砷要求不得超過0.1mg/L,其主要來源于受人類活動所影響的環(huán)境,包括土壤、河流的污染等等。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(nèi),當血液中含鉛量為0.6~0.8mg/L時就會損害內(nèi)臟,而砷的化合物會引起中毒,因此,它們的含量應(yīng)該越小越好,而銅在標準中規(guī)定不得超過1.0mg/L,雖然銅不是有害元素,但也不是多多益善的物質(zhì),對于純凈水來說,更是衡量其純凈程度的標志之一。
有機物指標
有機物指標在國標中主要體現(xiàn)為三氯甲烷(氯仿)和四氯化碳含量的規(guī)定。由于桶裝純凈水的質(zhì)量問題主要集中在微生物檢測超標上,為了解決這一問題,不少廠家不是從生產(chǎn)工藝、質(zhì)量管理入手,而是僅僅通的量來試圖解決純凈水的微生物污染問題,常用的消毒劑多為含氯消毒劑如二氧化氯等。桶裝純凈水由于加氯消毒可產(chǎn)生一些新的有機鹵代物,主要成分是三氯甲烷(氯仿)和四氯化碳及少量的一氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷以及溴仿等,統(tǒng)稱為鹵代烷。經(jīng)檢測,經(jīng)過加氯消毒的飲用水、自來水中鹵代烷含量一般高于水源水。其中以三氯甲烷和四氯化碳含量較高,對人體存在一定危害,如果長期飲用氯仿和四氯化碳超標的純凈水,嚴重時會導致肝中毒甚至癌變。為了保護消費者的身體健康,在國標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。
微生物指標
微生物指標在國標中規(guī)定了菌落總數(shù)、大腸菌群、致病菌和霉菌、酵母菌4項。從近幾年對純凈水檢測的情況看,微生物指標是比較容易超標的指標之一。這是由于微生物污染體現(xiàn)在純凈水在生產(chǎn)加工、運輸和銷售過程等各個環(huán)節(jié)上。在生產(chǎn)加工中,工人不注意個人衛(wèi)生,回收瓶的清洗、消毒不嚴格,甚至一些廠家為降低成本,回收瓶蓋再次使用,由于回收瓶蓋的變形,造成瓶口不密封都有可能引起微生物污染。微生物的超標反映出水的污染程度。其中大腸桿菌達到一定指標,會引起人體腹瀉。致病菌包括沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌和乙型鏈球菌。沙門氏菌、志賀氏菌污染的水會引起急性腸道傳染病,出現(xiàn)腹瀉發(fā)熱等癥狀;金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的腸毒素會引起人體中毒,出現(xiàn)急性胃腸道癥狀,甚至危及生命;乙型鏈球菌則是造成人體化膿性炎癥的主要病原菌;霉菌和酵母菌普遍分布于自然界,在食物中生長的霉菌在繁殖過程中吸取了食品的營養(yǎng)成分使食品的營養(yǎng)價值降低,并且散發(fā)異味,影響食品的感官,尤其是霉菌生長的過程中產(chǎn)生的毒素會引起人體慢性中毒,嚴重者會導致癌癥。
國標衛(wèi)生指標中還有一項重要指標為亞硝酸鹽含量。亞硝酸鹽主要來源于水源附近土壤中的硝酸鹽,鹽堿地、大量施用硝酸鹽肥料以及缺鉬的土壤中硝酸鹽含量更高。在國標中規(guī)定亞硝酸鹽不得超過0.002mg/L。
天然水中溶解的氣體主要有O2、CO2、SO2和少量的CH4、氡氣、氯氣等,在高純水的生產(chǎn)過程中,還必需去除這類的氣體。為了有效的去除雜質(zhì),在生產(chǎn)高純水的過程中,加入了一些化學殺菌劑,如甲醛、雙氧水、次氯酸鈉等。這些都是為什么高純水不能作為飲用水的原因之一。
那么什么為純凈水呢?所謂純凈水是指其水質(zhì)清純,不含任何有害物質(zhì)和細菌,如有機污染物、無機鹽、任何添加劑和各類雜質(zhì),有效的避免了各類病菌入侵人體,其優(yōu)點是能有效安全地給人體補充水份,具有很強的溶解度,因此與人體細胞親合力很強,有促進新陳代謝的作用。
它是采用離子交換法、反滲透法、精微過濾及其他適當?shù)奈锢砑庸し椒ㄟM行深度處理后產(chǎn)生的水。一般情況下純凈水在生產(chǎn)過程中,源水只有50%-75%被利用,也就是說,1公斤自來水或地下水大約只能生產(chǎn)出0.4公斤左右的純凈水,而剩下的0.6公斤左右的水不能當作飲用水,只能另作它用。
國家標準
高純水的國家標準為:GB1146.1-89至GB1146.11-89[168],目前我國高純水的標準將電子級水分為五個級別:Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級,該標準是參照ASTM電子級標準而制定的。
高純水的水質(zhì)標準中所規(guī)定的各項指標的主要依據(jù)有:
1、微電子工藝對水質(zhì)的要求;
2、制水工藝的水平;
3、檢測技術(shù)的現(xiàn)狀。
反滲透機理模型
1、優(yōu)先吸附細孔模型:弱點干態(tài)電鏡下,沒發(fā)現(xiàn)孔。濕態(tài)膜標本不是電鏡的樣品。
2、溶解擴散模型:不認為有孔。
3.干閉濕開模型,上個世紀,1993年,鄧宇等提出了“干閉濕開”反滲透模型,統(tǒng)一了兩個最經(jīng)典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。干閉濕開模型簡述:膜干時收縮,孔閉合,電鏡下膜“致密無孔”,稱“干閉”;濕態(tài)時,膜溶脹,孔被溶劑撐開,生成動態(tài)活膜孔,叫“濕開”。合起來稱“干閉濕開反滲透模型”。
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