摘要：超纯水在很多领域中发挥重要作用，同时污水处理的最终目的也为生产出超纯水，从成本和加工复杂度角度考虑，离子交换技术取得的实际效果最佳。基于对离子交换技术类型和原理的分析，本文总结了这种方法的最佳应用方法，以提高超纯水的生产质量，让离子交换技术更好被应用到实际的超纯水生产。
关键词：超纯水；离子交换技术；水体生产
引言：在当前的离子交换技术中，已经开发出了多种子项目，包括MBR技术、RO技术以及NF技术等多种项目，最终建成整体性的离子交换技术体系。在超纯水的处理中，MBR技术完成基础处理，之后通过应用NF和RO处理工作，提高对水体的处理质量，另外建成的这一套处理体系中，也可应用与污水处理工作中，最终生成能够满足处理要求的水。
1超纯水制造中离子交换技术的整体架构
1.1技术类型选用
在当前的离子交换技术中，已经开发出了多种类型，从整体上来看可分为主动交换类型和被动交换类型，在本文的研究中，主要研究的项目为当前常见的离子交换技术。
首先研究的为MBR技术，这种技术即为生物超滤技术，通常由厌氧菌等微生物，完成对水体中NOx、SOx以及有机物的处理，在后续的处理中，通过使用相关的技术手段，将经过初步处理的水体排入到后续的加工体系中[1]。MBR技术的特点为，可以在很大程度上为后续的工作过程奠定基础，尤其是对于HCOOH、HCHO等有机物来说，要保证能够彻底去除这类有机物，所有在经过MBR离子交换技术后，水体的清洁度会获得一定程度上的提高。
其次为NF技术，在超纯水的制造中，要能够消除水体中常见的Ca2+、OH-以及COD，NF技术作为纳滤膜，可以充分防止这类大分子、直径较大电力离子越过离子交换膜，最终在生产的水体中，构件除了两个不同的水区域，其中一个离子的浓度很高，另一个离子浓度较低。另外在使用中，也可以将整个处理机构分为3个区域，除了系统的中间区域外，其余两个区域分别设置电力系统的正负极，其中正极能够更好吸引CO32-、SO42-、Cl-等带有负电荷的离子，而负极对Ca2+、Zn2+等阳离子有更好的吸引效果，纳滤膜在应用中，各类离子会向对应的电极方向移动，在后续的处理中，只需将电极周围的水体抽离即可。
最后为RO处理工艺，在经过以上两个处理过程后，水体中必然会含有一定量的离子，无法到达超纯水的要求。RO处理工艺作为反渗透工艺，需要向系统中施加一定量压力，让水体中剩余的CO32-、SO42-、Cl-以及Ca2+、Zn2+等离子被全面充分过滤。另外从整体上来看，通过对这类内容的分析，可以让整个系统更为优质稳定运行，提高了整个系统的运行质量。
1.2处理标准制定
在处理标准制定中，除了要从超纯水的自身参数角度出发，对成品做出限制了，例如对于超纯水电阻率方面的要求，当前提出的标准为在25℃情况下，超纯水的电阻率要高于18MΩ/cm，或者电阻率的数值接近于18.3MΩ/cm，这就说明超纯水中基本不含除了水分子以外的其余物质[2]。另外对于普通的水来说，水分子会在一定条件下生成大量的水分子聚集团，在超纯水中去离子技术应用中，也要能够过滤这类结构。
在标准的制定中，还要分析水体的来源，在此基础上完成对整个系统的分析工作。例如某超纯水来源于垃圾渗滤液，则在处理标准中，应用的MBR+NF+RO技术体系中要保证出水的纯净度，则在具体的研究中，除了需要去除CO32-、SO42-、Cl-以及Ca2+、Zn2+等离子，也要消除HCl、NOx、SOx等物质，并且也要能够高效处理系统中含有的HCOOH、HCHO以及蛋白质、脂肪等有机物。在完成所有的处理工作后，去除系统中含有的聚集状态水分子，达到到水体的最高纯净度处理工作。
1.3处理体系构建
在处理体系的构建中，最重要的工作项目为，提高整个系统的运行质量，在当前的超纯水制备工作中，一个重要发展方向为使用污水完成具体的处理工作。
在具体的处理中，考虑到污水中通常含有大量的固体杂质，所以在处理中要固体杂质去除过程、高分子断链过程、脱硝脱硫过程、去离子过程，本文的研究重点为去离子，所以在具体的研究中，建成的处理体系中融合了MBR技术、NF技术和RO技术，这些技术的使用顺序为上文中提及的项目顺序，通过这一加工和处理体系的应用，可以实现对水体的正常处理。
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2超纯水制造中离子交换技术的应用
2.1 水体的预处理
在超纯水的制造中，要依照实际确定是否要完成对水体的预处理工作，防止水体中的物质对各类渗透膜造成损坏，在具体的预处理工作中，要完成对这一系统的完善和优化工作，以垃圾渗滤液的超纯水制备过程为例，这类污水含有大量的固体杂质，为实现对水体的有效处理，本文提出的方法为建成多层过滤网体系在，其中第一层为网孔直径5mm过滤网，第二层为3mm过滤网，第三层为1mm过滤网，当确定通过了多层过滤网体系的杂质时，可以确定这类杂质基本为FeCl3之类的胶体，同时也含有一定量的小颗粒固体杂质，在后续的预处理中，可以通过向水体中加入明矾等化学品，破坏胶体之间的电平衡，同时完成对各类可悬浮固体杂质的吸附工作，当最终的固结系统重力高于整个物体受到的浮力时，则这类固体物会沉降，达到去除固体杂质的目的。
2.2 MBR技术的应用
MBR技术作为生化反应膜，在系统的具体运行中，要从这一角度出发，完成对整个系统的基础处理工作。
在将经过预处理的水体加入到MBR技术处理体系中，必然会生成相应的工作项目，MBR技术在使用中，通常使用厌氧菌完成对有机物和NO3-和NO2-的处理工作，尤其是对于系统中生成的产物，在MBR技术的应用中，能够将其处理到相应的工作体系中，以提高整个系统的运行质量[3]。
在后续的研究和分析中，发现在这一系统的运行中，厌氧菌对碳源有较高的需求，碳源作为厌氧菌的能量来演在，要保证整个系统中含有足量的相关物质，可以直接将预处理后的水体加入到整个系统中，水体中的碳源能够支持厌氧菌的生存。
在完成对污水的处理工作中，应用MBR技术体系中自带的超滤系统，将处理后的水引入到其余的处理体系中，通过这种方法可以让整个系统更好运行，另外在具体的研究和分析中，通过对这种方法的应用，要能够实现对整个系统的研究和分析工作，保证在后续的水体加工和生产过程中，水体中不含有较高含量的大分子物质。
2.3 NF技术的应用
NF技术的原理为，让正负离子趋向于与之所带电荷相反的电极，电极中间区域的水体中杂质含量较低，将中间区域的水泵出，可以应用到后续的水体处理过程中。
NF技术所用的纳滤膜滤孔直径为1nm，在实际应用中，可以允许水分子、一些水分子集团、某些特定金属离子，如Na+等，这类金属离子的直径很小，所以也能够穿越纳滤膜，若不对整个系统施加外力干扰，则难以全面去除这类杂质。
在电极法的应用中，将整个处理区域分为三个部分，在向对应的两个区域中，分别设置电源的正极和负极，在水处理过程中，保证水体一直处于通电状态，在整个系统的运行中，水分子本身受到的影响较小，但是带电粒子的位置会发生变化，当水中某带电粒子的直径超出相关标准时，则该离子无法穿过纳滤膜。在具体的研究中，本文应用的方法为每次处理的水总量一定，并且完成对加工效果的检测工作，只有当检测获取的结果满足NF处理设定值的基础上，才可泵出经过高效处理的水体。
2.4 RO技术的应用
RO技术为反渗透技术，即向单向渗透膜上，施加与之渗透方向相反的压力，当外界压力高于渗透膜能够承受的最大压力时，则可以进一步加强对渗透分子直径上的限制效果。
在具体的处理工作中，可以将整个加工处理区域分为两个部分，中间使用渗透膜隔离，具体的处理中要注意渗透膜的通道路径。具体的生产中，将所有的被处理原液泵入到渗透膜的出水通道侧，事实上该过程中，水体的清洁度就已经达到了较高的水准。其次为向这一区域施加压力，依照实际情况设置系统运行参数，当水体中COD含量不高于400mg/L，且其余杂质的含量也满足相关要求时，则向系统施加的压力为0.5到2.0MPa，以提高整个系统的运行质量。同时在这一方法的应用中，对透过的分子直径限制程度极高，能够更好去除水体中的集合体，进一步提高对超纯水的生产与制备质量。在后续的研究与分析中，工作内容为分析当前最终的处理质量，确定生成的水是否为超纯水。
结论：综上所述，在超纯水的制备中，应用去离子技术能够节约成本，并达到很好的制备效果。在该项技术的具体应用中，需要应用MBF技术、NF技术和RO等多项技术，以此为基础建成对水体的处理体系和流程，大幅提高了整个系统的运行质量，并在条件允许的情况下，降低处理成本。
参考文献：
[1]何嘉慧，陈洪斌.企业用小型超纯水制备系统的最适工艺选择探讨[J].四川环境，2019，38（02）：157-162.
[2]郭婷婷.谈离子交换树脂在纯水制备方面的应用[J].环境与发展，2017，29（10）：112+114.
[3]张小平，温权，徐斌.离子交换实床在纯水制备中的应用[J].广东化工，2017，44（11）：172-174+164.
论文作者:季伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：水体论文; 超纯水论文; 离子论文; 技术论文; 系统论文; 工作论文; 杂质论文; 《基层建设》2019年第14期论文;