Ключевые слова: особо чистая вода, получение особо чистой воды, прибор для получения особо чистой воды, аппарат для получения особо чистой воды.
Особо чистая или деминерализованная вода находит широкое применение как при анализе веществ высокой чистоты, так и в производстве высокочистых веществ. Для получения особо чистой воды обычно используются такие методы как многократная дистилляция, ректификация, ионный обмен и электродиализ. Наиболее распространенным методом очистки воды является ионообменная деионизация. Часто о чистоте воды судят по величине ее удельной электропроводности, которая является интегральной характеристикой, отражающей присутствие ионных примесей в воде. Однако зависимость удельной электропроводности от концентрации ионов наблюдается только при концентрации ионов выше чем 10-7масс% , и для одного и того же значения удельной электропроводности ионный состав чистой воды может быть существенно различен.
Вода особой чистоты должна соответствовать следующим требованиям: внешний вид- прозрачная бесцветная жидкость; удельное сопротивление при температуре 18-200С не менее 15 МОм·см; pH-5,4-6,6; окисляемость воды – не более 1 мг/л. Содержание примесей должно соответствовать указанному в таблице.
|
№ |
Наименование показателей |
нормы |
|
1 |
Массовая доля алюминия (Al),% не более |
2·10-7 |
|
2 |
Бора (B),% не более |
2·10-7 |
|
3 |
Ванадия (V), % не более |
1·10-7 |
|
4 |
Висмута (Bi)% не более |
1·10-8 |
|
5 |
Галлия(Ga)% не более |
1·10-8 |
|
6 |
Железа(Fe)% не более |
3·10-7 |
|
7 |
Калия(K)% не более |
2·10-6 |
|
8 |
1·10-6 |
|
|
9 |
1·10-7 |
|
|
10 |
Кремния(Si)% не более |
5·10-6 |
|
11 |
1·10-7 |
|
|
12 |
1·10-8 |
|
|
13 |
1·10-8 |
|
|
14 |
5·10-8 |
|
|
15 |
Натрия(Na) % не более |
2·10-6 |
|
16 |
Никеля(Ni) % не более |
3·10-8 |
|
17 |
Олова(Sn) % не более |
3·10-8 |
|
18 |
Свинца (Pb) % не более |
5·10-8 |
|
19 |
Серебра(Ag) % не более |
5·10-9 |
|
20 |
Сурьмы(Sb) % не более |
1·10-7 |
|
21 |
Тантала(Ta) % не более |
5·10-7 |
|
22 |
Титана(Ti) % не более |
3·10-8 |
|
23 |
Фосфора(P) % не более |
1·10-7 |
|
24 |
Хлоридов(Cl) % не более |
1·10-6 |
|
25 |
Хрома (Cr) % не более |
5·10-8 |
|
26 |
Цинка(Zn) % не более |
1·10-7 |
|
27 |
Циркония(Zr) % не более |
1·10-7 |
Схема получения особо чистой воды основана на предварительной очистке водопроводной воды методом дистилляции и последующей ее очистке ионообменным методом, который основан на способности ионообменных смол замещать ионы растворимых в воде солей ионами H+ и OH-, входящих в состав ионитов, удерживая при этом на себе ионы солей ( до определенного предельного содержания).
Процесс состоит из ряда основных и вспомогательных стадий:
Основные стадии:
- Подготовка сырья и приготовление рабочих растворов;
- Очистка водопроводной воды методом дистилляции;
- Очистка дистиллята на колоннах с БАУ(березовый активированный уголь) и ионитах(предварительная ионообменная очистка);
- Очистка на смешанных ионитах(окончательная ионообменная очистка);
- Регенерация раздельных ионитов;
- Регенерация смешанных ионитов;
Вспомогательные стадии:
- Подготовка рабочих помещений;
- Очистка воздуха рабочих помещений;
- Очистка технологического оборудования, трубопроводов, арматуры;
Водопроводная вода поступает в магнитную ловушку(1), которая очищает воду от накипи , в основном от ржавчины. Далее происходит непосредственно дистилляция в испарителе (2), который представляет собой теплообменник. Из испарителя пары воды попадают в сепаратор(3), где отбиваются капли воды и возвращаются в испаритель, а пары поступают в холодильник (4), где конденсируются и затем дополнительно охлаждаются в холодильнике (4-2). Дистиллят собирают в сборнике(5). Затем дистиллят из сборника(5) центробежными насосами(12) подают на колонны (13) с активированным углем «БАУ» с целью удаления органических примесей и фильтрации от механических включений. После угольной колонны вода поступает на деминерализацию на ионообменные колонки сначала с катионитом(14), затем с анионитом(15). На катионите катионы солей, растворенных в воде, замещаются на ион H+, на анионите происходит обмен солей на ион OH-. В результате ионообменных процессов вода обессоливается. Смолы после насыщения извлекаемыми из воды ионами периодически регенерируют ( в это время работает другая пара колонн (14*) и (15*). Процессы очистки воды и регенерации ионитов проходят по следующей схеме:
Катионообменный цикл:
Насыщение смолы(очистка воды)
nRH+Men+→RnMe+nH+
регенерация смолы:
RnMe+nH+→nRH+Men+
Анионообменный цикл:
Насыщение смолы(очистка воды)
nROH+An-→RnAn+nOH-
регенерация смолы: RnAn+nOH-→nROH+Ann-
Для окончательной очистки воды используют колонны (17) заполненные смесью смол в объемном соотношении 1:1.
Материал ионообменных колонн и емкостей для хранения особо чистой воды может вносить дополнительное количество примесей в очищенную воду, поэтому ионообменные колонны для очистки воды обычно изготавливаются из полипропилена или органического стекла.
Для анализа особо чистой воды обычно используют многоэлементные методы анализа: атомно-эмиссионную спектроскопию с индукционно связанной плазмой. Иногда используют менее информативные, но более простые одноэлементные методы анализа, ограничивая число анализируемых примесей. Например анализируют трудноудалимые примеси (Fe и хлориды). Выбор контролируемых примесей зависит от требования к особо чистой воде. Например, в производствах полупроводников недопустимо присутствие в воде тяжелых металлов.
материал www.chemanalytica.ru
На химический анализ сточных вод для декларации действует
