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去離子水的制備工藝解析

2022-10-12 來(lái)源于:admin 點(diǎn)擊(

一般的自來(lái)水和普通的蒸餾水中都含有一些雜質(zhì)離子如鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、硅酸根離子、氨分子等雜質(zhì),而硅片的清洗過(guò)程要求高純度的水,這樣才能達到硅片清洗的要求。如果用自來(lái)水或蒸餾水清洗硅片,不但不能洗干凈,反而玷污硅片表面。因此沖洗硅片必須使用含離子少的高純水,一般稱(chēng)為去離子水。目前制備去離子水采用離子交換樹(shù)脂法和反滲透法制備。下面分別作一一介紹。

  1.離子交換樹(shù)脂法

  離子交換樹(shù)脂屬于高分子聚合物,不溶于水的顆粒狀固體物質(zhì)。當離子交換樹(shù)脂與含有各種離子的水接觸時(shí),一方面離子交換樹(shù)脂吸附水中的離子,另一方面離子交換樹(shù)脂把自身所含的離子釋放出來(lái)進(jìn)入水中,即發(fā)生了離子交換反應。因而稱(chēng)為離子交換樹(shù)脂。

  (1)離子交換樹(shù)脂的分類(lèi):

  陽(yáng)離子交換樹(shù)脂:強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,如R-SO3H

                                  弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,如R-COOH

  陰離子交換樹(shù)脂:強堿性陰離子交換樹(shù)脂,如R=NOH

                                  弱堿性陰離子交換樹(shù)脂,如R-NH3OH

(2)離子交換原理

  當自來(lái)水或蒸餾水中含有鈣離子、鈉離子、鉀離子、鎂離子等陽(yáng)離子流入離子交換柱時(shí),與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂R-SO3H 的氫離子發(fā)生交換,水中雜質(zhì)陽(yáng)離子被陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附,而樹(shù)脂的氫離子被釋放到水中。反應如下:

  R-SO3H+Na+= R-SO3 Na + H +

  當自來(lái)水或蒸餾水中含有氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、硅酸根離子陰離子流入離子交換柱時(shí),與陰離子交換樹(shù)脂R=NOH 的氫氧根離子發(fā)生交換,水中雜質(zhì)陰離子被陰離子交換樹(shù)脂吸附,而樹(shù)脂的氫氧根離子被釋放到水中。反應如下:

  R=NOH+Cl- = R=NCl + OH-

  離子交換樹(shù)脂產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子發(fā)生反應,結合成水。

  H ++ OH-=H2O

  (3)離子交換樹(shù)脂的交換裝置

  制備高純水時(shí),一般選擇強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強堿性陰離子交換樹(shù)脂,一般來(lái)說(shuō)強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的交換容量比強堿性陰離子交換樹(shù)脂的交換容量大的多,在用混合床制備純水時(shí),考慮到離子交換樹(shù)脂的再生,應考慮將使強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強堿性陰離子交換樹(shù)脂容易分離,因此選用陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂密度盡量相差較大,一般來(lái)說(shuō)強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的密度比強堿性陰離子交換樹(shù)脂的密度大的多。

        離子交換裝置中,有復床式和混合床式兩種。所謂復床式是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂分別裝在兩個(gè)圓柱筒內,再將兩個(gè)交換柱串聯(lián)起來(lái);混合床式是將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂混合裝在一個(gè)交換柱內?;旌洗彩降慕粨Q相當于無(wú)數個(gè)復床式串聯(lián)在一起,所以效果比復床式好的多。

陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的用量比是由交換后的水的酸堿性決定,一般采取體積比為1:2,陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的用量R-SO3H 為5.25mg/g,陰離子交換樹(shù)脂的用量R=NOH 為2.3~2.5mg/g。

  (4)離子交換樹(shù)脂的再生

  離子交換樹(shù)脂使用一段時(shí)間后,大部分轉化為鹽,這時(shí)需要對離子交換樹(shù)脂進(jìn)行再生處理,再生處理的目的是將鹽型分別轉化為原來(lái)的酸堿型,再生時(shí),陰離子交換樹(shù)脂可用濃度4%~10%的氫氧化鈉,陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可用濃度5%~8%的鹽酸或硫酸溶液處理。有關(guān)的反應如下:

  R-SO3 Na + HCl= R-SO3H + NaCl

  R=NOH+Na OH = R=NCl +NaCl

  2.反滲透法制備純水

 ?。?)反滲透法制備純水的原理

  所謂滲透是指溶劑從稀溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入濃溶液的現象。滲透停止時(shí)的壓力稱(chēng)為滲透壓。所謂反滲透是指在濃溶液一端加上比自然滲透壓力更大的壓力,既溶劑將從濃溶液一邊往稀溶液一邊進(jìn)行。

  反滲透膜的材料一般采用醋酸纖維素、玻璃和中空纖維素等有機膜。反滲透膜的典型結構是復合膜。

  (2)反滲透法制備純水的工藝

  反滲透系統的性能主要受滲透壓、反滲透膜材料、溫度、生垢程度和供水的壓強、溫度、pH 值、雜質(zhì)濃度等因素的影響。雜質(zhì)離子常常會(huì )在反滲透膜邊緣形成沉淀物,如碳酸鈣、硫酸鈣,一些難溶于水的氧化物及其它微生物、有機物等雜質(zhì)。一般用檸檬酸等加以除去。

來(lái)源:OFweek太陽(yáng)能光伏網(wǎng)