CN105000632A - 一种微量高纯水的制备装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微量高纯水的制备装置及方法，具体包含：碱液容器、阴离子交换柱、第一混柱、第二混柱、多个阀门；碱液容器与阴离子交换柱输入端相连；阴离子交换柱和第一混柱输入端分别与入水口相连；阴离子交换柱输出端分别与第一混柱输入端和出水口相连；第一混柱输出端与第二混柱输入端相连；第二混柱输出端与出水口相连；入水口与出水口相连。以此，提供一种方便、快捷的制备微量高纯水的方法及装置，并能够消除空气中二氧化碳对出水品质的影响，可用于校验火电厂中化学仪表如电导率表、pH表的校验，解决该类表计无校验基准的问题。

Description

一种微量高纯水的制备装置及方法

技术领域

本发明涉及纯水制备领域，尤指一种微量高纯水的制备装置及方法。

背景技术

高纯水对于化学仪表的校验有着特殊的意义。例如25℃时，绝对纯水的电导率约为0.055μs/cm，对应的pH为7.0，因此，根据这一特性，可用于校验火电厂中化学仪表的校验，如电导率表、pH表等。绝对纯水制备除了去除水体中的盐类外，还应该消除二氧化碳对水体特性的影响。水中碳酸和溶解的二氧化碳有下列平衡：

水中未离解的碳酸浓度一般只有水中二氧化碳浓度的0.1％左右，且碳酸和二氧化碳又不易区分，所以所谓“游离碳酸”或“游离二氧化碳”均指水中碳酸和二氧化碳的总量，其浓度可用[H₂CO₃]或[CO₂]符号表示。碳酸是二元弱酸，它和它的盐类统称为碳酸化合物。碳酸化合物在水中存在的形态有三种：1)分子状态溶解的二氧化碳和碳酸；2)离子状态的HCO₃ ^-，称为重碳酸盐；3)离子状态的CO₃ ^2-，称为碳酸盐。各种形态的碳酸按以下反应式相互转化：

碳酸的第一级和第二级离解常数表示如下：

从以上反应式可知，碳酸各种形态含量的相对比例同溶液的pH值有关，在不同pH值时各种形态碳酸的相对比例如图1所示。由图1可以看出，当pH≤4.3时，水中只有CO₂一种形态；当pH＝8.3时，[HCO₃ ^-]可认为接近100％，[H₂CO₃]＝[CO₂]≈0；当pH≥8.3时，CO₂消失了，HCO₃ ^-与CO₃ ^2-共存；当pH＞10时，HCO₃ ^-迅速减小。二氧化碳在纯水中的溶解符合亨利定，空气中的二氧化碳的含量按积计约为0.03％，典型大气中的二氧化碳分压为3.2×10^-5MPa。根据亨利定律计算得到在不同温度下高纯水中溶解的二氧化碳浓度。可计算得25℃时与大气平衡高纯水的电导率为0.86μs/cm，对应的pH为5.66。由此可见，二氧化碳对纯水的特性影响较大，在制备的过程中应消除其影响。

现有技术中，有两种制水处理，第一种为来水经过过滤设备后，经过阳树脂交换柱、阴树脂交换柱分别除去水体中的阳离子和阴离子，然后经过混合树脂柱进行深度除盐，最后制得除盐水。若来水中pH较低，有溶解的分子态二氧化碳，则上述方法无法进行去除。第二种为来水经过初步预处理后，然后经过超滤、反渗透、EDI除盐处理。上述方法能去除水中的悬浮物及电解质，对于分子态的二氧化碳无法去除。

发明内容

本发明目的在于提供一种制水处理方法及装置，能够有效消除空气中二氧化碳对水品质的影响，为达上述目的，本发明提供了一种微量高纯水的制备装置及方法，具体包含如下：

本发明提供一种微量高纯水的制备装置，所述制备装置包含：碱液容器、阴离子交换柱、第一混柱、第二混柱、多个阀门；所述碱液容器与所述阴离子交换柱输入端相连；所述阴离子交换柱和所述第一混柱输入端分别与入水口相连；所述阴离子交换柱输出端分别与所述第一混柱输入端和出水口相连；所述第一混柱输出端与所述第二混柱输入端相连；所述第二混柱输出端与所述出水口相连；所述入水口与所述出水口相连。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述出水口上设置有阀门；所述入水口与所述出水口之间管道上设置有阀门；所述阴离子交换柱、所述第一混柱和所述第二混柱的输出端分别设置有阀门；所述阴离子交换柱与所述第一混柱的输入端分别设置有阀门。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述出水口上阀门的入水端还连接有排水排气口，所述排水排气口上设置有阀门。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述碱液容器与所述阴离子交换柱之间管道上设置有调节器，所述调节器用于控制所述碱液容器的碱液输出。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述阴离子交换柱输出端设置有PH表计，所述PH表计用于测试所述阴离子交换柱输出液体的PH值。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述出水口与所述排水排气口上阀门的入水端设置有流量计，用于检测当前管道出水量。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：所述第一混柱和所述第二混柱通过可拆卸结构连接于所述微量高纯水的制备装置上。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：所述第一混柱为阳树脂交换柱和阴树脂交换柱的结合。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：所述第二混柱为混合树脂柱。

本发明还提供一种微量高纯水的制备方法，所述制备方法包含：通过碱液容器调节阴离子交换混柱到指定PH值范围；导通入水口，使水流依次经过阴离子交换柱、第一混柱与第二混柱；获得高纯水。

在上述微量高纯水的制备方法中，优选的还包含：导通入水口对微量高纯水的制备装置进行排气排水处理。

本发明的有益技术效果在于：提供一种方便、快捷的制备微量高纯水的方法及装置，并能够消除空气中二氧化碳对出水品质的影响，可用于校验火电厂中化学仪表如电导率表、pH表的校验，解决该类表计无校验基准的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明为水中各种碳酸化合物的相对量和pH值的关系示意图；

图2为本发明所提供的微量高纯水的制备装置结构示意图；

图3为本发明所提供的微量高纯水的制备方法流程示意图。

附图标号

1-碱液容器、2-阴离子交换柱、3-第一混柱、4-第二混柱、5-流量计、6-PH表计、7-调节器、K1-K8为阀门

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参考图2所示，图2为本发明提供一种微量高纯水的制备装置，所述制备装置包含：碱液容器1、阴离子交换柱2、第一混柱3、第二混柱4、多个阀门K1-K8；所述碱液容器1与所述阴离子交换柱2输入端相连；所述阴离子交换柱2和所述第一混柱3输入端分别与入水口连接；所述阴离子交换柱2输出端分别与所述第一混柱3输入端和出水口连接；所述第一混柱3输出端与所述第二混柱4输入端连接；所述第二混柱4输出端与所述出水口连接；所述入水口与所述出水口连接。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述出水口上设置有阀门K7；所述入水口与所述出水口之间管道上设置有阀门；所述阴离子交换柱2、所述第一混柱3和所述第二混柱4的输出端分别设置有阀门；所述阴离子交换柱2与所述第一混柱3的输入端分别设置有阀门。通过控制该阀门K7实现管道内废水排放及微量高纯水导通。本发明的一优选实施例中还包含在所述出水口上阀门的入水端还连接有排水排气口，所述排水排气口上设置有阀门K8。以此，在关闭阀门K7时，打开阀门K8，通过在纯水制备之前导通入水口进行管道内排气处理。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述碱液容器1与所述阴离子交换柱2之间管道上设置有调节器7，所述调节器7用于控制所述碱液容器1的碱液输出。其中，该调节器7为一常见的加药泵，可通过开关加药泵使所述碱液容器1内的容易导通至阴离子交换柱2，以此调节所述阴离子交换柱2内的PH值。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：在所述阴离子交换柱2输出端设置有PH表计6，所述PH表计6用于测试所述阴离子交换柱2输出液体的PH值，当用户通过开关加药泵对所述阴离子交换柱2的PH进行调节时，可通过该PH表计6实时了解该PH值是否达到需要标准值，例如将阴离子交换柱2的PH值调节在8.5～9.0之间，以此最大效果的消除空气中溶于水里的二氧化碳，降低水中的“游离碳酸”或“游离二氧化碳”对后期高纯度水质量的影响。

在上述微量高纯水的制备装置中，还包含：在所述出水口与所述排水排气口上阀门的入水端设置有流量计5，用于检测当前管道出水量是否平稳。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：所述第一混柱3和所述第二混柱4通过可拆卸结构连接于所述微量高纯水的制备装置上，通过该可拆卸结构，本发明所提供的制备装置可较为方便的更换第一混柱3和第二混柱4。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：所述第一混柱3为阳树脂交换柱和阴树脂交换柱的结合。值得说明的是，此处第一混柱3的作用在于初步除去进水中原有的离子以及由于调节器的作用水中游离二氧化碳转化成的碳酸根离子和碳酸氢根离子；本领域相关技术人员也通过其他混柱获得上述效果，本发明在此并不做限制。

在上述微量高纯水的制备装置中，优选的还包含：所述第二混柱4为混合树脂柱。值得说明的是，此处第二混柱4的作用在于进一步深度除盐，确保出水水质达到或接近理论纯水水质；本领域相关技术人员也通过其他混柱获得上述效果，本发明在此并不做限制。

本发明还提供一种微量高纯水的制备方法，具体请参考图3所示，图3为本发明所提供的微量高纯水的制备方法流程示意图，在图3中所述制备方法包含：通过碱液容器1调节阴离子交换混柱2到指定PH值范围；导通入水口，使水流依次经过阴离子交换柱2、第一混柱3与第二混柱4；获得高纯水。

在上述制备方法中还包含，在调节阴离子交换柱到指定PH值之前，现对该制备装置进行清洗处理，具体如导通入水口，通过导入水流对微量高纯水的制备装置内各管道及柱体进行排气排水。

将上述制备方法运用到微量高纯水的制备装置中，具体包含：水样来后，首先开启K1、K8阀门，其他阀门保持关闭，对管路进行冲洗，并去除管路中残存的空气。然后开启K2、K3、K5、K6、K7阀门，关闭K1、K8阀门，对主路进行冲洗，流量稳定后，启动调节器7，调节调节器7运行使阴离子交换柱2的pH在8.5～9.0，二氧化碳在该pH范围内基本以离子的形式存在，进过第一混柱3后，基本被去除，为保证出水品质，本发明增设了第二混柱4进行深度除盐，以保证出水品质。当第一混柱3失效时，关闭K3、K4、K5阀门，更换交换柱内树脂，第二混柱4失效时，关闭K5、K6，更换交换柱内树脂。

本发明提供了一种方便、快捷的制备微量高纯水的方法及装置，并能够消除空气中二氧化碳对出水品质的影响，可用于校验火电厂中化学仪表如电导率表、pH表计6的校验，解决该类表计无校验基准的问题。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置包含：碱液容器、阴离子交换柱、第一混柱、第二混柱；

所述碱液容器与所述阴离子交换柱输入端相连；

所述阴离子交换柱和所述第一混柱输入端分别与入水口相连；

所述阴离子交换柱输出端分别与所述第一混柱输入端和出水口相连；

所述第一混柱输出端与所述第二混柱输入端相连；

所述第二混柱输出端与所述出水口相连；

所述入水口与所述出水口相连。

2.根据权利要求1所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包含：在所述出水口上设置有阀门；所述入水口与所述出水口之间设置有阀门；所述阴离子交换柱、所述第一混柱和所述第二混柱的输出端分别设置有阀门；所述阴离子交换柱与所述第一混柱的输入端分别设置有阀门。

3.根据权利要求2所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包含：在所述出水口上阀门的入水端还连接有排水排气口，所述排水排气口上设置有阀门。

4.根据权利要求1所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包含：在所述碱液容器与所述阴离子交换柱之间管道上设置有调节器，所述调节器用于控制所述碱液容器的碱液输出。

5.根据权利要求1所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包含：在所述阴离子交换柱输出端设置有PH表计，所述PH表计用于测试所述阴离子交换柱输出液体的PH值。

6.根据权利要求3所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包含：在所述出水口与所述排水排气口上阀门的入水端设置有流量计，用于检测当前管道出水量。

7.根据权利要求1所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包含：所述第一混柱和所述第二混柱通过可拆卸结构连接于所述微量高纯水的制备装置上。

8.根据权利要求1所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述第一混柱为阳树脂交换柱和阴树脂交换柱的结合。

9.根据权利要求1所述的微量高纯水的制备装置，其特征在于，所述第二混柱为混合树脂柱。

10.一种适用在权利要求1所述的微量高纯水的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含：

通过碱液容器调节阴离子交换混柱到指定PH值范围；

导通入水口，使水流依次经过阴离子交换柱、第一混柱与第二混柱；

获得高纯水。

11.根据权利要求10所述的微量高纯水的制备方法，其特征在于，所述通过碱液容器调节阴离子交换混柱到指定PH值范围之前还包含：导通入水口对微量高纯水的制备装置进行排气排水处理。