水质监测

离子交换和RO各自的原理，适用范围，清洗方式、条件、时间，（and so on）有懂的朋友都来说说

离子交换我不太清楚

关于RO膜的原理，目前还没有统一的观点，你可以去查查相关资料。

适用范围：范围比较广，从TDS上来说，进水TDS最好低于50000mg/L；从pH上讲，一般进水pH范围为3~12（有的厂家可能宣称为2~13）；从水质上讲：进水最好不要含有氧化性物质（芳香族聚酰胺材质的反渗透膜都不太耐受氧化，不幸的是，现在绝大多数反渗透膜都是这个材质）；从污染方面讲：进水最好不要含有导致膜系统产生生物、结垢等污染。

清洗方式视系统污染种类和程度而定。对于维护性清洗，建议半年一次。

条件是否指运行条件？这个按照各个厂家膜使用手册而定。

时间？这点不太懂你想问什么！

离子交换除盐，所用酸碱污染环境，ＲＯ为反渗透水处理除盐装置，比较环保，出水效率在７５％左右。如果对水要求较高，可以在后边串联离子交换，可制备高纯水。

高含盐量的水相对来比离子交换要好用些，好处是一是减少了酸碱的消耗，二减少了工人再生的工作量，坏处是一次性投资要比离子交换高，如果预处理设计不合理会比较频繁的清洗膜。

1. 渗透及渗透压　
渗透现象在自然界是常见的，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如图1所示,如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。　
2. 反渗透现象和反渗透净水技术
在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。 如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。 简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。　　

3. 反渗透与离子交换的比较
反渗透优点: 连续运行，产品水水质稳定 无须用酸碱再生 不会因再生而停机 节省了反冲和清洗用水 以高产率产生超纯水（产率可以高达95%） 无再生污水，不须污水处理设施 无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施 减小车间建筑面积 使用安全可靠，避免工人接触酸碱 减低运行及维修成本 安装简单、安装费用低廉 反渗透的弱点及解决方法
反渗透设备的系统除盐率一般为98-99%.这样的除盐率在大部分情况下是可以满足要求的.在电子工业、超高压锅炉补给水、个别的制药行业对纯水的要求可能更高。此时单级反渗透设备就不能满足要求。以下方法则可以对反渗透水进行进一步纯化以达到要求： 1: 双级反渗透 将单级反渗透纯水再进行一次反渗透处理以提高纯水的纯度。 2: 反渗透与EDI结合 可以用较小的厂房，较低的运行费用产生超纯水。 3: 反渗透与离子交换结合 可以减小的厂房使用面积并降低低的运行费用。 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液（如淡水）和浓液（如海水或盐水）分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。 反渗透是一种在压力驱动下，借助半透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分闪的分离方法。目前被广泛的应用于各种液体的分离与浓缩。水处理工艺中，将水中无机离子、细菌、病毒、有机物及胶质等杂质去除，以获得高质量的水。 目前反渗透膜主要由二大类材料构成，一种是醋酸纤维（CA），一种是聚醯胺类（T.F.C）。 反渗透技术是一种先进的水处理技术，各国为了制造符合有关饮用水标准的饮水，越来越广泛的应用反渗透技术。世界卫生组织（WHO）制定有饮用水水质标准，各国的饮用水标准也有不同，其制定和实施往往也是由国家不同部门负责。以美国为例，一般是由美国环保署（E.P.A）负责此工作。而大家熟知的美国食品及药品署（F.D.A），只负责食品及药品方面，有关标准制定和实施，并不负责饮水方面的工作。 尽管美国环保署（E.P.A）负责饮用水方面的工作，但到目前为止，并没有一个正式可用于评价反渗透膜的安全可靠标准。美国国家卫生基金会（N.S.F）为美国一个非营利性团体，于一九九六年制定了一个标准来评估饮用水反渗透系统。据美国水质协会（W.Q.A）建议的饮用水处理技术，反渗透方法可用于去除水中的浊度、色度、硬度、镭、铀等放射元素，三卤甲院、石棉等致癌物质及各种无机离子，特别是对人体有害的锑、砷、钡、镉、铬、铜、铅、汞、镍、硒、铝、锰、锌、等金属离子及氰化物、亚硝酸根等化学物质。（返回） 反渗透的工作原理 反渗透技术是利用半透膜（R.O膜）以水压（或泵浦加压）使水由较高浓度的一方渗透到较低浓度的一方，利用孔径仅为1/10000um的R.O膜（相当于大肠杆菌大小的1/60000，病毒的1/3000），将现在社会工业污染物及重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部清除，导电率在10us/cm（25度）以下，溶解性总固体含量小于3mg/1；从而达到规定的理化指标及卫生标准，产生至清至纯的水，是人体及时补充水份的最佳选择。由于R.O逆渗透技术生产的水纯净度是目前人类掌握的一切净水技术中最高的，纯净度几乎达到100%，所以人们称这种水为纯水。 选择吸附毛细流理论 该理论认为半透膜具有特异的选择吸附性能，她吸附水分子而排斥绝大多数溶质分子，所以在膜表面形成了一层纯粹由水分子组成的吸附层。通常认为，半透膜具有很小的孔隙，在压力（如浓差推动力或水压力）的作用下，吸附层中的水分子便透过孔隙，向膜的另一侧迁移，由此形成了渗透的毛细流运动。 该理论还认为，膜的透水性和对溶质的排斥性，主要和膜孔直径及纯水吸附层厚度的比值有关。设吸附层厚度为t,膜孔直径为d，比值为m=d/t,则当m越大时，透水性越大而对溶质的排斥性越小；反之，当m越小时，透水性越小,而对溶质的排斥性越大。通常认为，d=2t为临界状态，此时的排斥性和透水性都大，最适于水与溶质分离，这是的孔径称为临界孔径。临界孔径时，能同时获得大的透水性和对溶质的排斥性的原因，作如下解释，膜表面纯水吸附层的厚度为t,意味着膜对溶质的有效排斥范围为t。当膜孔小于2t时，整个膜孔面积都处于范围之内，因此溶质的透过率等于零；但由于膜孔太小，水的透过率也不大。当d=2t时，孔周膜质的排斥范围正好交汇于孔心，溶质透过率也仍等于零，但由于膜孔较前为大，透水率也随之增大。当d〉2t时，孔周膜质的排斥力达不到孔心，在孔心附近出现无排斥区域。比值m越达，无排斥区域面积越大。无排斥区域是溶质透过膜孔的通道；通道越大，溶质的透过率也越大。所以，当d〉2t后，虽然透水性良好，但对溶质的截留率会大大降低。（返回） 反渗透的由来 渗透现象是1748年法国Abble Nellet发现的，1950年由美国人Hassler提出反渗透设想。但，直至1960年美国科学家Loeb和DR.S.Sourirajan用CA研制成功第一张高分离效率和高透水量的反渗透膜后，反渗透膜分离才变为现实。 据说，反渗透现象1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水，而产生疑问，因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，经过解剖发现海鸥体内有一层薄膜，该薄膜非常精密，海水经由海鸥吸入体内后加压，再经由压力作用将水分子贯穿渗透过薄膜转化为淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外，此即往后逆渗透法（REVERSE　OSMOSIS简称R.O）的基本理论架构；

并在1953年由University of Florida应用于海水淡化去除盐份设备，在1960年经美国联邦政府项目支助美国U.C.L.A大学医学院教授Dr.S.Sidney Lode配合Dr.S.Sourirajan博士着手研究逆渗透膜，一年约投入四亿美元经费研究，以运用于航天员使用，使太空般不用运载大量的饮用水升空，直到1960年后投入研究工作的学者、专家越来越多，使之参与量更加精进，从面解决了人类饮用水的难题。难怪Fritsh博士说：研究发明逆渗透膜等于是对人类的一大贡献，甚至于获得诺贝尔奖亦当之无愧。（返回） 反渗透在水处理中的应用 国内反渗透膜及其应用 我国从60年代中期开始研制反渗透膜，与国外起步时间相距不远，但由于原材料及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。相比而言，我国的超滤、微滤膜研制虽晚于反渗透，始于70年代，但目前已发展到数百个生产厂。虽然有品种少、质量、性能不够完善等问题，但因价格低廉，不仅有效地阻挡了国外同类产品的大量流入，而且也扩大了应用范围。 国内反渗透应用始于70年代后期，最早多限于电子、半导体纯水，80年代以后逐渐扩大到电力及其它工业，90年代起在饮用水处理方面获得普及，现在反渗透已进入到家庭饮用纯水。最近三年是反渗透应用大发展阶段。根据保守的估计，各种反渗透膜元件1997年国内销售额在1～1.5亿人民币左右。随着国内几条引进行生产线的陆续开工生产，预计今后国产反渗透膜的市场份额会有上升。纵观国内反渗透应用市场，有以下几个特点： 1 大型反渗透装置集中于锅炉补给水用途 据不完全统计，我国已建成和在建的100吨/小时以上的反渗透装置已超过50套，但除少数电子等行业以外，大多数都集中于锅炉补给水用途。最早是火力发电厂，后来扩展到炼油、石化、化肥、化工等行业。其中最大规模为600吨/小时，估计本世纪内会出现超过1000吨/小时的超大型反渗透装置。国内在此领域已积累了丰富的设计、施工和运行经验，现国内承建过100吨/小时以上规模反渗透装置的水处理工程公司已超过10家。 2 饮用水处理应用限于中、小规模 在国外，1000～10000吨/小时规模的超大型反渗透或纳滤装置多用于城市供水系统，而国内在饮用水用途的反渗透装置还都是数十吨/小时以下的中、小规模。随着经济发展和膜技术的普及，这一领域的应用前景很大。 3 油田用水及废水处理应用还有待开发 由于这一领域的应用技术难度较高和经济成本原因，目前国内还处于研究、开发阶段，伴随石油工业发展和水再利用、环境保护呼声日益高涨，膜技术大量进入这一领域已为时不会太远，对膜厂家和工程公司也是一个绝佳的商业机会。 4 纳滤膜应用刚刚开始 纳滤膜在饮用水净化处理、污废水排放处理、各种水溶液的浓缩与精制领域的优越性虽然已逐渐为人们所认识，但由于膜成本较高和应用经验不足，国内在此领域还刚刚起步，预计今后会有很大发展。 国外反渗透及其应用 美国是反渗透膜技术的发明国和最大生产国，但日本作为后起之秀，现在的研制、开发能力已开始赶上和超过美国，例如1996年日东电工推出的ES20系列超低压膜代表了今天反渗透膜的最高水准，它已实现0.75Mpa压力下脱盐率99.7%，产水量0.8吨/平方米•日。该公司1997年生产出的耐污染型低压反渗透膜LF10系列显示了反渗透膜开发的新方向。该膜在传统的芳香族聚酰胺膜表面复合上一层聚乙烯醇，既消除了膜表面的负电性又提高了膜的亲水性和耐氯性，从而大大提高了反渗透膜的抗污染性能。 目前国外反渗透膜的主要生产厂商均为美国和日本公司，其中美杜邦(Dupont)公司和日本东洋纺(oyobo)公司垄断了中空纤维反渗透膜的世界市场。卷式反渗透膜的主要厂商为7家，他们是： 美国Hydranautics公司，该公司于1987年成为日本日东工集团的全资子公司 日本日东电工(Nitto Denko)集团 美国Filmtec公司，该公司于1985年成为美国Dow Chemcal ( 陶氏化学 ) 公司的全资子公司 美国Fluid system公司，该公司现为美国KOCH公司的子公司 日本东丽(Toray)公司 美国Desel公司，该公司现为美国Osmonics公司的子公司 美国Trisep公司 美国、欧洲反渗透用途主要为各种工业用水及饮用水；中东、西班牙的海水淡化应用较多；日本主要用于半导体、电子；韩国、台湾除半导体、电子外，小型饮用纯水需求量很大。下面介绍美国饮用水用途膜分离应用情况： 美国除大量使用中、小型及家用反渗透系统外，还建有许多大型公共供水系统。1996年9月美国国立研究所曾以问卷调查方式统计了美国大型饮用水脱盐装置的状况。该调查发表了美国50个州中的21个州的以饮用水为目的的179家脱盐水厂的数据。结果表明这些装置总的产水能力为140万吨/日，各种脱盐方法在总装置产水能力中所占比重分别为：陆地水 ( 苦咸水 ) 反渗透47%、纳滤膜软化31%、可倒极电渗析13%、海水淡化8%。值得注意的是，纳滤膜软化的增长速度最快，从1992~1996的4年中，纳滤膜软化装置增加500%，大大高于其它方法。

这是因为纳滤膜不仅可在低压下对水源软化和适度脱盐，而且可脱除三卤甲烷生成能(THMFP)、色度、细菌、病毒和溶解性有机物，因而日益受到青睐。该调查还对各种脱盐方法的经济成本进行了统计比较。其结果如表1所示，无论是一次设备投资还是运行、维修费用均以纳滤膜软化为最低。 离子交换法离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水,水中的离子会与固定在树脂上的离子交换.常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法.硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前,先将水质硬度降低的一种前处理程序.软化机里面的球状树脂,以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质. 离子交换树脂利用氢离子交换阳离子,而以氢氧根离子交换阴离子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+,Ca2+,Al3+).同样的,以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-).从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水. 阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中,分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床.也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起,置于同一个离子交换床中.不论是那一种形式,当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子,就必须进行"再生".再生的程序恰与纯化的程序相反,利用氢离子及氢氧根离子进行再生,交换附着在离子交换树脂上的杂质. 若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如反渗透法,过滤法和活性碳吸附法)组合应用时,则离子交换法在整个纯化系统中,将扮演非常重要的一个部分.离子交换法能有效的去除离子,却无法有效的去除大部分的有机物或微生物.而微生物可附着在树脂上,并以树脂作为培养基,使得微生物可快速生长并产生热源.因此,需配合其他的纯化方法设计使用. 活性碳吸附法 有机物可能是阳离子,阴离子或非离子性的物质,离子交换树脂可去除原水中一些可溶性的有机酸和有机碱(阴离子和阳离子),但有些非离子性的有机物却会被树脂包覆,这过程称为树脂的"污染阻塞"现象,不但会减少树脂的寿命,而且降低其交换能力.为保护离子交换树脂,可将活性碳过滤器安装在离子交换树脂之前,以去除非离子性的有机物. 活性碳的吸附过程是利用活性碳过滤器的孔隙大小及有机物通过孔隙时的渗透率来达到的.吸附率和有机物的分子量及其分子大小有关,某些颗粒状的活性碳较能有效的去除氯胺.活性碳也能去除水中的自由氯,以保护纯水系统内其他对氧化剂敏感的纯化单元. 活性碳通常与其他的处理方法组合应用.在设计纯水系统时,活性碳与其他相关纯化单位的相关配置,是一项极为重要的项目. 微孔过滤法微孔过滤法包括三种类型:深层过滤(depth),筛网过滤(screen)及表面过滤(surface).深层滤膜是以编织纤维或压缩材料制成的基质,利用随机性吸附或是捕捉方式来滞留颗粒.筛网滤膜基本上是具有一致性的结构,就像筛子一般,将大于孔径的颗粒,都滞留在表面上(这种滤膜的孔径大小是非常精确的),而表面过滤则是多层结构,当溶液通过滤膜时,较滤膜内部孔隙大的颗粒将被滞留下来,并主要堆积在滤膜表面上. 由于上述三种滤膜的功能不同,因此对滤膜之间的分辨非常重要.由于深层过滤是一种较为经济的方式,可去除98%以上的悬浮固体,同时保护下游的纯化单元不会败坏或堵塞,因此通常被作为预过滤处理.表面过滤可去除99.99%以上的悬浮固体,所以也可作为预过滤处理或澄清用.微孔薄膜(筛网滤膜)一般被置于纯化系统中的最终使用点,以去除最后残留的微量树脂碎片,碳屑,胶质颗粒和微生物.例如:0.22μm微孔滤膜,其可滤过所有的细菌,通常用于将静脉注射用的液体,血清及抗生素进行除菌用. 超滤法微孔薄膜是依其孔径大小来去除颗粒,而超滤(UF)薄膜则是一个分子筛,它以尺寸为基准,让溶液通过极细微的滤膜,以达到分离溶液中不同大小分子的目的. 超滤膜是一种强韧,薄,具有选择性的通透膜,可截留大部分某种特定大小以上的分子,包括:胶质,微生物和热源.较小的分子,例如:水和离子,都可通过滤膜.所以,超滤法可将截留液中的大分子加以浓缩,但是,仍有些大分子会渗漏至滤过液中. 超滤膜有数种不同的范围,在所有的实例中,超滤膜会截流大部分大于其分子筛所定义分子量的分子. 反渗透法反渗透(RO)法是可达到90%~99%杂质去除率中最经济的方法.RO膜的滤孔结构较UF膜还要致密,RO膜可去除所有的颗粒,细菌以及分子量大于300的有机物(包括热源). 当二种不同浓度的溶液,由一个半透膜隔开时,渗透现象会自然发生.渗透压将水压过半透膜,水将浓度较高的溶液稀释,最后造成浓度平衡.在水纯化系统中,施加压力于高浓度的溶液中,以抗衡渗透压.如此迫使得纯水由高浓度的液体通过RO膜,并可加以收集.由于RO膜致密度极高,因此,产出的水流很慢,需要经过相当的时间,贮水箱内才会有足够的水量. RO膜可执行离子排除,使得只有水可通过RO膜,其余所有的离子及溶解的分子都被截留,并加以排除(包括盐类和糖).RO膜以电荷反应将离子排除,带电荷愈大,排除性愈高,所以RO膜几乎可排除所有的(>99%)强离子性的高价离子,但是,对于弱离子性的单价离子(如钠离子)的效果只有95%.不同的进水需要不同种类的RO膜,RO膜包括由乙酸纤维酯制成,或是以聚硫胺与聚砜基质的混合薄层聚合物. 如果以原水水质及产水水质为基准,经过适当设计后,RO是将自来水纯化的最经济有效方法.RO同时也是试剂级纯水系统最好的前处理方法. 紫外线照射法紫外线照射法已广泛的使用在水处理上,低压水银灯所放射出来的254nm的紫外线是一种有效的杀菌方法,因为细菌中的DNA及蛋白质会吸收紫外线而导致死亡. 近来在UV灯制造技术方面的进步,已可制造同时产生185nm和254nm波长的紫外灯管,这种光波长组合可利用光氧化有机化合物,接着这种特殊灯泡,将纯水中的总有机碳浓度降低至5ppb以下

离子交换和RO的原理我想很容易找到或搜到。
适用范围：离子交换适用于水质较好、含盐量较低的水，RO适用于水质较差的水。具体选择需进行可行性和经济性的分析。

如果对水要求较高，可以在后边串联离子交换，可制备高纯水。