تستخدم عملية ترشيح المياه فائقة النقاء سلسلة من الطرق الفيزيائية والكيميائية لإزالة الشوائب مثل الجسيمات العالقة والغرويات والأيونات الذائبة والمواد العضوية والكائنات الدقيقة من المياه، مما يحقق معايير نقاء عالية للغاية. وتفي المياه النقية الناتجة بمتطلبات التصنيع الدقيق والهندسة الكيميائية المتطورة والطب الحيوي والتطبيقات الأخرى التي تتطلب مستويات منخفضة للغاية من الشوائب.
ما هو مستوى تنقية المياه فائقة النقاء المطلوب؟
المقاومة:
يتطلب الماء فائق النقاء عادةً مقاومة تبلغ 18.2 ميكرومتر مكعب (25 درجة مئوية). عند درجة الحرارة هذه، يكون تركيز الأيونات في الماء منخفضًا للغاية. وبالتالي، تقترب من مستوى الماء النقي نظريًا.
إجمالي الكربون العضوي (TOC):
تتطلب المياه فائقة النقاوة بشكل عام قيمة للكلوروكسيد الطولي أقل من 5 جزء في البليون (أقل من 1 جزء في البليون في بعض تطبيقات أشباه الموصلات).
محتوى الجسيمات:
يجب أن نتحكم في عدد الجسيمات ≥0.1 ميكرومتر إلى أقل من 10 لكل مليلتر. من أجل منع الجسيمات الصغيرة من الالتصاق بأسطح المكونات الدقيقة والتأثير على الأداء.
المحتوى الميكروبي:
يجب أن تكون المياه فائقة النقاء معقمة (إجمالي عدد المستعمرات أقل من 1 وحدة CFU/mL).
كيف يعمل تنقية المياه فائقة النقاء؟
يمكننا تقسيم عملية تنقية نظام التبادل الإلكتروني للبيانات الإلكترونية إلى خمس مراحل. تشمل المعالجة الأولية، والمعالجة الأولية بالتناضح العكسي، والمعالجة الثانوية بالتناضح العكسي، والمعالجة بالتناضح العكسي العميق، والمعالجة بالتناضح العكسي العميق، وضمان جودة المياه في المحطة.
1. مرحلة ما قبل المعالجة
أولاً، تتم معالجة المياه الخام بالتتابع من خلال مرشح متعدد الوسائط والكربون المنشط ومرشح الأمان. بعد ذلك، تتم إضافة مثبط للترسبات الكلسية (صلابة 8.5) أو منخفضًا جدًا (<5.5)، نحتاج إلى ضبط الأس الهيدروجيني إلى 6.5-7.5 لمطابقة نطاق التشغيل الأمثل للأس الهيدروجيني لغشاء التناضح العكسي.
تزيل هذه العملية المواد الصلبة العالقة، والغرويات، والكلور المتبقي، والصلابة (Ca²⁺، Mg²⁺)، وبعض المواد العضوية من المياه الخام. وهذا يمنع التحجيم أو التلوث أو تلف الأكسدة اللاحق لغشاء التناضح العكسي، مما يضمن التشغيل المستقر لنظام التناضح العكسي.
2. مرحلة المعالجة الأولية بالتناضح العكسي
ثانياً، تقوم مضخة عالية الضغط بضغط المياه المعالجة مسبقاً إلى 1.5-2.5 ميجا باسكال. وباستخدام غشاء التناضح العكسي عالي الكثافة والمقاوم للتلوث، يدفع الضغط جزيئات الماء عبر الغشاء لتكوين “الماء المنتج”. يتم الاحتفاظ بالأيونات الذائبة والمواد العضوية كمياه مركزة (20%-30%، والتي يمكن تصريفها أو إعادة تدويرها).
يدخل ماء المنتج إلى خزان عازل. وفي الوقت نفسه، يلزم المراقبة عبر الإنترنت للمقاومة (100-500 kΩ ・ سم)، والتوصيلية، ومعدل تحلية ≥97%. تؤدي المؤشرات غير الطبيعية (مثل انخفاض معدل تحلية المياه بسبب تلوث الغشاء) إلى إطلاق إنذار.
ويؤدي ذلك إلى إزالة 97% من الأيونات الذائبة والجزيئات العضوية الكبيرة وبعض الكائنات الحية الدقيقة من المياه المعالجة مسبقًا، مما يقلل بشكل كبير من حمل الشوائب في الماء.
3. مرحلة المعالجة الثانوية بالتناضح العكسي
ثالثًا، بسبب انخفاض ملوحة المياه المتخللة الأولية بشكل كبير. تزيد المضخة الثانوية ذات الضغط المرتفع من الضغط إلى 1.0-1.8 ميجا باسكال (أقل من
المياه المتخللة الأولية لمنع تلف الغشاء). يمكننا اختيار غشاء RO ذو كفاءة أعلى في تحلية المياه (مثل النوع منخفض القاذورات). يجب أن يكون للمياه المتخللة مقاومة ≥150 kΩ ・・・ 150 كيلو متر مكعب، وTOC <50 جزء في البليون والسيليكا <0.1 ملجم/لتر (لمنع تحجيم EDI). إذا تجاوز التوكسيد الكربوني الطولي الحدود المحددة، يمكننا إضافة وحدة أكسدة بالأشعة فوق البنفسجية 185 نانومتر قبل التناضح العكسي الثانوي.
يمكن إرجاع مركز التناضح العكسي الثانوي (بملوحة أعلى من المياه المتخللة الأولية ولكن أقل من المياه الخام) إلى تغذية التناضح العكسي الأولية لإعادة المعالجة. وبالتالي، تحقيق معدل استرداد إجمالي للمياه يبلغ 70%-80%.
وبعد هذه المعالجة، تفي المياه المعالجة تمامًا بمتطلبات جودة مياه التغذية للتبادل الإلكتروني للبيانات. ويبلغ المعدل الكلي لإزالة الأيونات ≥99.51 تيرابايت 3 تيرابايت (مقارنة بالمياه الخام)، وتبلغ مقاومة المياه المتخللة 150-1000 كيلو متر مكعب، مع وجود ＜ 50 جزء في البليون.
4. تحلية مياه البحر العميق EDI
بعد المعالجة بالتناضح العكسي الثانوي، يمر الماء من خلال وحدة EDI (تحتوي على غشاء ربط الأيونات والراتنج والأقطاب الكهربائية)، ونمرر تيار تيار مستمر (1-5 أمبير) من خلالها. وتنتقل الأيونات إلى غرفة التركيز لتفريغها. بعد ذلك، يتم التحكم في معدل تدفق المياه العذبة (1-3 لتر/دقيقة لكل وحدة) ويتم مراقبة مقاومة الماء المنتج.
تحقق هذه المعالجة المواصفات الأساسية للمياه الصناعية فائقة النقاء. مثل تلك التي تتطلبها صناعات أشباه الموصلات والصناعات الصيدلانية الحيوية. كفاءة إزالة الأيونات ≥99.9%، ومقاومة الماء المنتج 15-18 MΩ سم، وTOC <10 جزء في البليون ومحتوى السيليكا <0.01 ملجم/لتر.
5. ضمان جودة المياه في المحطات
في المحطة، نحتاج إلى استخدام غشاء الترشيح الدقيق 0.02-0.1 ميكرومتر أو غشاء الترشيح الفائق لاعتراض شظايا الراتنج والكائنات الدقيقة التي قد تسقط من وحدة EDI.
نحن بحاجة إلى تكييف التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية (UV) حسب التطبيق. على سبيل المثال، في الصناعات الصيدلانية الحيوية والصناعات الغذائية، تُستخدم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي 254 نانومتر لتدمير الحمض النووي الميكروبي. في بعض التطبيقات، يمكن إضافة الأشعة فوق البنفسجية 185 نانومتر لتقليل التركيز الجزيئي إلى ＜ 5 جزء في البليون. يمكن ملء صهاريج تخزين المياه فائقة النقاء في صناعة أشباه الموصلات بالنيتروجين عالي النقاء بدرجة نقاء ≥99.999% لعزل الهواء.
وأخيرًا، نقوم بتدوير الماء فائق النقاء عبر أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، وذلك لمنع ركود الماء وتكاثر الكائنات الدقيقة فيه، وللحد من امتصاص الشوائب.
تلبي هذه المعالجة متطلبات المياه القصوى للتطبيقات الصناعية المتطورة. وتتميز مياه المنتج النهائي بمقاومة تبلغ 18.2 ميكرومتر مكعب (25 درجة مئوية)، ومحتوى جسيمات <5 جزء في البليون ومحتوى جسيمات ≥0.1 ميكرومتر <1 جسيم/ملليتر، وهي معقمة.
أين يمكننا استخدام تنقية المياه فائقة النقاء؟
① صناعة أشباه الموصلات والإلكترونيات
أثناء عمليات تصنيع رقاقات أشباه الموصلات (مثل تنظيف الرقاقات والطباعة الليثوغرافية الضوئية والحفر)، يمكن أن تتسبب الأيونات والجسيمات والمواد العضوية في الماء في حدوث قصور في دوائر الرقاقة وتشويه الأنماط الليثوغرافية الضوئية.
يستخدم نظام تنقية المياه فائقة النقاء الخاص بنا عملية “RO + EDI + UV + UV + الترشيح الفائق الطرفي” لتوفير مياه مستقرة وعالية النقاء لإنتاج الرقائق.
②صناعة المستحضرات الصيدلانية الحيوية
يجب أن تفي المياه فائقة النقاء المستخدمة في إنتاج المستحضرات الصيدلانية وتنظيف الأجهزة الطبية بمتطلبات ممارسات التصنيع الجيدة (GMP): العقم، وخلوها من البيروجين (السموم الداخلية < 0.25 وحدة أوروبية/مل)، والسموم الداخلية < 0.25 وحدة أوروبية/مل)، والسموم الكلية ＜ 5 جزء في البليون.
يستخدم نظام الترشيح عملية “UF + RO + EDI + الترشيح المعقم الطرفي” لإزالة الكائنات الدقيقة والبيروجينات، مما يمنع التلوث الدوائي.
③صناعة الطاقة
يمكن أن تتسبب الشوائب الأيونية في مياه الغلايات المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية أو النووية في تكوين قشور على جدران الغلايات، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الحرارية وتآكل الأنابيب وحتى حدوث انفجارات.
يستخدم ترشيح المياه فائقة النقاء عملية “التناضح العكسي + التبادل الأيوني” لتقليل مقاومة مياه تغذية الغلايات إلى 5-10 ميكرومتر مكعب وعسر (يقاس بـ CaCO₃) أقل من 0.1 ملجم/لتر، مما يقلل من تكوين القشور ويطيل عمر المعدات.
④ صناعة الطاقة الجديدة
في إنتاج مواد كاثود بطاريات الليثيوم ورقاقات السيليكون الضوئية، يمكن أن تؤثر أيونات المعادن (مثل Na⁺ وK⁺) في الماء على سعة البطارية وكفاءة تحويل الوحدات الضوئية.
يجب أن تتحكم أنظمة ترشيح المياه فائقة النقاء في محتوى أيونات المعادن إلى أقل من 0.1 جزء في البليون. وباستخدام عملية “التناضح العكسي + التصفية بالتناضح العكسي + الراتنج المتكلس”، فإنها توفر مياه منخفضة النقاء لتخليق مواد الطاقة الجديدة.
ما هي مشاكل استخدام معدات المياه فائقة النقاء؟
الاستهلاك العالي للطاقة
تستهلك التكنولوجيات الأساسية مثل التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيئة كميات كبيرة من الكهرباء (على سبيل المثال، يتطلب التناضح العكسي ضغط تشغيل يتراوح بين 1-4 ميجا باسكال). وتتطلب بعض عمليات التبادل الأيوني التقليدية استخدامًا متكررًا لعوامل تجديد الأحماض والقلويات، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل وضغوط بيئية كبيرة.
ضعف القدرة على التكيف مع نوعية المياه المعقدة
تحتوي بعض المياه الخام الصناعية (مثل مياه الصرف الصحي عالية الملوحة ومياه الصرف الصحي التي تحتوي على معادن ثقيلة) على تركيبة معقدة، مما يجعل أنظمة الترشيح عرضة لتلوث الأغشية وتسمم الراتنج، مما يتطلب استبدال المواد الاستهلاكية بشكل متكرر.
ما هي الترقيات الموجودة في تنقية المياه فائقة النقاء؟
ترقيات التكنولوجيا الموفرة للطاقة
وباستخدام أغشية التناضح العكسي منخفضة الطاقة ووحدات EDI الجديدة (تقليل استهلاك الطاقة بأكثر من 301 تيرابايت 3 تيرابايت)، بالإضافة إلى أنظمة استعادة الحرارة المهدرة، فإننا نخفض استهلاك الطاقة.
المعدات المتكاملة
من خلال استهداف احتياجات العملاء الصغار ومتوسطي الحجم، نستخدم معدات المياه فائقة النقاء المعيارية (مثل الوحدات المتكاملة “المعالجة المسبقة + التناضح العكسي + التحويل الإلكتروني”) لتقصير دورات التركيب وتقليل التعقيد التشغيلي.
الخاتمة
تستخدم عملية تنقية المياه فائقة النقاء عملية تنقية متدرجة تجمع بين التناضح العكسي على مرحلتين والتبادل الإلكتروني للبيانات لتحويل المياه الخام العادية إلى مياه خام فائقة النقاء بأعلى درجة نقاء. ويوفر ذلك ضماناً أساسياً للمياه من أجل التطوير عالي الجودة للصناعات الرئيسية مثل أشباه الموصلات والمستحضرات الصيدلانية الحيوية والطاقة الجديدة.
تواجه حاليًا تحديات مثل ارتفاع استهلاك الطاقة وضعف القدرة على التكيف مع نوعية المياه المعقدة. تعمل صناعة معالجة المياه على الابتكار والارتقاء إلى حلول أكثر كفاءة وصديقة للبيئة. مساعدة الصناعة التحويلية العالمية على التحول نحو إنتاج دقيق ومنخفض الكربون.
إذا كانت لديك أسئلة أخرى حول نظام التبادل الإلكتروني للبيانات الإلكترونية، يمكنك دائمًا استشرنا.
