Penyaringan air ultra murni menggunakan serangkaian metode fisik dan kimia untuk menghilangkan kotoran seperti partikel tersuspensi, koloid, ion terlarut, bahan organik, dan mikroorganisme dari air, sehingga mencapai standar kemurnian yang sangat tinggi. Air murni yang dihasilkan memenuhi persyaratan manufaktur presisi, teknik kimia kelas atas, biomedis, dan aplikasi lain yang membutuhkan tingkat pengotor yang sangat rendah.
Tingkat penyaringan air ultra murni apa yang diperlukan?
Resistivitas:
Air yang sangat murni biasanya memerlukan resistivitas 18,2 MΩ-cm (25°C). Pada suhu ini, konsentrasi ion dalam air sangat rendah. Dengan demikian, mendekati tingkat air murni secara teoretis.
Total Karbon Organik (TOC):
Air ultra murni umumnya membutuhkan nilai TOC di bawah 5 ppb (kurang dari 1 ppb pada beberapa aplikasi semikonduktor).
Kandungan Partikel:
Kita harus mengontrol jumlah partikel ≥0,1 μm hingga kurang dari 10 per mililiter. Untuk mencegah partikel kecil melekat pada permukaan komponen presisi dan memengaruhi performa.
Kandungan Mikroba:
Air yang sangat murni harus steril (jumlah koloni total <1 CFU/mL).
Bagaimana cara kerja penyaringan air ultra murni?
Kita dapat membagi proses pemurnian menjadi Sistem EDI menjadi lima tahap. Termasuk pretreatment, pengolahan reverse osmosis primer, pengolahan reverse osmosis sekunder, pengolahan EDI dalam dan jaminan kualitas air terminal.
1. Tahap persiapan
Pertama, air baku diolah secara berurutan melalui multi-media, karbon aktif, dan filter pengaman. Selanjutnya, penghambat kerak (kesadahan 8,5) atau terlalu rendah (<5,5), kita perlu menyesuaikan pH menjadi 6,5-7,5 agar sesuai dengan kisaran pH operasi optimal membran RO.
Proses ini menghilangkan padatan tersuspensi, koloid, sisa klorin, kesadahan (Ca²⁺, Mg²⁺), dan beberapa bahan organik dari air baku. Ini mencegah penskalaan, kontaminasi, atau kerusakan oksidasi selanjutnya pada membran RO, memastikan operasi sistem RO yang stabil.
2. Tahap perawatan osmosis balik primer
Kedua, pompa bertekanan tinggi memberi tekanan pada air yang telah diolah sebelumnya hingga 1,5-2,5 MPa. Dengan menggunakan membran RO yang berdensitas tinggi dan tahan terhadap pengotoran, tekanan memaksa molekul air melalui membran untuk membentuk “air produk”. Ion terlarut dan bahan organik dipertahankan sebagai air pekat (20%-30%, yang dapat dibuang atau didaur ulang).
Air produk masuk ke dalam tangki penyangga. Sementara itu, pemantauan resistivitas (100-500 kΩ・cm), konduktivitas, dan laju desalinasi ≥97% secara online diperlukan. Indikator yang tidak normal (seperti berkurangnya laju desalinasi karena pengotoran membran) memicu alarm.
Hal ini menghilangkan 97% ion terlarut, molekul organik besar, dan beberapa mikroorganisme dari air yang telah diolah sebelumnya, secara signifikan mengurangi beban pengotor di dalam air.
3. Tahap perawatan reverse osmosis sekunder
Ketiga, karena salinitas air rembesan primer telah menurun secara signifikan. Pompa tekanan tinggi sekunder meningkatkan tekanan menjadi 1,0-1,8 MPa (lebih rendah dari
air meresap utama untuk mencegah kerusakan membran). Kita dapat memilih membran RO dengan efisiensi desalinasi yang lebih tinggi (seperti jenis pengotoran rendah). Air permeat harus memiliki resistivitas ≥150 kΩ・cm, TOC <50 ppb, dan silika <0,1 mg / L (untuk mencegah penskalaan EDI). Jika TOC melebihi batas yang ditentukan, kita dapat menambahkan unit oksidasi UV 185nm sebelum RO sekunder.
Konsentrat RO sekunder (dengan salinitas yang lebih tinggi daripada air permeat primer tetapi lebih rendah dari air baku) dapat dikembalikan ke umpan RO primer untuk pengolahan ulang. Oleh karena itu, capailah tingkat pemulihan air secara keseluruhan sebesar 70%-80%.
Setelah pengolahan ini, air yang diolah sepenuhnya memenuhi persyaratan kualitas air umpan untuk EDI. Tingkat penyisihan ion total adalah ≥99.5% (dibandingkan dengan air baku), dan resistivitas air permeat adalah 150-1000 kΩ・cm, dengan TOC <50 ppb.
4. Desalinasi EDI dalam
Setelah pengolahan reverse osmosis sekunder, air melewati modul EDI (yang berisi membran pengikat ion, resin, dan elektroda), dan kami mengalirkan arus DC (1-5 A) melaluinya. Ion-ion bermigrasi ke ruang konsentrat untuk dibuang. Selanjutnya, laju aliran air tawar dikontrol (1-3 L/menit per modul) dan resistivitas air produk dimonitor.
Perawatan ini mencapai spesifikasi inti untuk air ultra murni industri. Seperti yang dibutuhkan oleh industri semikonduktor dan biofarmasi. Efisiensi penghilangan ion ≥99,9%, resistivitas air produk 15-18 MΩ cm, TOC <10 ppb, dan kandungan silika <0,01 mg/L.
5. Memastikan kualitas air terminal
Pada terminal, kita perlu menggunakan membran mikrofiltrasi 0,02-0,1μm atau membran ultrafiltrasi untuk mencegat fragmen resin dan mikroorganisme yang mungkin jatuh dari modul EDI.
Kita perlu menyesuaikan sterilisasi ultraviolet (UV) dengan aplikasinya. Sebagai contoh, dalam industri biofarmasi dan makanan, lampu UV dengan panjang gelombang 254nm digunakan untuk menghancurkan DNA mikroba. Dalam beberapa aplikasi, UV 185nm dapat ditambahkan untuk mengurangi TOC hingga <5 ppb. Tangki penyimpanan air ultra murni dalam industri semikonduktor dapat diisi dengan nitrogen dengan kemurnian tinggi dengan kemurnian ≥99.999% untuk mengisolasi udara.
Terakhir, kami mengedarkan air yang sangat murni melalui pipa baja tahan karat 316L. Sehingga dapat mencegah genangan air dari perkembangbiakan mikroorganisme dan mengurangi adsorpsi pengotor.
Pengolahan ini memenuhi persyaratan air yang ekstrem untuk aplikasi industri kelas atas. Air produk terminal memiliki resistivitas 18,2 MΩ・cm (25°C), TOC <5 ppb, kandungan partikel ≥0,1 μm <1 partikel/mL, dan steril.
Di mana kita dapat menggunakan penyaringan air ultra murni?
(1)Industri semikonduktor dan elektronik
Selama proses pembuatan chip semikonduktor (seperti pembersihan wafer, fotolitografi, dan etsa), ion, partikel, dan bahan organik di dalam air dapat menyebabkan sirkuit chip menjadi pendek dan mendistorsi pola fotolitografi.
Sistem penyaringan air ultra murni kami menggunakan proses gabungan “RO + EDI + UV + ultrafiltrasi terminal” untuk menyediakan air dengan kemurnian tinggi yang stabil untuk produksi chip.
Industri Biofarmasi
Air ultra murni yang digunakan dalam produksi farmasi dan pembersihan perangkat medis harus memenuhi persyaratan Praktik Manufaktur yang Baik (GMP): steril, bebas pirogen (endotoksin < 0,25 EU/mL), dan TOC < 5 ppb.
Sistem filtrasi menggunakan proses “UF + RO + EDI + filtrasi sterilisasi terminal” untuk menghilangkan mikroorganisme dan pirogen, mencegah kontaminasi farmasi.
③ Industri Ketenagalistrikan
Kotoran ionik dalam air ketel yang digunakan di pembangkit listrik tenaga panas atau nuklir dapat menyebabkan terbentuknya kerak pada dinding ketel, yang menyebabkan berkurangnya efisiensi termal, korosi pipa, dan bahkan ledakan.
Penyaringan air ultra murni menggunakan proses “RO + pertukaran ion” untuk mengurangi resistivitas air umpan boiler hingga 5-10 MΩ・cm dan kekerasan (diukur sebagai CaCO₃) kurang dari 0,1 mg/L, sehingga mengurangi pembentukan kerak dan memperpanjang usia peralatan.
④Industri Energi Baru
Dalam produksi bahan katoda baterai lithium dan wafer silikon fotovoltaik, ion logam (seperti Na⁺ dan K⁺) dalam air dapat memengaruhi kapasitas baterai dan efisiensi konversi modul fotovoltaik.
Sistem penyaringan air ultra murni harus mengontrol kandungan ion logam hingga kurang dari 0,1 ppb. Dengan menggunakan proses “RO + EDI + resin chelating”, sistem ini menyediakan air dengan tingkat pengotor yang rendah untuk sintesis bahan energi baru.
Apa saja masalah yang dihadapi dengan menggunakan peralatan air ultra murni?
Konsumsi Energi Tinggi
Teknologi inti seperti reverse osmosis dan EDI mengkonsumsi listrik dalam jumlah yang signifikan (misalnya, RO membutuhkan tekanan operasi 1-4 MPa). Beberapa proses pertukaran ion tradisional memerlukan penggunaan agen regenerasi asam dan alkali yang sering, menghasilkan biaya operasi yang tinggi dan tekanan lingkungan yang signifikan.
Kemampuan Adaptasi yang Buruk terhadap Kualitas Air yang Kompleks
Beberapa air baku industri (misalnya, air limbah berkadar garam tinggi dan air limbah yang mengandung logam berat) memiliki komposisi yang kompleks, sehingga sistem penyaringan rentan terhadap pengotoran membran dan keracunan resin, sehingga memerlukan penggantian bahan habis pakai yang sering.
Peningkatan apa saja yang tersedia dalam penyaringan air ultra murni?
Peningkatan teknologi hemat energi
Dengan menggunakan membran RO berenergi rendah dan modul EDI baru (mengurangi konsumsi energi lebih dari 30%), dikombinasikan dengan sistem pemulihan panas limbah, kami mengurangi konsumsi energi.
Peralatan terintegrasi
Menargetkan kebutuhan pelanggan kecil dan menengah, kami menggunakan peralatan air ultra murni modular (seperti unit terintegrasi “pretreatment + RO + EDI”) untuk memperpendek siklus instalasi dan mengurangi kompleksitas operasional.
Kesimpulan
Penyaringan air ultra murni menggunakan proses pemurnian berjenjang yang menggabungkan reverse osmosis dua tahap dan EDI untuk mengubah air mentah biasa menjadi air ultra murni dengan kemurnian tertinggi. Hal ini memberikan jaminan air inti untuk pengembangan industri utama yang berkualitas tinggi seperti semikonduktor, biofarmasi, dan energi baru.
Saat ini, dihadapkan pada tantangan seperti konsumsi energi yang tinggi dan kemampuan beradaptasi yang buruk terhadap kualitas air yang kompleks. Industri pengolahan air berinovasi dan meningkatkan ke solusi yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Membantu transisi industri manufaktur global menuju produksi presisi dan rendah karbon.
Jika Anda memiliki Sistem air EDI pertanyaan, Anda selalu dapat berkonsultasi dengan kami.
