在超纯水机的水处理过程中,各种计量单位的使用是精密工艺的关键。今天,我们将详细解释超纯水处理中常用的计量单位。
首先,我们来看体积单位。1立方米等于1000升,1升等同于1000毫升,而1美制加仑约为3.785升。
接着,重量体积比是衡量溶液浓度的重要参数。每百万分之一浓度被称为1ppm,相当于1毫克每升;每十亿分之一浓度为1 ppb,即1微克每升;而每万亿分之一浓度则为1 ppt,表示每升水中含有1纳克的物质。
压力单位在工程与日常生活中常被提及,代表力的单位是牛顿/米平方(N/m2),即帕斯卡(Pa)。1帕斯卡等于1牛顿作用在1平方米面上的力。压力单位还有兆帕(MPa),1兆帕等于100万帕斯卡,以及千克力/平方厘米(Kgf/cm2),常用于表示液体压力,与帕斯卡之间的转换关系为1 Kgf/cm2约等于0.1兆帕或约等于14.5磅/平方英寸(PSI)。
电导率和比电阻是水纯度的表征单位,它们互为倒数。电导率反映了水中离子的多少,而比电阻则表示水的导电性,通常用微西门子每厘米(μS/cm)和兆欧姆每厘米(MΩ·cm)表示。在纯水中,电导率很低,一般用μS/cm表示,而超纯水的电阻值非常高,通常用MΩ表示。例如,1 mS/m等于10μS/cm,0.5μS/cm等于2MΩ·cm。
TDS值是水中溶解性固形物总含量的指标,用以测量水质,常用的测量工具是TDS笔。TDS值表示水中溶解的可溶性物质的总量,可以间接反映出水的纯度。一般情况下,TDS值约为电导率测试值的一半。
浊度是衡量水浑浊程度的指标,以度为单位。1度表示1升水中含有1毫克的二氧化硅(Si02)的浑浊程度。国标要求生活饮用水的浊度小于5度。
硬度是指水中溶解的钙镁等金属盐类物质的含量,主要指Ca2+和Mg2+离子的浓度。水的硬度分为暂时性硬度和永久性硬度,前者可以通过加热沉淀去除,而后者则不能通过煮沸去除。总硬度单位为德国硬度,表示每升水中含有10毫克氧化钙的含量。
最后,PH值表示水中H+浓度的负对数,反映了溶液的酸碱性。根据PH值,我们可以将水溶液分为强酸性、弱酸性、中性、弱碱性和强碱性,分别对应PH值小于5.0、5.0~6.4、6.5~8.0、8.1~10和大于10。
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概述 二十世纪九十年代进行超声空化降解水中的有害有机物的研究时,研究证明,超声降解水中有机物效果显著,从而引起很多学者的兴趣。超声作用于化学反应,主要来自超声空化现象,空化泡崩溃产生局部高温、高压和强烈的冲击波及射流,为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理化学环境。超声作用于水处理,是近年来声化学领域研究的新发展。
二、处理机理
(一)功率超声机理
(二)超声化学机理 (一)功率超声机理 当一定强度的超声波在媒质中传播时,会产生力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应。这些效应可归纳为下列三种基本作用: 1、机械作用 2、空化作用 3、热作用 1、机械作用 超声波是机械能量的传播形式,与波动过程有关,会产生线性效变的振动作用。超声波在液体中传播时,其同质点位移振幅虽然很小,但超声引起的质点加速度却非常大。若20KHz、1W/m2的超声波在水中传播,则其产生的声压幅值为173Kpa,这意味着声压幅值每秒种内要在正负173Kpa之间变化2万次,最大质点的加速度达144万米每二次方秒,大约为重力加速度的1500倍,这样激烈而快速变化的机械运动就是功率超声的机械振动效应。 2、空化作用 超声波在液体媒质中传播时,当声强达到一定的强度,液体中声场作用区域形成局部的暂时负压,使液体中的微气泡生长、澎胀至突然破裂,导致气泡周围的液体中产生强烈的激波,形成局部点的高温高压,空化泡崩溃时,在空化泡周围极小空间内产生5000K的瞬态高温和约50Mpa的高压,且温度冷却率达109K/s,并伴有强烈冲击波和时速达400Km的射流,就是超声空化效应。 气蚀 当叶轮进口低压区的压力PK小于或等于饱和蒸汽压Pva时,水就大量汽化,同时,原先溶解在水里的气体也自动逸出,出现“冷沸”现象,形成的气泡中充满蒸汽和逸出的气体。气泡随水流带入叶轮中压力升高的区域时,气泡突然被四周水压压破,水流因惯性以高速冲向气泡中心,在气泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象,其瞬间的局部压力,可以达到几十兆帕,此时,可以听到气泡冲破时炸裂的噪声,这种现象称为气穴现象。由这种现象得出的效应称为气蚀。 3、热作用 超声波在媒质中传播,其振动能量不断被媒质吸收转变为热能而使自身温度升高。声能不间断的吸收可引起媒质中的整体加热,边界外的局部加热和空化形成激波时,波前处的局部加热等,这就是功率超声的热作用。 (二)超声化学机理 1、超声催化 2、超声降解 1、超声催化 超声催化反应是一个新兴的研究领域。目前,有关反应模型、机理的研究尚很模糊,但众多的科研成果确认了催化反应的显著效果。其主要作用:一是高温高压条件有利于反应物裂解成自由基和二阶炭,形成更为活泼的物种。二是冲击波和微射流对固体表面有吸解和清洗作用。三是冲击波可破坏反应物结构,分散反应物系。四是超声空化导致金属品格的变形和内部应变区的形成,从而提高金属化学反应活性。超声条件下的反应速率比没有超声时增加了100000倍,且反应时间大大缩短。 2、超声降解 超声处理可以降解大分子,尤其是处理高分子量聚合物时,降解效果更为显著。超声降解源于超声的机械效应、空化效应和热效应。
三、相关工艺技术介绍 1、固液分离是超声处理的前提 2、过滤是污水处理中的必要条件 3、超声污水处理中水处理剂的作用 4、紫外线与超声波联天 1、固液分离是超声处理的前提 污水一般伴有悬浮污物或杂质,因此必须有收集装置,这种装置可以是污水池或污水槽,其中的大体积杂物和污物应与污水分离,当一些细小体积的悬浮物则可添加聚丙烯酰胺絮凝剂或无机絮凝剂。 阴、阳非离子型聚丙烯酰胺絮凝剂是一种水溶性的高分子聚合物或电解质。它能通过吸附污水中悬浮的固位粒子,使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚成大的絮凝物,从而加速悬浮液中粒子的沉降,有非常明显的加快溶液澄清,促进过滤等效果。若同时使用无机絮凝剂,则可显示出更大的效果。絮凝剂的添加量一般为0.011g/m3,在冷水中也能完全溶解。其主要作用是澄清净化作用、沉降促进作用、过滤促进作用、增稠(浓)作用,是废水、废液处理中的常用品。 2、过滤是污水处理中的必要条件 过滤的目的是将污水中含有小于等于20mg/L浓度的悬浮颗粒物、胶质颗粒物加以滤除。这里的过滤无须活性炭类精密昂贵的装置,普通机械过滤器完全