Lab Equipment
System Design
Water Purification System
สถิติผู้เข้าชม
ขณะนี้มีผู้เข้าใช้
4
ผู้เข้าชมในวันนี้
23
ผู้เข้าชมทั้งหมด
2,674,122
8 ธันวาคม 2567
อา
จ.
อ.
พ.
พฤ
ศ.
ส.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
ทั่วไป
น้ำ DI (Deionize Water) ,น้ำบริสุทธิ์สูง ( Ultrapure Water )
[12 ตุลาคม 2552 14:47 น.]จำนวนผู้เข้าชม 71978 คน
การกำจัดอิออน (Deionisation)
กำจัดอิออนด้วยเรซิอินทรีย์สังเคราะห์เพื่อกำจัด cations กับ anions ด้วยการแลกเปลี่ยนกับ hydrogen และ hydrogen
ions(อาจใช้ cations และ anions beds ที่แยกจากกันหรือ mixed bed) การทำให้น้ำสะอาดโดยการกำจัดอิออน
มีข้อควรพิจารณาอยู่หลายประการ
1. การกำจัดอิออนในน้ำดื่มสามารถทำได้โดยการแลกเปลี่ยนประจุ (ion exchange process) หลักการพื้นฐานคือ
* Cation exchange กำจัดประจุบวก
* Anion exchange กำจัดประจุลบ
2. กำจัดอิออนโลหะหรืออิออนบวก ทำได้โดยผ่านน้ำเข้าคอลัมน์ที่มี cationic resin อยู่ อนุภาคใน cationic resin จะเกิดพันธะอ่อน ๆ
กับ H+ และเกิดพันธะที่แข็งแรงกับ fixed anions (มักเป็น sulphonic (SO3) ซึ่งจับกับ cation ได้แรง) อิออนโลหะซึ่งมีประจุบวกทั้งหมด
ในน้ำจะแลกเปลี่ยนกับ H+ บนresin ดังนั้นน้ำที่ผ่านออกมาจึงไม่มีอิออนบวก ยกเว้น H+ ส่วนอิออนลบไม่เปลี่ยนแปลง น้ำที่ผ่านออก
จะเป็นกรดค่อนข้างมาก ดังสมการ
2 RcH + CaSO4 ------- > (Rc)2Ca + H2SO4
Rc คือ cationic resin
H+บน resin จะแลกกับ Ca++
Ca++ จะถูกจับไว้โดย resin H2SO4
3. ผ่านน้ำไปยังคอลัมน์ที่สองที่มี anionic resin อนุภาคใน anionic resin เกิดพันธะอ่อน ๆ กับ OH- น้ำที่ซึมผ่านจะถูกกำจัดประจุลบ
โดยแลกกับ OH- บน resin resin นี้แรงมากประกอบด้วย quaternary ammonium group คือ MeaN+ น้ำจากคอลัมน์แรกเป็นกรด (มี H+)
เมื่อน้ำผ่านคอลัมน์สองจะไม่มีอิออนลบ นอกจาก OH- ดังนั้น H+ และOH- ทำให้เกิดเป็นน้ำดังสมการ
2 RaOH + H2SO4 ----- > (Ra)2SO4 + 2 H2O
Ra คือ anions resin
OH- จะแลกกับ SO4 แล้วจะได้น้ำออกมา
4. ความแรงในการยึดจับของ resin มีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของประจุบนผิวของอิออน ค่าความแรง (ดูตารางในชีทนะจ๊ะ)
ตัวเลขมากแรงยึดเกาะยิ่งมาก
5.หาก resin สำหรับอิออนบวกเสื่อมลง อิออนบวกที่จับได้แรงกว่าจะแทนที่ เช่น Na+ มีแรงยึดเกาะน้อยสุดที่พบในธรรมชาติ
จะเป็นอิออนตัวแรกที่ถูกแทนที่ เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “sodium slip” พบว่าค่า conductivity ของน้ำเพิ่ม
สมบัติของน้ำที่ FDA ยอมรับคือ มีค่าการนำไฟฟ้าน้อยกว่า 4 megohm และค่า pH 5-7
ระบบแลกเปลี่ยนประจุจะกำจัด ionic species ทุกชนิดที่ปนเปื้อน เรียกขบวนการนี้ว่า “การกำจัดแร่ธาตุ”(demineralization)
Resin regeneratiom
เมื่อน้ำผ่าน column อย่างต่อเนื่อง จะทำให้ ions บน resin ที่เกิดการแลกเปลี่ยนลดลง resin จะเริ่มหมดสภาพ (exhaust)
เริ่มจากด้านที่น้ำเข้า จึงต้องทำการฟื้นสภาพ (regeneration)
Strong-acid cation resin (มี H+เกาะ) ฟื้นสภาพได้โดยการผ่านด้วยกรด
แก่ เช่น HCl ลงไปใน column จะทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ ได้ resin ที่ทำให้น้ำบริสุทธิ์ได้ Strong-acid anion resin ให้ผ่านเบสแก่ เช่น NaOH
ความถี่การฟื้นฟูขึ้นกับปริมาณเกลือในน้ำที่ป้อน การใช้คอลัมน์แลกเปลี่ยนอิออนเหมาะกับน้ำที่มีอิออนต่ำ
ไม่เหมาะกับน้ำที่มีปริมาณเกลือสูง เพราะต้นทุนสูงเนื่องจากต้องฟื้นฟูบ่อย
ปกติ resin มีลักษณะเป็น spherical beads เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4-0.8 mm เมื่อใช้ไปนาน ๆ จะแตกละเอียด
จึงต้องมีการเติม resin ประมาณปีละ 3-5% เมื่อประสิทธิภาพของ resin ลดลงจากการฟื้นฟูบ่อยมาก ควรเปลี่ยน resin
อายุใช้งานของ resin ขึ้นกับ – การบำรุงรักษา – สมบัติของน้ำเริ่มต้น
..............................................................................................................................................................................
ค่าคุณภาพน้ำและการใช้งานในห้องทดลอง
Resistivity
(MOhm-cm)
TOC
(ppb)
Bacteria
Endotoxins
(EU/mL)
Type I+
18.2
<5
<1
<0.03
Type I
>18
<10
<1
<0.03
Type II+
>10
<50
<10
NA
Type II
>1
<50
<100
NA
Type III
>0.05
<200
<1000
NA
การแบ่งชนิดของน้ำบริสุทธิ์ตามมาตรฐานของอเมริกา
American Society For Testing And Material (ASTM)
D1193-06 Standards Specification For Reagent Grade Water
Type I*
Type II**
Type III***
Type IV
Electical Conductivity max.
(us/cm. @25 C)
0.056
1
0.25
5.0
HElectrical Resistivity min.
(Mohm.cm @25 C)
18.0
1
4
0.2
PH @25 C
-
-
-
5.0-80
TOC max. (ug/l)
50
50
200
no limit
Sodium max. (ug/l)
1
5
10
50
Silica max. (ug/l)
3
3
500
nolimit
Chloride max. (ug/l)
1
5
10
50