معالجة المياه فائقة النقاء

معالجة المياه فائقة النقاء (UPW) هي عملية متطورة مصممة لإنتاج مياه بمستويات منخفضة للغاية من الشوائب، مما يجعلها مناسبة لأكثر التطبيقات الصناعية والعلمية والطبية حساسية. تحقق أنظمة UPW نقاءً لا مثيل له للمياه عن طريق إزالة المواد الصلبة الذائبة والمركبات العضوية والميكروبات وحتى الملوثات الأيونية النزرة. وتعتمد صناعات مثل أشباه الموصلات والمستحضرات الصيدلانية وتوليد الطاقة على أنظمة UPW لضمان التميز التشغيلي وتلبية معايير الجودة الصارمة.

مع تنامي الطلب على تقنيات أعلى دقة وأنظف، تستمر أنظمة معالجة المياه فائقة النقاء في التطور، حيث تدمج تقنيات التنقية المتقدمة والأتمتة. لا تفي هذه الأنظمة بالمعايير الدولية لنقاء المياه فحسب، بل تتجاوزها في كثير من الأحيان، مما يدعم الابتكار والكفاءة في العمليات الحيوية.

تطبيقات معالجة المياه فائقة النقاء

1. تصنيع أشباه الموصلات: يضمن مياه فائقة النظافة لغسل الرقاقات والحفر والعمليات الدقيقة الأخرى.
2. صناعة الأدوية: يوفر مياه معقمة وخالية من الملوثات لتركيبات الأدوية والمحاليل القابلة للحقن.
3. توليد الطاقة: إنتاج مياه عالية النقاء لتغذية الغلايات لتقليل التقشر والتآكل.
4. المختبرات: توفير المياه للأدوات التحليلية والتجارب البحثية، مما يضمن الدقة والموثوقية.
5. التطبيقات الطبية: تُستخدم في آلات غسيل الكلى وعمليات التعقيم وتنظيف الأجهزة الطبية.
6. الأغذية والمشروبات: يوفر مياه عالية النقاء لعمليات الإنتاج الحساسة، بما في ذلك المياه المعبأة في زجاجات وتصنيع حليب الأطفال.

مزايا معالجة المياه فائقة النقاء

• نقاء لا مثيل له: توفر المياه بمستويات توصيل منخفضة تصل إلى 0.055 ميكرو ثانية/سم مما يلبي أكثر المعايير صرامة.
• الموثوقية التشغيلية: يمنع التقشر والتآكل والتلوث في الأنظمة الحساسة.
• الامتثال: يضمن الالتزام بمعايير الجودة العالمية مثل ASTM وISO وUSP.
• الكفاءة: يقلل من وقت التعطل ويعزز الإنتاجية في البيئات الصناعية والبحثية.
• المسؤولية البيئية: تقلل الأنظمة المتقدمة من إهدار المياه والطاقة، مما يدعم الممارسات المستدامة.

التطورات التكنولوجية في مجال معالجة المياه فائقة النقاء

1. أنظمة متكاملة: تجمع التصاميم المعيارية بين مراحل معالجة متعددة، مما يحسن الأداء ويقلل من البصمة.
2. المراقبة الذكية: تعمل أجهزة الاستشعار في الوقت الحقيقي وتكامل إنترنت الأشياء على تتبع جودة المياه وأداء النظام.
3. تقنيات موفرة للطاقة: تعمل الأغشية منخفضة الطاقة والعمليات المتجددة على تقليل التكاليف التشغيلية.
4. الأتمتة والتحكم: تضمن أنظمة التحكم المتقدمة اتساق الجودة وتبسيط العمليات.

التحديات والحلول في مجال معالجة المياه فائقة النقاء

• التحجيم والقاذورات: تمنع المعالجة المسبقة والصيانة المنتظمة مشاكل الترسب في الأغشية والراتنجات.
• نمو الميكروبات: يقلل التطهير بالأشعة فوق البنفسجية والتنظيف الدوري من مخاطر الأغشية الحيوية الرقيقة.
• تكاليف أولية عالية: تقلل الأنظمة المعيارية والقابلة للتطوير من الاستثمار الأولي للمنشآت الأصغر حجماً.

الأسئلة الشائعة حول معالجة المياه فائقة النقاء

ما الذي يحدد المياه فائقة النقاء؟

مياه ذات تلوث أيوني وعضوي وجسيمي منخفض للغاية، وغالبًا ما تتجاوز مقاومتها 18 ميكرومتر مكعب.

كيف يتم استخدام المياه فائقة النقاء في أشباه الموصلات؟

ينظف الرقائق والأدوات، مما يضمن عدم تداخل الشوائب مع دقة التصنيع.

ما هي الصيانة المطلوبة لأنظمة UPW؟

يعد التنظيف المنتظم للأغشية وتجديد الراتنج وفحص النظام ضروري للحفاظ على الأداء.

هل يمكن إعادة تدوير المياه فائقة النقاء؟

نعم، تمكّن تقنيات إعادة التدوير المتقدمة من إعادة استخدام المياه العادمة المستعملة، مما يقلل من استهلاك المياه والهدر.

ما هي معايير جودة UPW؟

يجب أن تفي UPW بمعايير مثل ASTM D5127 وISO 3696 وUSP لصناعات محددة.

حول معالجة المياه فائقة النقاء

مياه فائقة النقاء الماء فائق النقاء (UPW) هو ماء خالٍ تمامًا تقريبًا من جميع الشوائب ويحتوي نظرياً على أيونات H+ و OH- فقط في حالة توازن مع مع جزيئات H2O. ولهذا السبب، فإن التوصيلية الكهربائية للماء فائق النقاء عند 25 درجة مئوية هي 0.055 ميكرو ثانية/سم تقريبًا (المقاومة 18.2 ميكرو متر مكعب). ولا يحتوي على مستويات قابلة للقياس من الأنيونات أو الكاتيونات أو المواد العضوية أو أو الكائنات الحية الدقيقة. وبفضل هذا المستوى الشديد من النقاء، فإن الماء فائق النقاء الماء فائق النقاء مكونًا لا غنى عنه في العديد من التطبيقات الحساسة، بدءًا من التحليل المختبري إلى إنتاج أشباه الموصلات. ومع ذلك، وللسبب نفسه السبب نفسه، نظرًا لأنه لا يحتوي على معادن مذابة، فهو "جائع"للغاية مذيب ويعمل بنشاط على إذابة الأيونات من الأسطح التي يتلامس معها ويمكنه حتى استخلاص الشوارد من جسم الإنسان، مما يجعله غير آمن للاستهلاك كمياه للشرب.

المياه فائقة النقاء للمياه فائقة النقاء أهمية صناعية كبيرة. خاصة في صناعة الإلكترونيات/أشباه الموصلات , تعتمد المياه فائقة النقاء على المياه فائقة النقاء لتشغيل الدوائر في إنتاج الرقائق الدقيقة. نظرًا لأن أصغر أيون أو أو تلوث الجسيمات يمكن أن يتسبب في حدوث أعطال في الدوائر الإلكترونية, يجب أن تكون مياه الشطف المستخدمة في عمليات الإنتاج فائقة النقاء. في في في قطاعيالأدوية والتكنولوجيا الحيوية , المياه فائقة النقاء مطلوبة أيضًا لتحضير محاليل الحقن المحاليل وتنظيف المعدات، ويجب ألا تحتوي على البيروجينات (السموم الداخلية) والكائنات الحية الدقيقة. في محطات محطات الطاقة و وقطاع قطاعالطاقة , من الضروري أن تكون المياه المغذية للغلايات البخارية عالية الضغط نقيًا للغاية لمنع التآكل وتكوين الرواسب. بالإضافة إلى ذلك بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم المياه فائقة النقاء في مجالات مثل الأغذية إنتاج الأغذية والمشروبات والأبحاث المختبرات ضمان جودة المنتج وحساسية التحليل. في هذا التقرير عمليات إنتاج المياه فائقة النقاء وخطوات مراقبة الجودة ذات الصلة من جميع الجوانب؛ وستتم مناقشة طرق القياس والقيم المثالية وستتم مناقشة القيم المثالية للمعايير، وسيتم تقييم التطبيقات في سيتم تقييم التطبيقات في مختلف القطاعات والاتجاهات المستقبلية.

فائق النقاء عملية إنتاج المياه فائقة النقاء

بما أنه من غير الممكن الحصول على مياه فائقة النقاء باستخدام واحدة للتنقية، يتم تنقية المياه الخام من جميع الشوائب غير المرغوب فيها غير المرغوب فيها عن طريق تمريرها عبر سلسلة من خطوات التنقية المتتالية متتالية. وبوجه عام، تخضع مياه المصدر أولاً للترشيح المسبق وخطوات التكييف، ثم يتم نزع الأيونات باستخدام غشاء مضغوط ووحدات الترشيح الغشائي المضغوط ونزع الأيونات. في المراحل النهائية، يتم تطبيق عمليات يتم تطبيق عمليات متقدمة لإزالة الشوائب العضوية والميكروبيولوجية العضوية والميكروبيولوجية. يشتمل نظام المياه فائقة النقاء النموذجي على عملية متعددة المراحل مثل الترشيح , التناضح العكسي التناضح العكسي, التبادل الأيوني أو التبادل الأيوني أو التأين الكهربائي , الأشعة فوق البنفسجية الأكسدة/التطهير بالأشعة فوق البنفسجية (UV) , إزالة الغازات , والترشيح الفائق . فيما يلي شرح للخطوات الرئيسية في هذه العملية ووظيفة كل منها أدناه:

المعالجة المسبقة

المياه الخام يتم تنقية المياه الخام (المياه الرئيسية أو مصدر مشابه) أولاً من المواد الصلبة العالقة والرواسب والكلور الحر. لهذا الغرض, عادة ما يتم الاحتفاظ بالجسيمات في الماء باستخدام الرمل أو مرشحات متعددة الوسائط . بعد ذلك، يتم التخلص من الكلور والمطهرات المؤكسدة مثل الكلورامين و يتم امتصاص سلائف المواد العضوية في الماء عن طريق المرور من خلال مرشح الكربون النشط. إزالة الكلور أمر بالغ الأهمية في منع الخطوات الغشائية اللاحقة (خاصة التناضح العكسي) من التلف بسبب الكلور. اعتمادًا على مستوى عسر الماء الخام، فإن تليين الماء (تليين الماء التليين باستخدام راتنجات التبادل الأيوني) يمكن أيضًا إضافتها إلى مرحلة ما قبل المعالجة لتقليل خطر التحجيم (تراكم الحجر الجيري) في أغشية التناضح العكسي. في الواقع، في قسم المعالجة المسبقة في محطة مياه فائقة النقاء على نطاق واسع، يتم تمرير المياه عادة ما يتم تمرير المياه من خلال مرشح مزدوج الطبقة (متعدد الوسائط)، ثم ثم من خلال مرشح الكربون النشط وأخيرًا من خلال وحدة تليين وحدة تليين كاتيوني؛ وبهذه الطريقة، يتم التخلص من الرواسب والعسر الذي قد يسد أغشية التناضح العكسي. على الرغم من أن المعالجة المسبقة قد قد تتضمن خطوات مختلفة اعتمادًا على جودة مياه المصدر, إلا أن الغرض الرئيسي هو تقليل الحمل وإطالة عمر وحدات المعالجة المتقدمة وحدات المعالجة المتقدمة.

التناضح العكسي التناضح العكسي (RO)

ماء معالج مسبقاً المعالجة مسبقًا إلى أغشية التناضح العكسي تحت ضغط عالٍ . التناضح العكسي هو عملية تزيل معظم الأملاح المذابة الأملاح الذائبة والمواد العضوية والجسيمات عن طريق تمرير الماء من خلال غشاء شبه نافذ. خلال هذه المرحلة، تمر جزيئات الماء من خلال الغشاء بينما تتم إزالة الأيونات المذابة والشوائب الأخرى كتيار مركز. في حين أن نظام التناضح العكسي أحادي المرحلة عادةً ما يزيل نظام التناضح العكسي أحادي المرحلة 95-99% من الأيونات الذائبة, غالبًا ما تُستخدم أنظمة التناضح العكسي على مرحلتين (تمرير مزدوج) للحصول على مياه فائقة النقاء مياه فائقة النقاء. مع وحدة التناضح العكسي ذات المرحلة الثانية، يتم إزالة جميع الأيونات والكربون العضوي تقريبًا, والمواد الغروية في الماء يمكن إزالتها من الماء بنسبة 99-99.99%. على سبيل المثال، في أحد التطبيقات، يمكن أن تكون موصلية المياه الماء بعد التناضح العكسي مزدوج المرحلة إلى أقل من 1 ميكرو ثانية/سم, وغالبًا حتى 0.1 ميكرو ثانية/سم. عادة ما يتم أخذ نفايات التناضح العكسي السائلة إلى خزان وسيط حيث يتم تخزين المياه لتوفير كل من مادة تغذية مستمرة وتدفق متوازن للعمليات النهائية.

نزع الأيونات (التبادل الأيوني)

على الرغم من أن فإن توصيلية المياه الخارجة من التناضح العكسي تكون تنخفض بشكل كبير، من أجل الوصول إلى المستويات المحددة كمياه فائقة النقاء (18 ميكرومتر مكعب)، يجب أيضًا إزالة آثار الأيونات الموجودة في الماء. كطريقة كلاسيكية، تعمل أعمدة الراتنج المختلطة السرير التي تعمل على مبدأ التبادل الأيوني تستخدم. تتكون هذه العملية من أعمدة حيث يتم استخدام راتنجات التبادل الحمضي القوي راتنج التبادل الكاتيون الحمضي القوي وراتنج التبادل الأنيوني القاعدي القوي معًا. بينما المياه منخفضة التوصيل القادمة من وحدة التناضح العكسي يتم تمريرها من خلال وحدة التبادل الأيوني المختلط المختلط المختلط، فإن الأيونات الموجبة المتبقية في الماء (مثل Na+, Ca2+) يتم الاحتفاظ بها بواسطة راتنج الكاتيون واستبدالها بأيونات H+; بينما يتم الاحتفاظ بالأيونات السالبة (مثل Cl- وSO42-) بواسطة راتنج الأنيون واستبدالها ب OH-. وبهذه الطريقة، يتحد H+ و OH- لتكوين الماء وتبقى الشوائب الأيونية في الماء في الراتنجات. من أجل لتحقيق درجة نقاء عالية، عادةً ما يتم استخدام أكثر من عمود واحد مختلط السرير في سلسلة أو يتم تحقيق الأداء الكامل من خلال التجديد الدوري الخارجي التجديد الخارجي الدوري. باستخدام طريقة التبادل الأيوني، تكون الموصلية قريبة جدًا من من حد التوصيل النظري للماء، حوالي 0.055 ميكرو ثانية/سم تحقيقها. ومع ذلك، تتطلب هذه الطريقة تجديد الراتنجات بمواد كيميائية مثل الحمض والمواد الكاوية عندما تمتلئ سعتها. عملية التجديد الكيميائي عملية شاقة ومضرة بالبيئة غير مواتية من الناحية البيئية، لأنها تتطلب عمالة وتحييد النفايات. لهذا السبب، يتم اليوم استبدال وحدات التبادل الأيوني الكلاسيكية إلى حد كبير استبدالها بوحدات التأين الكهربائي التي تعمل باستمرار (أو في في بعض الأنظمة، يتم استخدام كلتا التقنيتين معًا لتوفير أقصى قدر من النقاء النقاء والمرونة التشغيلية القصوى).

التأين الكهربي (EDI)

التأين الكهربي وهي إحدى إحدى خطوات المعالجة المتقدمة، وهي عملية تجمع بين تقنيات التبادل الأيوني بين تقنيات التبادل الأيوني والغسيل الكهربائي لإزالة الأيونات باستمرار من الماء باستمرار بمساعدة مجال كهربائي. تتكون وحدات EDI من خلايا مملوءة براتنج التبادل الأيوني المختلط وراتنج التبادل الأيوني الانتقائي وأغشية انتقائية منفذة للأيونات مجاورة لهذه الخلايا. يتم تطبيق التيار المباشر على الماء الذي يمر عبر طبقة الراتنج، مما يسحب الأنيونات نحو الأنود والكاتيونات نحو المهبط. عندما تغادر الأيونات من قاع الراتنج، فإنها تمر عبر الغشاء إلى غرفة التدفق المركَّز المجاورة غرفة التدفق المركزة المجاورة، وبالتالي يتم إزالتها من المنتج الماء. نظرًا لأن الراتنج يتجدد باستمرار بالكهرباء في في هذه العملية، ليست هناك حاجة إلى مُجدِّد كيميائي كما هو الحال في التقليدية. وعادة ما يتم دمج EDI في مخرج التناضح العكسي وتنتج مياهًا ذات جودة مكافئة لجودة المياه المختلطة من القاع المختلط. يمكن لنظام EDI جيد التصميم أن يقلل من الشوائب الأيونية إلى <0.1 ميكروسكال/سم مستويات التوصيل وحتى الأنواع المتأينة الضعيفة مثل السيليكا إلى مستويات جزء في البليون. ميزة أخرى لوحدات EDI هي أنها يمكن أن تعمل بشكل مستمر ولا يوجد تذبذب في جودة المياه خلال أوقات التوقف أو التجديد. وهذا يضمن توفير مياه عالية النقاء باستمرار، مع القضاء على الاستهلاك المتكرر للمواد الكيميائية وتوليد النفايات. تقنية EDI منتشرة على نطاق واسع في إنتاج المياه عالية النقاء منذ الثمانينيات، وقد حلت محل المبادلات الأيونية التقليدية في العديد من التطبيقات اليوم.

نظام نظام متكامل لمعالجة المياه فائقة النقاوة يتكون من وحدات التناضح العكسي ووحدات EDI. أغشية التناضح العكسي في أسطوانية من الفولاذ المقاوم للصدأ على اليسار، ووحدات التأين الكهربائي المستمر و ولوحة تحكم على اليمين. يمكن لهذه الأنواع من الأنظمة المدمجة إنتاج المياه بشكل مستمر بمقاومة 18 MΩ سم عن طريق بتمرير مياه التغذية بالتتابع من خلال التناضح العكسي والتبادل الكهربائي دون الحاجة إلى للتجديد الكيميائي.

الأشعة فوق البنفسجية الأكسدة والتطهير بالأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية (UV) لتنقية المياه من الكائنات الحية الدقيقة وبقايا العضوية المتبقية. تستخدم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي 254 نانومتر تستخدم بشكل عام لأغراض التطهير في أنظمة المياه فائقة النقاء; تعطل هذه الأشعة فوق البنفسجية تراكيب الحمض النووي للبكتيريا وغيرها من والكائنات الدقيقة الأخرى ويمنع تكاثرها. بالإضافة إلى ذلك، فإن مصابيح الأشعة فوق البنفسجية 185 نانومتر بالأشعة فوق البنفسجية تُستخدم أيضًا بشكل شائع لتقليل مستويات الكربون العضوي الكلي (TOC) . تخلق فوتونات الأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة الأعلى عند الطول الموجي 185 نانومتر الأوزون في الماء، وتنتج جذور الهيدروكسيل، وتؤكسد الجزيئات العضوية في الماء وتحويلها إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. وبالتالي، يمكن خفض محتوى الكربون العضوي في الماء إلى مستويات جزء من البليون. في العديد من أنظمة المياه فائقة النقاء، يتم تخضع المياه للأوزون أو الأكسدة باستخدام الأشعة فوق البنفسجية 185 نانومتر، يليها كل من التطهير وإزالة الأوزون بالأشعة فوق البنفسجية 254 نانومتر. على سبيل المثال، عن طريق بإضافة خزان تفاعل بالأوزون والأشعة فوق البنفسجية بعد التناضح العكسي على مرحلتين يمكن تطبيق خطوة يتم فيها أكسدة المواد العضوية المتبقية في الماء الأكسدة وقتل الكائنات الحية الدقيقة. بعد هذه الخطوة، يتم تكسير الأوزون الزائد الأوزون الزائد في الماء بواسطة الأشعة فوق البنفسجية الثانية والأيونات الزائدة يتم الاحتفاظ بالأيونات الزائدة في المرحلة التالية من الراتنج/مؤشر الأوزون الإلكتروني. وبفضل خطوات الأشعة فوق البنفسجية هذه, يتم تقليل قيمة TOC للمياه فائقة النقاء إلى مستويات منخفضة جدًا من 5-10 جزء في البليون ويقل خطر التلوث البيولوجي إلى أدنى حد.

إزالة الغازات

يمكن أن تؤثر الغازات في الماء يمكن أن تؤثر الغازات الذائبة في الماء على كل من قيمة التوصيلية في أنظمة المياه فائقة النقاء وغير مرغوب فيها من حيث التآكل و والنمو الميكروبيولوجي. وثاني أكسيد الكربون (CO2) والأكسجين (O2) هما غازان مهمان في هذا الصدد. عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الماء، فإنه يشكل حمض الكربونيك، مما يزيد من توصيل الماء و ويقلل من درجة الحموضة؛ ويمكنه أيضًا أن يستهلك قدرة راتنجات الأنيون. يمكن أن يسرع O2 من تكوين الأغشية الحيوية الرقيقة في أنظمة المياه النقية ويؤدي إلى التآكل في بعض الأنظمة ذات درجات الحرارة العالية (على سبيل المثال في محطات الطاقة). لهذا السبب، فإن وحدة إزالة الغاز وحدة عادة ما توجد بعد التناضح العكسي و EDI في إنتاج المياه فائقة النقاء. الطريقة الطريقة الأكثر شيوعًا هي وحدة تفريغ الغاز: يتدفق الماء في طبقة رقيقة تحت ضغط منخفض، بينما تتم إزالة الغازات الموجودة فوقه من البيئة عن طريق التفريغ. وبدلًا من ذلك، فإن الغشاء الغشائية في هذه الملامسات الغشائية الكارهة للماء، يتدفق الماء على من غشاء من الألياف الدقيقة المسامية بينما يتم تمرير غاز التفريغ أو غاز الكنس (غاز خامل مثل النيتروجين) من خلال الجانب الآخر. بينما يحتفظ الغشاء يحتفظ الغشاء بالماء، تمر الغازات الذائبة إلى جانب التفريغ ويتم فصلها عن الماء. باستخدام هذه التقنية، يمكن خفض مستويات CO2 وO2 في الماء إلى قيم منخفضة جدًا في البليون. في الواقع، في محطة مياه صناعية فائقة النقاء، يمكن استخدام جهاز تفريغ الهواء بعد التناضح العكسي لتقليل تركيزات ثاني أكسيد الكربون والأكسجين إلى أقل من 10 أجزاء في البليون لكل منهما. ثم، في حلقة التوزيع، تتم إزالة الغازات النزرة النهائية في حلقة التوزيع باستخدام أجهزة نزع الهواء الغشائية، مما يضمن بقاء الماء خاليًا من الغازات قدر الإمكان. تعد إزالة الغازات خطوة حاسمة في مساعدة المياه فائقة النقاء على الحفاظ على مقاومة عالية ومنع التآكل في النظام.

الترشيح الفائق والترشيح النهائي

يحتوي المخرج يحتوي المخرج النهائي لنظام المياه فائقة النقاء عادة على الترشيح الفائق (UF) أو مرشحات نهائية مماثلة لالتقاط أصغر الجسيمات والكائنات الحية الدقيقة التي قد قد تكون محاصرة في الماء . ويتكون الترشيح الفائق عادةً من أغشية ليفية ذات مسام يبلغ قطرها 0.01-0.1 ميكرومتر ويمكنها احتجاز السيليكا الغروية والسموم الداخلية (البيروجين) والبكتيريا التي قد تكون محاصرة في الماء. وبما أن إزالة الجسيمات التي يزيد حجمها عن 50 نانومتر (0.05 ميكرومتر) أمر بالغ الأهمية خاصةً في صناعة أشباه الموصلات، يتم التحكم في عدد الجسيمات في يتم التحكم في الماء باستخدام مرشحات فائقة مع قطع 0.05 ميكرومتر قبل المخرج النهائي. في نظام جيد التصميم، سيكون سيكون الماء بعد الترشيح بالتقطيع الفائق خاليًا من الجسيمات بحجم > 0.05 ميكرومتر, بأقل من 1 لكل ملليلتر. وبالمثل، يمكن استخدام أغشية الترشيح بالتغذية الفائقة لإزالة السموم الداخلية في أنظمة المياه فائقة النقاء الصيدلانية (مثل مثل مياه الحقن). وغالبًا ما تستخدم المرشحات المطلقة 0.2 ميكرومتر أيضًا بعد وحدة الترشيح الفائق وفي نقطة الاستخدام. في هذه المرحلة النهائية النهائية، يتم تدوير الماء باستمرار في حلقة التوزيع حلقة التوزيع , وبالتالي منع المناطق الراكدة في خطوط الأنابيب، والحفاظ على جودة المياه جودة المياه ومنع تكون الأغشية الحيوية الرقيقة. في حلقة التوزيع النهائية حلقة التوزيع النهائية، يتم استخدام خرطوشة راتنج صغيرة منخفضة النفاذية مختلطة الطبقة (جهاز تلميع غير قابل للتجديد)، وإذا لزم الأمر، يمكن وضع مصباح نهائي للأشعة فوق البنفسجية للحفاظ على جودة المياه. عند المخرج النهائي لنظام النظام، تتم مراقبة المياه المتبقية بشكل مستمر بحثًا عن معايير مثل المقاومة (الموصلية)، والتركيز الكلي للكلور (TOC)، وعدد الجسيمات، والسيليكا وتركيز السيليكا ويتم تسليمها إلى نقاط الاستخدام.

عرض عام منظر عام للتأين الكهربائي (EDI) ووحدات التنقية ذات الصلة في محطة مياه فائقة النقاء على نطاق واسع. في هذه الأنظمة، تقوم وحدات EDI (الوحدات الأمامية) تعمل باستمرار على نزع الأيونات من المياه التي خضعت لعملية بالتناضح العكسي. في الخلفية، تظهر وحدات EDI المعيارية مع الأنابيب و والمضخات. يستخدم التبادل الإلكتروني للبيانات على نطاق واسع في مجالات مثل أشباه الموصلات وصناعات الطاقة بسبب تشغيلها المستمر وعدم وجود مجددات كيميائية.

المعلمات المراد قياسها

المعلمات المعلمات الرئيسية التي تحدد جودة المياه فائقة النقاء و وطرق مراقبتها مذكورة أدناه. يعد التحكم المستمر في هذه المعلمات أمر بالغ الأهمية للتحقق من بقاء المياه عند مستوى النقاء المطلوب النقاء المطلوب وتوفير التدخل السريع في حالة وجود أي تلوث:

التوصيلية (المقاومة) : هذا هو المؤشر الأساسي لمستوى الشوائب الأيونية في المياه فائقة النقاء. نظرًا لأن الماء النقي له موصلية منخفضة جدًا (مقاومة كهربائية عالية مقاومة كهربائية عالية)، تُستخدم مجسات خاصة عالية الحساسية للموصلية عالية الحساسية للقياس. وعادةً ما تكون أجهزة قياس التوصيلية عادةً ثنائية القطب أو أو حساسات استقرائية يمكنها قياس 0.1 ميكرو ثانية/سم وأقل. بما أن درجة حرارة الماء تؤثر على التوصيلية، فإن الأجهزة عادةً ما تعطي قراءات معادلة لدرجة الحرارة على أساس 25 درجة مئوية. إن الموصلية المثالية للمياه فائقة النقاء هي ~ 0.055 ميكرو ثانية/سم (18.2 ميكرو متر مكعب)، وهو الحد النظري للماء النقي الماء النقي. يُستخدم قياس التوصيلية بشكل مستمر لمراقبة جودة المياه الداخلة والخارجة من النظام في الوقت الفعلي و ومراقبة أداء الراتنج/المجددات الصلبة.

إجمالي المادة الذائبة (TDS) : يعبر عن إجمالي كمية المادة الأيونية الموجودة في الماء بالملغم/لتر (جزء في المليون). تكون قيمة TDS في المياه فائقة النقاء منخفضة بشكل لا يُذكر (عادةً <0.1 جزء في المليون). على الرغم من أن قياسها المباشر يتم عن طريق طريقة التجفيف الوزني , في الممارسة العملية، يتم الحصول على TDS بحسابها من قيمة التوصيلية. على سبيل المثال في الأجهزة المختبرية، تظهر الموصلية التي تبلغ 0.055 ميكرو ثانية/سم على أنها ~0 جزء في المليون من TDS. وينبغي أن تكون قيمة TDS للمياه فائقة النقاء مثالية 0 جزء في المليون; تشير الزيادة في توصيلية الماء إلى أن قيمة TDS تتزايد. ولذلك، لا يتم التحكم في TDS كمعامل منفصل منفصلة، ولكن كمشتق من الموصلية.

الأس الهيدروجيني : على الرغم من أن قيمة الأس الهيدروجيني للمياه فائقة النقاء محايدة نظريًا عند 7.0، إلا أنها واحدة من أصعب المعلمات التي يمكن قياسها في في الممارسة العملية. نظرًا لأن الماء لا يحتوي على سعة عازلة، فإنه يمتص على الفور ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مكونًا حمض الكربونيك ومخفضًا الأس الهيدروجيني. لهذا السبب، يمكن أن يظهر الأس الهيدروجيني للمياه فائقة النقاء التي يتم صرفها حديثًا أي قيمة تتراوح بين 5 و8. يمكن أن تعطي أجهزة قياس الأس الهيدروجيني نتائج غير مستقرة في المياه فائقة النقاء؛ ولذلك، لا يعتبر الأس الهيدروجيني بشكل عام مؤشرًا حاسمًا لمراقبة جودة المياه فائقة النقاء. ومع ذلك, عندما يكون قياس الأس الهيدروجيني مطلوبًا، يمكن الحصول على قيم أكثر استقرارًا باستخدام قطب أس هيدروجيني خاص بالماء النقي (مناسب للقوة الأيونية المنخفضة منخفضة القوة الأيونية) وإضافة ملح محايد مثل كلوريد البوتاسيوم إلى خلية القياس. نظرًا لأن الماء فائق النقاء سينخفض إلى حوالي 5.6 تقريبًا عندما عندما يتلامس مع الهواء، فإن قياس الأس الهيدروجيني الحمضي قليلًا من المحايد لا يعني أن الماء ملوث؛ المهم هو مؤشرات مثل الموصلية وTOC.

الكربون العضوي الكلي الكربون العضوي (TOC) : وهو مقياس إجمالي للتلوث بالمواد العضوية في المياه. يجب أن تكون يجب أن تكون كمية الكربون العضوي في المياه فائقة النقاء منخفضة للغاية (عند مستويات جزء في البليون) لأن المخلفات العضوية يمكن أن تسبب مشاكل، خاصةً في صناعات أشباه الموصلات والصناعات الصيدلانية، ويمكن أن تكون مصدرًا للمغذيات للبكتيريا. يتم إجراء قياس الكربون العضوي العضوي باستخدام أجهزة تحليل خاصة: عادة، يتم تحويل الكربون العضوي في العينة إلى ثاني أكسيد الكربون بمساعدة الأشعة فوق البنفسجية و/أو المؤكسدات الكيميائية وتحسب كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة. لهذا الغرض, NDIR (الأشعة تحت الحمراء) أو طرق قياس فرق التوصيلية. أجهزة تحليل تتميز أجهزة تحليل المواد الفعالة في الماء بالحساسية الكافية للقياس في نطاقات منخفضة للغاية منخفضة للغاية مثل 1-5 جزء في البليون. على سبيل المثال، في المياه الصيدلانية يجب أن يكون تركيز الكربون الطوكي العلوي أقل من 500 جزء في البليون وفقًا لمعيار USP؛ وفي في إنتاج أشباه الموصلات، يجب أن تكون نسبة الكربون الطوكي < 5-10 جزء في البليون مستهدف بشكل عام . يعد الرصد المستمر لمستويات التوكسيدات العضوية الكلية أمرًا مهمًا للحفاظ على التلوث العضوي تحت السيطرة. وبفضل أجهزة تحليل TOC الحديثة عبر الإنترنت, تتم مراقبة هذه المستويات المنخفضة في الوقت الحقيقي وأداء مكونات مثل ويتم مراجعة أداء المكونات مثل وحدة الأكسدة بالأشعة فوق البنفسجية عند اكتشاف أي يتم اكتشاف أي زيادة.

درجة الحرارة : درجة حرارة الماء مهمة لكل من كفاءة عمليات التنقية وقياس معايير الجودة الأخرى الأخرى. نظرًا لأن قيمًا مثل الموصلية والأس الهيدروجيني حساسة لدرجة حرارة الماء درجة الحرارة، تتم مراقبة درجة حرارة الماء باستخدام أجهزة استشعار درجة الحرارة في أنظمة المياه فائقة النقاء ودرجة الحرارة ويتم تطبيق تصحيح درجة الحرارة على القياسات. عادةً ما تكون المياه فائقة النقاء عند درجة حرارة تتراوح بين 20 و25 درجة مئوية تقريبًا؛ ولا يفضل استخدام درجات حرارة أعلى لأنها يمكن أن تسرّع النمو البيولوجي. أجهزة استشعار درجة الحرارة تُستخدم أيضًا للتحكم في مفاعلات الأشعة فوق البنفسجية أو عمليات التعقيم الساخنة أو عمليات التعقيم الساخنة. على الرغم من أن النطاق المثالي قد يختلف اعتمادًا على النظام تصميم النظام، فمن الشائع الحفاظ على درجة حرارة الماء ثابتة حول درجة حرارة الغرفة.

الميكروبات التلوث (عدد البكتيريا) : نظرًا لأن المياه فائقة النقاء لا تحتوي على مغذيات وخالية من المطهرات، يمكن أن تتكاثر الكائنات الحية الدقيقة عندما تجد الظروف المناسبة. ولذلك، فإن النقاء الميكروبيولوجي للمياه هو معلمة حاسمة. تقليديًا، يتم أخذ عينة لقياس مستوى البكتيريا، وتحضينها في الوسط، ويتم إجراء تعداد المستعمرات (CFU/مل) يتم إجراؤه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام طرق سريعة مثل اختبارات التلألؤ البيولوجي ATP أو الفحص المجهري المجهرية أن تُستخدم. في مرافق المياه فائقة النقاء الحديثة، الهدف هو التأكد من عدم وجود عدم اكتشاف أي بكتيريا مكونة للمستعمرات في المياه أثناء التشغيل الروتيني التشغيل الروتيني بفضل تصميم النظام والتعقيم . على سبيل المثال، في المياه الصيدلانية، عادةً ما يكون الحد الأقصى <10 CFU/100 مل؛ أما في صناعة أشباه الموصلات، فإن الأهداف الأكثر صرامة مثل مثل <1 وحدة CFU/1000 مل. التطهير بالأشعة فوق البنفسجية والأوزون ويتم تطبيق التعقيم بالماء الساخن/التعقيم الكيميائي المنتظم للحفاظ على نمو البكتيريا تحت السيطرة. يجب مراقبة الجودة الميكروبية للمياه يجب مراقبتها باستمرار، ويجب تطهير النظام على الفور إذا لوحظت أي زيادة.

السيليكا (SiO₂) : يُعد مستوى السيليكا في الماء معيارًا مهمًا خاصةً بالنسبة لقطاعي الإلكترونيات والطاقة في الماء معيارًا مهمًا. يمكن أن تتسرب السيليكا مع البخار في دوائر البخار وتترسب على شفرات التوربينات أو تترك بقايا غير مرغوب فيها على أسطح رقائق أشباه الموصلات. لذلك، فإن عادةً ما يتم الاحتفاظ بتركيز السيليكا الذائبة في الماء فائق النقاء عند <1-2 جزء في البليون. يتم قياس السيليكا عن طريق التحليل اللوني الحساس الحساسة (طريقة الموليبدات) أو التقنيات الآلية مثل ICP-MS. كما أن وحدات EDI فعالة أيضًا في إزالة السيليكا؛ فهي تزيل أيونات السيليكات باستمرار بمساعدة راتنجات الأنيون الأساسية القوية الأساسية القوية والمجالات الكهربائية، مما يقلل من مستوى السيليكا في الماء إلى إلى مستويات ضئيلة. في أنظمة المياه فائقة النقاء من الدرجة الإلكترونية يتم التحكم في هذه المعلمة أيضًا في الوقت الفعلي عن طريق القياس عبر الإنترنت باستخدام مستشعرات السيليكا.

الجسيمات العدد والحجم : الجسيمات دون الميكرون في الماء عامل حاسم، خاصة في في تصنيع أشباه الموصلات، لأنه حتى الجسيمات النانوية التي تستقر على سطح الرقاقة يمكن أن تتسبب في حدوث خلل في الدائرة. ولذلك، يجب أن يكون للماء فائق النقاء حمولة منخفضة جدًا من الجسيمات. تُستخدم عدادات تُستخدم عدادات الجسيمات بالليزر لمراقبة مستويات الجسيمات؛ على سبيل المثال تقيس العدادات عبر الإنترنت عدد الجسيمات لكل ملليلتر من الماء للجسيمات 0.05 ميكرومتر وما فوق. في أشباه الموصلات النموذجية النموذجية، يكون عدد الجسيمات المستهدفة هو أقل من جسيم واحد/مللي لتر للجسيمات > 0.05 ميكرومتر . إذا بدأ عدد الجسيمات في الزيادة، فإن سلامة مرشحات المرشحات أو التلوث المحتمل في النظام (مثل كسر الراتنج, انهيار الغشاء الحيوي الرقيق). وبالتالي، يتم استخدام تعداد الجسيمات كمؤشر مؤشر أداء لوحدات الترشيح والتحقق من نظافة المياه نظافة المياه.

ل جميع المعلمات المذكورة أعلاه ملخصة في الجدول 1. في في أنظمة المياه فائقة النقاء، يتم استهداف هذه القيم وأي انحراف عنها يتم التحقيق فيها على الفور لأنها قد تشير إلى وجود مشكلة في أداء النظام.

الجدول 1. معاملات الجودة الرئيسية والقيم المثالية النموذجية للمياه فائقة النقاء المياه فائقة النقاء.

الجودة عمليات التحكم في الجودة

مياه فائقة النقاء تحتوي أنظمة المياه فائقة النقاء على شاملة للتحكم في الجودة والمراقبة لضمان استمرارية جودة المياه والتدخل في حالة وجود أي انحراف. العديد من المعلمات المذكورة أعلاه للمياه المنتجة يتم رصد المياه المنتجة في الوقت الفعلي باستخدام أجهزة استشعار عبر الإنترنت ويتم دمجها في نظام التحكم في العملية. طرق مراقبة الجودة الرئيسية المطبقة في هذه الأنظمة موضحة أدناه:

مستمر المراقبة وأجهزة الاستشعار: الأدوات مثل الموصلية ودرجة الحرارة والأس الهيدروجيني والضغط والتدفق ومستوى الخزان في نقاط مختلفة في أنظمة المياه فائقة النقاء. على وجه الخصوص على وجه الخصوص، يوجد مستشعر توصيلية عند مخرج كل خطوة من خطوة معالجة حرجة: على سبيل المثال، يتم قياس التوصيلية عند مخرج مخرج التناضح العكسي ومخرج التبادل الإلكتروني للبيانات/التبادل الأيوني لمراقبة أداء هذه الوحدات. وبالمثل، قد يتم وضع أجهزة مراقبة شدة ضوء مصباح الأشعة فوق البنفسجية لرصد فعالية وحدة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية أو أو يمكن وضع نقاط أخذ العينات مباشرة بعد الماء من أجل الميكروبية. وعادةً ما تقيس أجهزة تحليل TOC بشكل مستمر في المرحلة النهائية النهائية أو في خطوط التوزيع للتحقق من مستويات المواد العضوية. يتم أيضًا دمج عدادات الجسيمات في خط التوزيع في في محطات أشباه الموصلات لحساب الجسيمات التي يبلغ حجمها 50 نانومتر أو أكبر في الماء. يمكن أيضًا استخدام أجهزة التحليل عبر الإنترنت لمعايير محددة معلمات محددة مثل السيليكا والأكسجين المذاب. تُنقل البيانات من جميع هذه تُنقل البيانات من جميع هذه المستشعرات إلى جهاز تحكممركزي SCADA/DCS مركزي نظام تحكم مركزي.

البيانات التحليل والملاحظات: تتم مقارنة تتم مقارنة البيانات التي يتم جمعها في الوقت الفعلي باستمرار مع المحددة. إذا بدأت أي من معلمات الجودة في الانخفاض خارج النطاق المستهدف، سيصدر النظام إنذارًا وسيتم تنشيط آليات التدخل التلقائي/ اليدوي وسيتم تنشيط آليات التدخل التلقائي/اليدوي. على سبيل المثال، إذا بدأت بدأت الموصلية عند خرج EDI في الزيادة، فقد يشير ذلك إلى أن الراتينج مشبع أو أن هناك مشكلة في الغشاء الغشاء؛ سيقوم النظام بإخطار المشغل بالإنذار، وإذا لزم الأمر وإذا لزم الأمر، سيتم إعادة هذا الجزء من الماء إلى النظام و ولا يتم توصيله إلى نقطة الاستخدام. وبالمثل، إذا كان TOC أو الجسيمات في اتجاه متزايد، فإن نظام التحكم سوف يحذر المشغل المشغل من احتمال حدوث تلوث عضوي أو فشل المرشح. في الأنظمة المتقدمة، يتم فحص هذه البيانات كاتجاه في التقارير اليومية و التقارير اليومية والأسبوعية ويتم التخطيط الاستباقي للصيانة. على سبيل المثال على سبيل المثال، إذا أظهر مستشعر الضغط التفاضلي في المرشح الأولي انسدادًا متزايدًا بمرور الوقت، فمن المفهوم أن عنصر المرشح قريب من وقت الاستبدال. وبهذه الطريقة، فإن نهج الصيانة الوقائية مدعوم.

الأوتوماتيكية آليات التحكم والتغذية الراجعة: تعمل أنظمة المياه فائقة النقاء تعمل أنظمة المياه فائقة النقاء بشكل عام بأتمتة كاملة. وحدات التحكم PLC/DCS تقوم وحدات التحكم بضبط المضخات ومشغلات الصمامات وفقًا لجودة المياه و ومستويات الخزان. على سبيل المثال، إذا كان المستوى في خزان التخزين منخفضًا, تبدأ وحدات التناضح العكسي ووحدات EDI تلقائيًا في التشغيل والإنتاج، وإذا كان المستوى مرتفعًا، فإنها تتوقف. في حالة وجود انحرافات في الجودة، يمكن للنظام يمكن للنظام اتخاذ إجراءات معينة للتغذية الراجعة: إذا زادت الموصلية عند في مخرج التناضح العكسي (في حالة فشل سلامة الغشاء أو تدهور جودة التغذية أو تدهور جودة التغذية)، يتم تنشيط وحدة التناضح العكسي في الممر الثاني أو يتم يتم توجيه المياه إلى خط النفايات. إذا تم اكتشاف أي تلوث بكتيري في خط التوزيع (على سبيل المثال، أثناء قياس الأوزون القياس أو التحليل الدوري للعينات)، يمكن للنظام بدء تشغيل مولد الأوزون تلقائيًا وتدوير المياه, بدء دورة التعقيم. بفضل آليات التحكم في الحلقة المغلقة هذه يتم الحفاظ على جودة المياه ضمن النطاق المطلوب.

الاستمرارية التحكم في الدوران والركود: عنصر مهم للحفاظ على أحد العناصر المهمة للحفاظ على الجودة في أنظمة توزيع المياه فائقة النقاء هو الدوران المستمر للمياه. يتم تدوير المياه يتم تدوير المياه بشكل مستمر في خط أنابيب على شكل حلقة من الخزان إلى نقاط الاستخدام ثم إعادتها إلى الخزان. هذا التدوير إعادة التدوير هذه تضمن عدم وجود بقع ميتة أو مياه راكدة في الخط. في نظام حيث يكون التدفق مستمرًا، فإن قدرة البكتيريا على على الالتصاق بالسطح والتكاثر وتراكم الجسيمات وتراكم الجسيمات. يتم تصميم خطوط الأنابيب بحيث لا توجد نهايات مسدودة تسمى "الأرجل المسدودة"؛ يتم ترتيب الصمامات والتوصيلات بحيث لا يمكن للماء أن يركد ويشكل غشاء حيوي رقيق. التشغيلالمتواصل مهم للغاية مهم للغاية في أنظمة المياه عالية النقاء - حيث أن يمكن ملاحظة التقلبات في جودة المياه ونمو الميكروبات عند إيقاف النظام وإعادة تشغيله، يتم توفير التدفق على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع كلما أمكن ذلك. لهذا الغرض، يتم عمل تركيبات زائدة عن الحاجة في المعدات الحرجة (مثل المضخات والأغشية ووحدات EDI)؛ بينما تكون وحدة واحدة تحت الصيانة، تظل الوحدة الأخرى قيد التشغيل و ويستمر إنتاج المياه.

السجل حفظ السجلات وضمان الجودة: بما أن المياه فائقة النقاء غالبًا ما تستخدم في تطبيقات منظمة للغاية، فمن المهم من المهم تسجيل بيانات الجودة والإبلاغ عنها بانتظام. في نظام المياه الصيدلانية، على سبيل المثال، يتم تسجيل بيانات الموصلية والتركيزات الحرارية الكلية يتم تسجيل البيانات إلكترونيًا لتوفير إمكانية التتبع. الانحرافات ويتم توثيق الانحرافات والإجراءات المتخذة. هذه السجلات ضرورية لكل من لتحسين العملية وعمليات تدقيق الامتثال (مثل عمليات تدقيق إدارة الأغذية والعقاقير). بالإضافة إلى ذلك بالإضافة إلى ذلك، يتم أخذ عينات من النظام على فترات منتظمة و والتحاليل المختبرية (علم الأحياء الدقيقة، والسموم الداخلية، وتحليل المعادن النزرة باستخدام ICP-MS، وما إلى ذلك) للتحقق من قراءات أجهزة الاستشعار عبر الإنترنت و تأكيد امتثال المياه للمعايير.

بفضل وبفضل ممارسات مراقبة الجودة المذكورة أعلاه، يمكن تشغيل أنظمة المياه فائقة النقاء تشغيلها بموثوقية عالية. وبالتالي، كلما كانت كلما كانت حلقة القياس والمراقبة والتغذية الراجعة كلما كان تصميم حلقة القياس والمراقبة والتغذية الراجعة أفضل، كلما كانت استمرارية جودة المياه ضمان استمرارية جودة المياه.

التطبيق المناطق والاستخدامات الصناعية

مياه فائقة النقاء تُستخدم المياه فائقة النقاء في العمليات الحرجة في مختلف الصناعات. وفيما يلي وفيما يلي ملخص لمجالات التطبيق الرئيسية واستخداماتها المقصودة:

الإلكترونيات وصناعة أشباه الموصلات: أحد الاستخدامات أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا وأهمية للمياه فائقة النقاء في تصنيع رقائق أشباه الموصلات (الرقائق). يجب أن تكون رقائق السيليكون شطفها مرارًا وتكرارًا بالماء النقي أثناء الطباعة الليثوغرافية الضوئية والحفر وخطوات التنظيف. نظرًا لأنه حتى أصغر أيون أو جسيم معدني في الماء يمكن أن يسبب عيوبًا في الدوائر المتكاملة، فمن الضروري أن تكون المياه المستخدمة في هذه العملية ذات جودة فائقة النقاء. يمكن لمصنع الحديثة لأشباه الموصلات يمكن أن تستهلك آلاف الأمتار المكعبة من من المياه فائقة النقاء يوميًا؛ على سبيل المثال، يستخدم مصنع متوسط الحجم يعالج رقائق قطرها 200 مم تستخدم حوالي 3000 متر مكعب من المياه فائقة النقاء يوميًا, وهو ما يعادل الاحتياجات اليومية من المياه لمدينة يبلغ عدد سكانها 20,000 شخص. لهذا السبب، يتم تركيب مرافق معالجة المياه في في صناعة أشباه الموصلات وتتم مراقبتها باستمرار. المياه فائقة النقاء تُستخدم المياه فائقة النقاء في مجموعة متنوعة من المراحل، بما في ذلك تنظيف سطح الرقاقة التنظيف، وإعداد الحمامات الكيميائية، وإعداد محاليل النقش في عمليات التخطيط الميكانيكي الكيميائي الميكانيكي (CMP)، و الشطف النهائي. ونتيجة لذلك، فإن جودة المياه فائقة النقاء في إنتاج الإلكترونيات الدقيقة لها تأثير مباشر على إنتاجية المنتج و وموثوقية الجهاز.

قطاع الصيدلة وقطاع التكنولوجيا الحيوية: هناك حاجة إلى مياه فائقة النقاء في صناعة المستحضرات الصيدلانية في فئات مثل المياه المخصصة للحقن للحقن (WFI ) و المياه المنقاة المياه النقية . في عمليات تصنيع المستحضرات الصيدلانية، يتم استخدام المياه كعنصر في تركيبة المنتجات وتنظيف معدات الإنتاج. المعدات. تتطلب دساتير الأدوية أن تكون المياه المستخدمة في هذه المناطق لا تحتوي على البيروجينات (السموم الداخلية)، وأن تكون ذات حمولة ميكروبية منخفضة للغاية وأن تكون أقل من حدود معينة من الموصلية/المركبات العضوية الثابتة. على سبيل المثال، هناك تركيزات سمية عالية < 500 جزء في البليون وموصلية أقل من 1.3 ميكروسكال/سم (عند 25 درجة مئوية) لمياه WFI. كما أن المياه فائقة النقاء أمر بالغ الأهمية في عمليات التخمير التكنولوجية الحيوية عمليات التخمير؛ فعند إعداد وسائط زراعة الخلايا، يجب ألا تحتوي المياه يجب ألا تحتوي على أي مواد مثبطة. تُستخدم المياه فائقة النقاء أيضًا في مختبرات تصنيع الأجهزة الطبية ومختبرات التحليل للحصول على نتائج خالية من الأخطاء. في قطاع المستحضرات الصيدلانية، تخضع أنظمة المياه تخضع عادةً لدورات تعقيم منتظمة باستخدام الأوزون أو الماء الساخن الماء الساخن والمراقبة المستمرة للجودة (على سبيل المثال أجهزة تحليل TOC عبر الإنترنت) عبر الإنترنت. وبهذه الطريقة، يتم الاحتفاظ بجودة المياه النقية تحت التحكم في جميع الأوقات في إنتاج المستحضرات الصيدلانية وسلامة المنتج ويتم ضمان سلامة المنتج.

الأغذية صناعة الأغذية والمشروبات: على الرغم من أن فإن استخدام المياه فائقة النقاء في قطاع الأغذية محدود أكثر مقارنةً بالقطاعات الأخرى، إلا أن المياه النقية مفضلة في النقاط الحرجة. خاصة في المشروبات إنتاج المشروبات (على سبيل المثال البيرة والمشروبات الغازية ومنتجات الألبان)، يؤثر طعم ونقاء تؤثر المياه بشكل مباشر على جودة المنتج. يمكن استخدام المياه فائقة النقاء لأغراض التحكم في التركيبات لأنها خالية من المواد الغريبة المواد الغريبة التي يمكن أن تسبب الطعم والرائحة. على سبيل المثال، في المشروبات الغازية، يتم تنقية المياه أولاً عن طريق التناضح العكسي والتبادل الأيوني ثم يعاد تمعدنها بعد ذلك بطريقة مضبوطة لتوفير المعادن المطلوبة. وبهذه الطريقة، يتم الحصول على مياه مستقرة ميكروبيولوجيًا و يتم الحصول على مياه مستقرة ميكروبيولوجيًا ومحايدة ويكون طعم المنتج موحد. البخار الغلايات البخارية و والمبادلات الحرارية والمبادلات الحرارية تتطلب أيضًا مياهًا نقية في المنشآت الغذائية؛ واستخدام المياه فائقة النقاء أو أو منزوع الأيونات كمياه تغذية للغلايات يمنع تراكم الحجر الجيري في المعدات ويزيد من كفاءة الطاقة. المياه عالية النقاء يمكن استخدامها أيضًا في خطوات مثل غسل المنتجات وشطف الزجاجات, وبالتالي إطالة العمر الافتراضي. في صناعة الأغذية، يتم يتم تنظيفها ومراقبتها بانتظام للتأكد من نظافتها؛ ويوفر استخدام المياه فائقة النقاء يوفر قيمة مضافة خاصة في مجموعات المنتجات المكررة (مثل إنتاج أغذية الأطفال والمشروبات المقطرة).

الطاقة ومحطات الطاقة: مياه تغذية الغلايات مياه التغذية والمياه المستخدمة في التوربينات في محطات الطاقة الحرارية, ومحطات الطاقة النووية وغيرها من مرافق إنتاج الطاقة يجب أن تكون فائقة النقاء. كلما انخفضت موصلية الماء في دوائر البخار عالية الضغط كلما قلت مخاطر التآكل والترسبات في النظام. لهذا السبب، في محطات توليد الطاقة، يتم تمرير المياه الخام من خلال أنظمة إزالة المعادن القوية لإعداد مياه التغذية مياه ذات موصلية منخفضة للغاية . في محطة توليد الطاقة النموذجية، يتم استخدام مزيج RO + راتنج الطبقة المختلطة أو RO + EDI للحصول على مياه ذات موصلية أقل من 0.1 ميكرو ثانية/سم و <20 جزء في البليون من السيليكا. لا يسبب هذا الماء تراكم السيليكا على شفرات التوربينات البخارية في دائرة البخار ولا تترك أيونات أكالة في خطوط الأنابيب. ونتيجة لذلك، يطول عمر الغلايات ويتم الحفاظ على كفاءتها. بالإضافة إلى ذلك, يمكن استخدام المياه فائقة النقاء في أنظمة تبريد المولدات و وأنظمة الحقن أنظمة الحقن في محطات توليد الطاقة (يفضل استخدام المياه فائقة النقاء يُفضل الماء فائق النقاء خاصة في المفاعلات النووية من أجل تجنب الشوائب الممتصة للنيوترونات التي ستتفاعل). جودة المياه في محطات الطاقة محطات الطاقة بشكل مستمر من خلال قياسات التوصيلية والأس الهيدروجيني; إذا لوحظت أي زيادة، يتم اتخاذ إجراءات تصحيحية مثل التجديد أو الجرعة الكيميائية لمياه التغذية يتم تنفيذها على الفور.

الأبحاث مختبرات البحث والتحليل: المياه فائقة النقاء الماء هو أداة أساسية لطرق تحليلية موثوقة في الجامعات والمختبرات الصناعية. المذيبات والمياه الكاشفة المستخدمة في الأجهزة التحليلية مثل HPLC, GC-MS، وICP-MS، وICP-MS، وAAS يجب أن تكون أن تكون في أنقى مستوى ممكن بحيث لا تحدث قمم أو ضوضاء غير مرغوب فيها في القياسات. على سبيل المثال، الماء المستخدم في HPLC يجب أن يحتوي تحضير الطور المتحرك على تركيز توكسجيني إجمالي < 10 جزء في البليون و وموصلية تبلغ حوالي 0.06 ميكرو ثانية/سم لتحسين حدود الكشف. في في مختبرات البيولوجيا الجزيئية، من أجل منع أنشطة إنزيم RNase/DNase في دراسات الحمض النووي والحمض النووي الريبوزي، يجب أن تكون المياه فائقة النقاء وخالية من هذه الإنزيمات. في دراسات زراعة الخلايا، يتم تحضير يتم تحضير وسائط الاستزراع بماء فائق النقاء لإزالة الأيونات المعدنية الأيونات المعدنية والمواد العضوية التي قد تكون سامة للخلايا. أنظمة المياه فائقة النقاء عادةً ما تتضمن أنظمة المياه فائقة النقاء (مثل أجهزة المياه من النوع الأول من ASTM) تشمل عادةً التناضح العكسي على نطاق صغير، والتبادل الأيوني، والأشعة فوق البنفسجية و ومراحل الترشيح الفائق في وحدة مدمجة وتنتج مياهًا ذات النقاء المطلوب على مقاعد البدلاء. المياه التي توفرها هذه الأجهزة ضرورية لتكرار التجارب ودقتها. ونتيجة لذلك ونتيجة لذلك، تُستخدم المياه فائقة النقاء كمادة مرجعية في المختبرات البحثية وهو أحد العناصر الرئيسية لنجاح التجارب.

التحديات والتطورات المستقبلية

هناك هناك العديد من التحديات التقنية التي يجب التغلب عليها في إنتاج و وتوزيع المياه فائقة النقاء. وفي الوقت نفسه، يتم تطوير تقنيات جديدة يتم تطويرها بما يتماشى مع الاحتياجات المتزايدة و وأهداف الاستدامة. سيتناول هذا القسم أولاً التحديات الحالية ثم يتناول التطورات المستقبلية.

التقنية التحديات والقيود:

الميكروبات التلوث الميكروبي: واحدة من واحدة من أكثر المشاكل استمرارًا في أنظمة المياه فائقة النقاء هي نمو الكائنات الحية الدقيقة. على الرغم من أن نقص العناصر الغذائية في الماء يؤدي إلى إبطاء نمو الميكروبات، إلا أنه إذا التصقت البكتيريا في أي نقطة في في النظام (على سبيل المثال، في الأحجام الميتة)، فيمكنها أن تشكل بسرعة مستعمرات. وهذا لا يؤدي إلى تدهور جودة المياه فحسب، بل يقلل أيضًا من أداء المعدات من خلال تشكيل غشاء حيوي رقيق على الغشاء والراتنج الأسطح. التنظيف الكيميائي الدوري أو التعقيم الدوري بالماء الساخن والبخار لإبقاء الكائنات الحية الدقيقة تحت السيطرة. بينما يتم تنظيف الغشاء الحيوي الرقيق بانتظام باستخدام الماء الساخن (~ 80-90 درجة مئوية) الدوران في أنظمة المياه الصيدلانية، فإن التطهير المستمر يُفضل التطهير المستمر بالأوزون والأشعة فوق البنفسجية في قطاع أشباه الموصلات. ومع ذلك، فإنه من الصعب الحفاظ على التعقيم التام الظروف، وهذا التوازن دقيق. في الأنظمة الحديثة، بفضل التدفق المتواصل لخطوط التوزيع ومرشحات 0.2 ميكرومتر، فإن البكتيريا لا يمكن اكتشاف البكتيريا بشكل عام في نقاط الاستخدام، ولكن يتطلب تحقيق هذه النتيجة تصميمًا جادًا وانضباطًا تشغيليًا والانضباط التشغيلي.

الجسيمات والملوثات الغروية: الجسيمات متناهية الصغر التي قد تكون موجودة في المياه فائقة النقاوة يمكن أن تكون مصدرًا حرجًا مصدرًا للعيوب، خاصة في تصنيع أشباه الموصلات. كل سطح يمر من خلاله الماء (خزان، أنبوب، صمام، إلخ) يمكن أن يطلق جسيمات، وإن كانت منخفضة جدًا، من سطح المادة. بالإضافة إلى ذلك بالإضافة إلى ذلك، فإن بقايا الخلايا الناتجة عن موت الكائنات الحية الدقيقة في النظام تساهم أيضًا في حمل الجسيمات. لهذا السبب، فإنه يهدف إلى عدم وجود جسيمات أكبر من 0.05 ميكرومتر تقريبًا في الماء. ولتحقيق ذلك، يتم استخدام حواجز متدرجة مثل الترشيح متعدد الوسائط, وتستخدم مرشحات خرطوشة، والترشيح الفائق. ومع ذلك، وبسبب قيود تقنية قياس الجسيمات، قد لا يكون من الممكن اكتشاف الغرويات، على سبيل المثال، التي يقل حجمها عن 10 نانومتر، والجسيمات من هذا الحجم قد لا يمكن منعها تمامًا حتى مع تطوير التكنولوجيا المتطورة. بالإضافة إلى ذلك، فإن عوامل مثل جودة اللحام التي يتم إجراؤها على الأنابيب داخل المصنع (طبقات اللحام الملساء الخالية من الجسيمات طبقات اللحام) والتنظيف الجيد للنظام أثناء التجميع من العوامل التي تزيد أو تقلل من خطر التلوث بالجسيمات. ومن المتوقع من المتوقع أن يتم التقليل من هذه المشكلة في المستقبل باستخدام عدادات الجسيمات الأكثر حساسية وتقنيات الترشيح المتقدمة المتقدمة.

المواد العضوية المادة العضوية والتحكم في الكربون العضوي: تمثل الشوائب العضوية تمثل الشوائب العضوية مشكلة مزدوجة في أنظمة المياه فائقة النقاء: في حين أنها تغذي البكتيريا، فإنها يمكن أن تسبب أيضًا تفاعلات غير مرغوب فيها في في عمليات أشباه الموصلات. إن الحفاظ على المحتوى العضوي في الماء عند مستويات منخفضة بشكل لا يصدق من 1-5 جزء في البليون يمثل تحديًا حتى مع الحالية. في حين أن أغشية التناضح العكسي تزيل العديد من المواد العضوية، فإن بعض مركبات الكربون منخفضة مركبات الكربون ذات الوزن الجزيئي المنخفض (مثل الميثان والكربون في الأسيتون) يمكن أن تعبر الغشاء. يمكن لراتنجات التبادل الأيوني أيضًا في بعض الأحيان إطلاق المواد العضوية من هياكلها الخاصة (مثل تسرب المواد العضوية الكلية من الراتنجات الجديدة أثناء تناول الماء لأول مرة). على الرغم من أن المواد العضوية تتأكسد باستخدام الأشعة فوق البنفسجية 185 نانومتر والأوزون، فإن المنتجات الثانوية للتفاعل (مثل الفورمالديهايد والأسيتات) يمكن أن تتشكل ويجب التقاطها. تحتوي أجهزة تحليل TOC لدى أجهزة التحليل أيضًا حد اكتشاف يبلغ 0.5 جزء في البليون فقط، مما يعني أنه حتى إذا كانت قيمة TOC للماء أقل من حساسية القياس فقد لا يتم التخلص من الجزيئات العضوية تمامًا. ويتمثل التحدي يتمثل التحدي في الحفاظ على استقرار المحتوى العضوي للماء عند مستويات لا يمكن اكتشافها بواسطة تقنيات القياس الحالية. الدراسات على تقنيات الأشعة فوق البنفسجية المتقدمة أو عمليات التحفيز الضوئي أو أو مواد ماصة جديدة جارية من أجل إزالة المواد العضوية بشكل أكثر فعالية أكثر فعالية في المستقبل.

الأيونات الشوائب وحدود القياس: تكون تركيزات الأيونات في الماء فائق النقاء منخفضة للغاية لدرجة أن الطرق الخاصة قد تكون مطلوبة حتى لقياس بعض الأيونات الحرجة (مثل البورون والصوديوم والبوتاسيوم). معايير النقاء المحددة للماء في في صناعة أشباه الموصلات في بعض الأحيان تتجاوز حدود الكشف عن أجهزة التحليل الحالية. على سبيل المثال، هناك أهداف الشوائب المعدنية في في نطاق ppq (جزء من التريليون)، ولكن لا توجد تقنية يمكنها قياس ذلك بشكل روتيني. وهذا يخلق حالة من عدم اليقين في الجودة ضمان الجودة: يعتبر الماء نظيفًا من الناحية النظرية، ولكن نظرًا لأنه لا يمكن قياسها، فلا يمكن التحقق بشكل قاطع مما إذا كانت نقيًا حقًا. بالإضافة إلى ذلك، من الصعب قياس المياه ذات الموصلية المنخفضة بدقة؛ حتى أقل خليط من ثاني أكسيد الكربون أو أو تأثير طفيلي من البيئة في مستشعر الموصلية يمكن أن تعطيل القياس. لذلك، يجب توخي أقصى درجات الحذر في مسائل مثل معايرة أجهزة القياس وتقنيات أخذ العينات. في في المستقبل، فإن تطوير حدود الكشف عن تقنيات مثل الأيونات اللوني الأيوني و ICP-MS و وتوفير قدرات الرصد عبر الإنترنت سيقلل من هذه المشكلة هذه المشكلة.

المعدات العمر الافتراضي والصيانة: في في تشغيل أنظمة المياه فائقة النقاء، فإن تآكل وتلف الأغشية والراتنجات مع مرور الوقت وانخفاض الكفاءة صعوبات كبيرة. تتعرض أغشية التناضح العكسي للتلوث (الانسداد) مشاكل مع مرور الوقت بسبب الصلابة والملوثات الغروية في مياه التغذية؛ إذا لم يتم تنظيف الأغشية بعمليات التنظيف الكيميائي الدورية الكيميائية الدورية (CIP)، تزداد الموصلية الناتجة ويقل معدل التدفق ويقل معدل التدفق. راتنجات التبادل الأيوني، حتى لو تم تجديدها مع عمليات التجديد عمليات التجديد، يكون لها عمر محدود ويجب استبدالها بعد عدد معين من الدورات. إذا حدث تحجيم أو تراكم عضوي في وحدات التبادل الأيوني، فقد يتدهور أداء الوحدة وقد تنخفض جودة المياه المنتجة قد تنخفض. تفقد مصابيح الأشعة فوق البنفسجية فعاليتها بعد عدد معين من ساعات الاستخدام ويجب استبدالها. كل هذه يجب التخطيط لجميع احتياجات الصيانة هذه بشكل جيد من أجل عدم تعطيل إنتاج المياه. عادة ما تحافظ المنشآت الكبيرة على جودة المياه أثناء الصيانة من خلال الاحتفاظ باحتياطي من كل وحدة حرجة. كما أن أعطال المعدات أو الأخطاء البشرية هي أيضًا من الحالات التي تعرض الجودة في خطر؛ على سبيل المثال، قد يؤدي ترك صمام في الوضع الخاطئ يتسبب في تجاوز المياه. لهذا السبب، تكون النقاط الرئيسية في النظام محمية بصمامات مزدوجة الفحص ويتلقى المشغلون تدريبات منتظمة تدريب منتظم.

المستقبل التطورات والاتجاهات:

التالي تقنيات تنقية الجيل التالي: تستمر التقنيات المبتكرة يستمر تطوير تقنيات مبتكرة في مجال معالجة المياه فائقة النقاء. واحدة من هذه التقنيات هي عمليات الأغشية المتقدمة، والتي ظهرت كبديل أو مكملة للتناضح العكسي . على سبيل المثال، توفر طرق مثل * التناضح الأمامي * والتقطير الغشائي والتقطير الغشائي إمكانية الحصول على نقاء أعلى وكفاءة في استخدام الطاقة مقارنةً بالتناضح العكسي التقليدي التقليدية. ومع ذلك، فإن هذه التقنيات لم يتم تأسيسها بالكامل بعد في إنتاج المياه فائقة النقاء على نطاق صناعي. التحسينات المستمرة في مجال التأين الكهربائي: وحدات EDI عالية الكفاءة وأنظمة EDI الصيدلانية ذات الكفاءة العالية المقاوم للتعقيم الساخن (حتى 80 درجة مئوية) قد ظهرت في في السوق. طرق معالجة المياه الكهربائية مثل يجري أيضًا تطوير ودراسة طرق معالجة المياه الكهربائية مثل نزع الأيونات بالسعة (CDI) الحصول على مياه ذات جودة قريبة من المياه فائقة النقاء. في المستقبل الأنظمة التي يمكنها فصل الأملاح والمواد العضوية في خطوة واحدة باستخدام القائمة على الجرافين القائمة على الجرافين تصميمها. ومن الاتجاهات الأخرى في معالجة المياه استخدام عمليات عمليات الأكسدة المتقدمة (AOP) لتدمير الملوثات العضوية بشكل أكثر فعالية، ليس فقط بالأشعة فوق البنفسجية ولكن ولكن أيضًا مع توليفات مثل الأشعة فوق البنفسجية/الأكسدة بالأشعة فوق البنفسجية/الأكسدة بالأكسدة بالأشعة فوق البنفسجية والأوزون/الأكسدة بالأكسدة بالأكسدة بالأوزون وما إلى ذلك. وبالتالي، سيكون سيكون من الممكن تحقيق الأهداف الصعبة حاليًا مثل قيم TOC <1 جزء في البليون.

أفضل المواد والتصاميم: إن تكنولوجيا المواد الخاصة بمكونات نظام المياه فائقة النقاء هي أيضًا تتطور. فبالإضافة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ، بدأت مشتقات التفلون PVDF و PFA عالية النقاء بدأ استخدام مشتقات التفلون كمواد للأنابيب والخزانات والخزانات. تقلل هذه المواد من إطلاق أيونات المعادن وتزيد من مقاومة تكوين الأغشية الحيوية الرقيقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن التصميم المعياري وتصميم النظام المدمج اتجاه مهم: بدلاً من التجميع الميداني، تقدم الشركات المصنعة زلاجات معالجة المياه المعبأة والمختبرة في المصنع في شكل وحدات. وهذا يقلل من أوقات التشغيل ويسمح بالتوسع السهل عند الحاجة إلى زيادة السعة في المستقبل. كما أن التصميم المعياري يسمح أيضًا بعزل كل وحدة وتنظيفها واستبدالها بسهولة إذا لزم الأمر. إذا لزم الأمر. ويجري أيضًا تطوير تعديلات سطحية من أجل إطالة حياة أطول وميل أقل للقاذورات في تصميمات الأغشية والمرشحات (مثل الطلاءات المحبة للماء والأسطح المضادة للميكروبات). في المستقبل، من المتوقع من المتوقع أيضًا أن تقوم معدات معالجة المياه بمراقبة والإبلاغ عن عن حالتها باستخدام الذكية (الصيانة التنبؤية الصيانة التنبؤية).

الاستدامة والآثار البيئية: في إنتاج المياه فائقة النقاء، يتم توليد كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي (المركزات) عادة ما يتم توليدها واستهلاك الطاقة من أجل من أجل النقاء العالي. تهدف الاتجاهات الجديدة إلى تحقيق أعلى و واستهلاك أقل استهلاك الطاقة . على سبيل المثال، في حين أن نظام التناضح العكسي الكلاسيكي يعمل بكفاءة 75%, يمكن أن توفر تصاميم التناضح العكسي الجديدة متعددة المراحل أو تصاميم التناضح العكسي المرتجعة ما يصل إلى 90% من المياه من المياه. ينصب التركيز على إعادة تقييم المياه المركزة التي التي يتم إطلاقها كمخلفات (على سبيل المثال، استخدامها لتلبية احتياجات مياه التبريد في المنشأة). يعد تقليل استهلاك المواد الكيميائية أمرًا بالغ الأهمية أيضًا من أجل البيئة: أصبح استخدام EDI منتشرًا على نطاق واسع، مما يقضي على التجديد باستخدام الأحماض/القلويات، وكذلك تقليل النفايات الكيميائية بفضل المطهرات ذاتية التحلل مثل الأوزون. من أجل كفاءة استخدام الطاقة، وأساليب مثل المضخات متغيرة السرعة، وأجهزة استرداد الطاقة أجهزة استرداد الطاقة (خاصة في خطوط الضغط العالي للتناضح العكسي)، و مساهمة ضغط النفايات في توليد الكهرباء باستخدام التوربينات. من أجل تقليل البصمة الكربونية, مشاريع مثل استخدام الطاقة المتجددة للمياه فائقة النقاء (على سبيل المثال، مضخات التناضح العكسي التي تعمل بالطاقة الشمسية). باختصار خلاصة القول، إن جعل إنتاج المياه فائقة النقاء أكثر اخضرارًا وأكثر كفاءة في المستقبل هدف مهم.

زيادة المعايير وإمكانية التتبع الرقمي: نظرًا لأن تتقلص أحجام الأجهزة في صناعة أشباه الموصلات، فإن معايير جودة المياه باستمرار. عندما ظهر مفهوم "المياه فائقة النقاء " لأول مرة في ثمانينيات القرن الماضي، كانت هناك حدود لما كان متوافقًا مع التقنيات الحالية، ولكن اليوم، في إنتاج الرقائق مع ترانزستورات 3 نانومتر، من المتوقع أن تكون المياه نقيًا نظريًا تقريبًا. سيستمر هذا الاتجاه: في المستقبل، ستستمر تعريفات جديدة تعريفات جديدة مثل "المياه فائقة النقاء فائقة النقاء " و والطرق المناسبة قد تبرز إلى الواجهة. بالإضافة إلى ذلك، ضمن نطاق الصناعة 4.0، أصبح تحسين النظام والتحكم المستقل من خلال إنشاء توائم رقمية لعمليات معالجة المياه. يمكن لأنظمة التحكم المدعومة بالذكاء الاصطناعي تحليل بيانات أجهزة الاستشعار البيانات على الفور وتنفيذ عمليات مثل تحديد الجرعات والغسيل دون الحاجة إلى تدخل بشري. وهذا يمكن أن يقضي على التقلبات في جودة المياه الناجمة عن الخطأ البشري.

باختصار باختصار، تركز دراسات البحث والتطوير في مجال المياه فائقة النقاء على كل من دفع حدود النقاء وتقليل التكاليف و والآثار البيئية. مع دمج التقنيات الجديدة في في هذه الصناعة، سنرى المزيد من الموثوقية والكفاءة و أنظمة مياه فائقة النقاء أكثر موثوقية وكفاءة واستدامة في المستقبل.

الخلاصة والتوصيات

إنتاج المياه فائقة النقاء يعد إنتاج المياه فائقة النقاء مهمة معقدة تجمع بين عمليات تنقية متكاملة متعددة المراحل، والقياس الدقيق وأنظمة التحكم الدقيقة. وكما هو مفصل في هذا التقرير، فإن عملية الحصول على المياه من مصدرها إلى المنتج النهائي فائق النقاء يتطلب سلسلة من خطوات مثل الترشيح المسبق والتناضح العكسي وإزالة الأيونات والتأين الكهربائي، والأكسدة بالأشعة فوق البنفسجية، وإزالة الغازات والترشيح الفائق. تستهدف كل عملية مجموعة محددة من الشوائب في الماء و يجب أن تعمل كل هذه الخطوات في تسلسل مثالي للحصول في النهاية على ماء نقي H2O نقي. استمرارية جودة المياه التي يتم الحصول عليها ممكنة من خلال المراقبة الفورية لمعلمات مثل الموصلية والتركيز الكلي للكلور, وعدد الجسيمات والتحكم الآلي في النظام.

المياه فائقة النقاء تلعب المياه فائقة النقاء دورًا حاسمًا في العديد من المجالات، بدءًا من عالية التقنية إلى قطاع الرعاية الصحية. ولذلك، فإن عملية التحسين وضمان الجودة ذات أهمية كبيرة من حيث الكفاءة الاقتصادية وجودة المنتج. وجودة المنتج. في تصميم الأنظمة، الحلول التي من شأنها ضمان تحقيق القيم المستهدفة بأقل قدر ممكن من الهدر وأقل قدر ممكن من وينبغي اعتماد استهلاك الطاقة بأقل قدر ممكن. على سبيل المثال، مياه التغذية يجب أن تتم التهيئة المسبقة للمياه المغذية بشكل جيد لإطالة عمر الغشاء والراتنج؛ وينبغي تقليل كمية المياه المهدرة باستخدام وحدات الاسترداد.

بالإضافة إلى ذلك بالإضافة إلى ذلك، يتم إجراء الصيانة المنتظمة والموظفين المدربين لا غنى عنها لمرافق المياه فائقة النقاء. كجزء من خطط الصيانة الوقائية لا ينبغي إهمال تنظيف الأغشية بالتنظيف المكاني للأغشية، وتغيير الراتنج، وفحص مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ينبغي عدم إهمال فحوصات المصابيح بالأشعة فوق البنفسجية؛ وينبغي التحقق من معايرة أجهزة الاستشعار التحقق منها على فترات زمنية معينة. يجب تدريب المشغل والفريق الهندسي يجب تدريبهم على تفسير حتى أدنى تغيير في جودة المياه وتشغيل النظام بأمان. إجراءات لحالات الطوارئ يجب أن تكون سيناريوهات الطوارئ (مثل اكتشاف التلوث المفاجئ) تحديدها مسبقًا، ويجب التخطيط لمصادر المياه الاحتياطية أو خطوط المياه الاحتياطية يجب التخطيط لها.

من تحسين العملية , يمكن إجراء دورات التحسين المستمر من خلال تحليل البيانات التي تم جمعها من الأنظمة الحالية. على سبيل المثال، يمكن استخدام بيانات الاتجاهات لتحديد الفترات المثالية لتكرار التنظيف الكيميائي من خلال الكشف عن معدل تلوث الغشاء. وبالمثل، إعادة التدوير يمكن تحديد فرص إعادة التدوير (مثل استعادة بعض مياه الصرف الصحي) من خلال تحليل نقاط استهلاك المياه. توفر هذه الأساليب كلاً من التكلفة وتساهم في الاستدامة البيئية.

ونتيجة لذلك ونتيجة لذلك، فإن نجاح أنظمة المياه فائقة النقاء يعتمد على تصميمها وتشغيلها من منظور هندسي شامل. عندما يتم الجمع بين التقنيات الصحيحة والأتمتة الفعالة و والتحكم الفعال، فمن الممكن الحصول على مياه بجودة موثوقة تبلغ 18 MΩ سم لفترة طويلة. وبما أن متطلبات نقاء أعلى و والكفاءة المستهدفة ستظهر في المستقبل، فمن المستحسن أن تكون الأنظمة الحالية أن تكون الأنظمة الحالية قابلة للتكيف وقابلة للتطوير. التنقية الجديدة يجب مراقبة تقنيات التنقية الجديدة وحلول الاستشعار عن كثب، ويجب تحديث الأنظمة عن طريق وينبغي الحفاظ على تحديث الأنظمة من خلال دمج الأنظمة المناسبة في البنى التحتية القائمة.

كـ توصية , ينبغي مراعاة المبادئ التالية عند تركيب وتشغيل مرافق المياه فائقة النقاء تركيب وتشغيل مرافق المياه فائقة النقاء:

التصحيح التصميم والتكامل: A تسلسل المعالجة المسبقة المناسب لخصائص المياه الخام يجب اختيارها؛ يجب ضمان إزالة المواد الصلبة والعضوية بطريقة بحيث لا يتم تحميل مكونات مثل الأغشية والراتنجات فوق طاقتها. يجب أن تكون مخرجات كل خطوة من خطوات المعالجة ذات جودة تلبي شروط مدخلات الخطوة التالية. يجب أن تكون جميع الوحدات متصلة مع بعضها البعض بنظام أتمتة متكامل لضمان التشغيل دون انقطاع.

التكرار والتشغيل المتواصل التركيبات الزائدة عن الحاجة يجب إجراء التركيبات في المعدات الحرجة (المضخة، قطار التناضح العكسي, ووحدة EDI، ومصباح الأشعة فوق البنفسجية، وما إلى ذلك) لضمان عدم انقطاع إنتاج المياه لا ينقطع في حالة الصيانة المخطط لها أو الفشل. النظام يجب أن يبقى النظام في تدفق مستمر لمدة 24 ساعة قدر الإمكان ويجب تقليل حالات التوقف إلى أدنى حد ممكن.

عادي التعقيم: يجب تعقيم يجب تطهير النظام بأكمله أو أقسامه (الخزان، خط التوزيع، إلخ) التطهير على فترات منتظمة لمنع النمو البيولوجي. يجب منع تكوين الأغشية الحيوية الرقيقة بشكل استباقي عن طريق اختيار الطريقة المناسبة مثل الأوزون أو بخار الماء الساخن أو المواد الكيميائية (مثل حمض البيراسيتيك).

المعايرة المعايرة والتحقق: معايرة الأجهزة الإلكترونية (مقياس التوصيلية، ومحلل المواد العضوية الكلية (TOC)، ومقياس الأس الهيدروجيني, إلخ) يجب أن تتم وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة, وينبغي تعديل الانحرافات على الفور. بالإضافة إلى ذلك، يجب يجب فحص جودة المياه بشكل دوري من خلال للتحقق من موثوقية القياسات عبر الإنترنت.

البيانات إدارة البيانات وتتبعها: البيانات من النظام يجب جمع البيانات من النظام في قاعدة بيانات مركزية والاحتفاظ بها بالمعايير الحرجة على الأقل. وبفضل هذه السجلات، يمكن رصد يمكن رصد الاتجاهات على المدى الطويل، واستخدامها لتحسين العمليات و ويمكن إجراء تحليل بأثر رجعي في حالة وجود مشكلة محتملة في الجودة مشكلة محتملة في الجودة.

الاستدامة: استعادة المياه يجب تقييم فرص استعادة المياه وكفاءة الطاقة بشكل مستمر تقييمها وتنفيذها باستثمارات مناسبة. على سبيل المثال, النهج المتكاملة مثل استخدام نفايات مركزات التناضح العكسي في العملية التي تتطلب مياه من النوعية الثانية أو استخدام الحرارة المهدرة ينبغي النظر فيها.

تنفيذ سيؤدي تنفيذ هذه التوصيات إلى تحسين الأداء التقني و الأداء الاقتصادي لعمليات إنتاج المياه فائقة النقاء. ونتيجة لذلك ونتيجة لذلك، فإن الحفاظ على الصفات المتفوقة للمياه فائقة النقاء ممكن من خلال اتباع نهج هندسي منضبط وممارسات تشغيلية دقيقة والممارسات التشغيلية الدقيقة. وبهذه الطريقة، يمكن الحصول على أعلى درجة نقاء للمياه المطلوبة في بيئات الإنتاج الصناعي والمختبرات على حد سواء يمكن توفيرها بشكل موثوق.