專利名稱：一種增效樹脂組合物及其在高純水生產工藝中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種組合物及其應用，尤其是一種增效樹脂組合物及其在高純水生產工藝中的應用，屬于高純水領域。
80年代中后期，美國推出了一種實用型電去離子(Electrodeionization簡稱EDI)技術。電去離子技術的特征在于將電滲析和離子交換有機結合，即在電滲析裝置中，填充按一定比例混合的陰、陽離子交換樹脂，構成電去離子膜堆，該膜堆接入水處理系統中，在一定的直流電壓、電流及水流量等條件下，可以制取高純水。電去離子膜堆中的陰、陽離子交換樹脂可以通過極化條件下水的解離作用而自行再生，離子交換和樹脂再生同時發生，所以又稱連續去離子技術，不需要對離子交換樹脂進行酸堿再生，而能連續有效地去除水中的可溶性鹽類，避免了環境污染等許多問題。
由于傳統的離子交換水處理過程是在常溫狀態下進行的，在離子交換床及其它部位容易滋生細菌，釋放細菌內毒素，對制藥用水來講，必須還要考慮去除細菌內毒素等問題。因此，在整個水處理過程中，需要通過系統設計，采用科學合理的綜合工藝來滿足制藥用水的質量要求。現在各種純水的生產工藝及裝置仍存在如需要酸堿再生樹脂、或未充分除去水中的各種雜質，不能達到滿意的純度要求等缺陷。
中國發明專利“一種制藥用水的生產工藝及設備”(專利申請號99111578.3)的技術是能夠有效去除水中陰、陽離子以及其它雜質，實現深度脫鹽、高度凈化，連續生產制藥用水。
采用超濾作預處理，反滲透和電去離子為核心，荷電微孔濾膜作終端處理，原水經過這四個主要步驟，生產制藥用水。
1、超濾預處理采用切割分子量為5萬～7萬的超濾，可截留原水中的微粒、膠體、細菌等雜質，使原水的污染指數降至3以下。
如果原水濁度較高，可在超濾前設置砂濾器或其它相應的粗濾器，降低原水濁度，減輕超濾的負擔。
如果原水硬度較高，可在超濾后設置離子交換樹脂軟水器，降低原水硬度，防止在其后連接的反滲透膜膜面結垢。
2、反滲透初級脫鹽采用高性能的超薄復合反滲透膜對超濾預處理的水進行初級脫鹽，系統脫鹽率可達96％～99％，水利用率達50％～75％。反滲透可以去除水中的細菌、病毒、細菌內毒素、大部分可溶性鹽類及分子量在200以上的有機物。一般情況下采用一級反滲透，如果原水含鹽量較高，可采用二級反滲透。
由于反滲透膜對水中的氯敏感，在反滲透前，增加活性炭吸附濾器或一種高純度銅鋅合金濾料KDF(kinetic degradation fluxion)等，將水中的氯含量降至0.1mg/L以下。
3、電去離子深度脫鹽采用電去離子技術，使水中殘留的陰、陽離子通過離子交換以及直流電場作用下的離子定向遷移等過程排出系統，而使水的純度得以進一步提高，根據需要可使制得的純水電導率達到0.5μS/cm至0.06μS/cm(電阻率達到2MΩ·cm至17MΩ·cm)，實現深度脫鹽的目的。
陰離子交換樹脂表面帶有正電荷，容易吸附帶負電荷的細菌，樹脂—水界面發生的水解離反應，生成OH-、H+，局部pH值變化，能夠干擾和抑制微生物代謝過程，不利于細菌的生長，有利于降低細菌內毒素污染。
4、荷電微孔濾膜終端處理荷電微孔濾膜表面帶有較強的正電荷，細菌和細菌內毒素帶有負電荷，當含微量細菌和細菌內毒素的水通過荷電微孔濾膜過濾時，這些雜質就會被吸附到荷電膜表面。荷電微孔濾膜孔徑可控制在1.6μm以下。由于荷電微孔濾膜對負電性雜質的吸附能力很強，因此，已經吸附到膜面的細菌和細菌內毒素不會脫落。用荷電微孔濾膜作終端處理，能有效除去系統中存在的微量細菌和細菌內毒素，對保證產水的質量起到十分重要的作用。經過以上的處理，水中的細菌內毒素等被更有效地濾除。
本發明的目的之二在于提供一種電去離子高純水的生產工藝，使高純水的各種指標符合國家電子級水I級標準的要求。
本發明的目的是這樣實現的原水除經過預處理(包括超濾或砂濾、活性炭吸附和軟化)、反滲透初級脫鹽、電去離子深度脫鹽和荷電微孔濾膜終端處理這四個主要步驟外，還需要在電去離子深度脫鹽前采用增效樹脂，荷電微孔濾膜終端處理前增加拋光樹脂(polishing resins)去離子。
一種增效樹脂組合物，所述增效樹脂組合物包括除硅用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、除三價鐵離子用大孔苯乙烯系膦酸樹脂、除二價金屬離子用大孔苯乙烯系螯合性樹脂、除鈣離子、鎂離子用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂、除有機物用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。
所述增效樹脂組合物的組分可擇一或一種以上。
所述增效樹脂各組分的比例為除硅用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂30～40％除三價鐵離子用大孔苯乙烯系膦酸樹脂10～20％
除二價金屬離子用大孔苯乙烯系螯合性樹脂 10～20％除鈣離子、鎂離子用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂 30～40％除有機物用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 10～20％一種采用增效樹脂組合物的高純水生產工藝，高純水是原水依次經過以下主要步驟得到的1)采用超濾、活性炭吸附和軟化作為預處理；2)采用反滲透對預處理的水進行初級脫鹽；3)采用增效樹脂進一步除去對電去離子膜堆有害的雜質；4)采用電去離子實現深度脫鹽；5)采用拋光樹脂除去殘留的微量離子；6)采用荷電微孔濾膜作為終端處理。
本發明可以產生如下效果超濾膜組件、活性炭吸附濾器和軟化水濾器作預處理，可以保證后續反滲透膜組件的使用壽命，增效樹脂組合物進一步除去對電去離子膜堆有害的雜質，用于保護電去離子膜堆，提高使用效果。電去離子可制取高純水，可以長時間連續工作，而不需要停下來進行酸堿再生，解決了以往離子交換樹脂用化學再生帶來的麻煩和污染，電去離子技術適合于初級純水的深度脫鹽，將電去離子膜堆設置于反滲透膜組件之后，可以更有效地發揮它的功能。拋光樹脂去離子，進一步除去水中殘留的微量離子。荷電微孔濾膜組件作終端處理，使產品水中的細菌內毒素、微粒含量降至一個很低的水平，滿足更高的水質要求。
本發明生產的高純水的電阻率達到國家電子級水I級標準，95％時間在18MΩ·cm以上，不低于17MΩ·cm。
增效樹脂組合物中的D201 Styrene-DVB大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂可以除去水中微量的硅離子、DLT-1 Styrene-DVB大孔苯乙烯系膦酸樹脂可以除去水中微量的三價鐵離子、D401 Styrene-DVB大孔苯乙烯系螯合性樹脂可以除去水中微量的二價金屬離子、001×7 Styrene-DVB強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂可以除去水中微量的鈣離子和鎂離子、D262 Styrene-DVB大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂可以除去水中微量的有機物。
根據原水中某一種雜質含量的多少，調整增效樹脂各組分的含量，如果某種雜質的含量很少，可以不用或少用組分中的某種樹脂。
根據實驗數據，通常情況下，達到理想效果的各組分最佳的重量百分比含量分別為D201大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 30～40％DLT-1大孔苯乙烯系膦酸樹脂 10～20％D401大孔苯乙烯系螯合性樹脂10～20％001×7強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂30～40％D262大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 10～20％增效樹脂組合物置于一個有進出口的圓筒內，做成一個組件，用于整個高純水的生產工藝中，即可實現對水中微量雜質的去除。
由附
圖1可以看到原水首先經過超濾膜組件做預處理，然后是活性炭吸附濾器吸附原水中的余氯，軟化水濾器除去鈣離子和鎂離子，再經過反滲透膜組件初級脫鹽，經過增效樹脂除去殘留的微量有害雜質，用以保護電去離子膜堆，提高使用效果。電去離子膜堆深度脫鹽，再經過拋光樹脂去離子，進一步除去水中殘留的微量離子。最后經荷電微孔濾膜組件做終端處理，制取制藥用水及高純水。
采用本發明的工藝流程的設備可以長時間穩定運行，整個工作過程為自動控制，可實現無人值守。產品水中的細菌內毒素含量低于0.1Eu/mL，總硅小于2μg/L，總有機炭(TOC)小于20μg/L，高純水電阻率大于18MΩ·cm。其它指標超過了國家標準GB/T11446-1997電子級水I級標準。
采用本發明的工藝流程的設備制取的高純水滿足電子、電力、醫藥、生物技術等領域的高純水要求，可廣泛用于電子、電力、醫藥、生物技術等領域。
權利要求
1.一種增效樹脂組合物，其特征在于所述增效樹脂組合物包括除硅用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、除三價鐵離子用大孔苯乙烯系膦酸樹脂、除二價金屬離子用大孔苯乙烯系螯合性樹脂、除鈣離子、鎂離子用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂、除有機物用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。
2.如權利要求1所述增效樹脂組合物，其特征在于所述增效樹脂組合物的組分可擇一或一種以上。
3.如權利要求1所述增效樹脂組合物，其特征在于增效樹脂各組分的比例為除硅用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 30～40％除三價鐵離子用大孔苯乙烯系膦酸樹脂 10～20％除二價金屬離子用大孔苯乙烯系螯合性樹脂 10～20％除鈣離子、鎂離子用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂 30～40％除有機物用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 10～20％
4.一種采用增效樹脂組合物的高純水生產工藝，其特征在于，高純水是原水依次經過以下主要步驟得到的1)采用超濾膜組件、活性炭濾器、軟水濾器等作為預處理；2)采用反滲透膜組件對預處理的水進行初級脫鹽；3)采用增效樹脂除去對電去離子膜堆有害的雜質；4)采用電去離子膜堆實現深度脫鹽；5)采用荷電微孔濾膜組件作為終端處理。
5.如權利要求4所述采用增效樹脂組合物的高純水生產工藝，其特征在于所述的步驟4和步驟5之間還包括采用拋光樹脂除去殘留的微量離子的步驟。
全文摘要
一種增效樹脂組合物及其在高純水生產工藝中的應用，增效樹脂組合物包括除硅用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、除三價鐵離子用大孔苯乙烯系膦酸樹脂、除二價金屬離子用大孔苯乙烯系螯合性樹脂、除鈣離子、鎂離子用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂、除有機物用大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。原水經預處理(包括超濾或砂濾、活性炭吸附和軟化)、反滲透初級脫鹽、增效樹脂處理、電去離子深度脫鹽、拋光樹脂處理、荷電微孔濾膜終端處理，可有效去除水中各種雜質，生產高純水。高純水電阻率達到國家電子級水I級標準(＞18MΩ·cm)，尤其適于電子、電力、醫藥、生物技術等領域高純水的需要。
文檔編號C08L25/00GK1405228SQ0112405
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月10日 優先權日2001年8月10日
發明者劉紅斌, 龔承元, 蘇建勇, 朱孟府, 馬軍, 張西正 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所