Пользователь:Mdhenley55

ПРИМЕЧАНИЕ: Разрешение на использование ссылок в ссылках 1, 2, 4 и 6 предоставлено автором этой записи и издательством Tall Oaks Publishing. Эти защищенные авторским правом элементы относятся к 2009 и 2010 годам. Ссылки, используемые с этим текстом, предназначены для предоставления справочной информации и подтверждения утверждений, сделанных автором в тексте. Эти ссылки используются с разрешения владельца авторских прав.

Термин «ультрапчистая вода» (UPW) используется в водном бизнесе для обозначения определенных сортов воды. UPW, также известная как вода высокой степени очистки, ассоциируется с водой, очищенной для использования в производстве полупроводников (устройств, дисплеев с плоским экраном, солнечных панелей), фармацевтических препаратов (традиционная медицина, биофармацевтика, почечный диализ, медицинские приборы и некоторые потребительские товары), выработке электроэнергии (критические и сверхкритические котлы), лабораторной воды и некоторых других областях применения. Следует отметить, что UPW или вода высокой степени очистки — это обобщающий термин, который относится к нескольким типам воды, каждый из которых имеет различные стандарты качества. Иногда такую ​​воду называют терминами «деионизированная» или «деминерализованная».
Технологии очистки, связанные с окончательной очисткой воды высокой степени очистки, включают обратный осмос, ионный обмен (раздельный слой, смешанный слой и конденсатная полировка), электродеионизацию (иногда называемую непрерывной электродеионизацией) и этапы фильтрации, такие как ультрафильтрация, микрофильтрация. В фармацевтической и полупроводниковой промышленности также уделяется внимание дезинфекции или стерилизации воды такими методами, как ультрафиолетовое излучение или озон. Другие технологии, используемые перед окончательной очисткой, включают активированный уголь для удаления хлора, чтобы защитить мембраны и картридж или другую фильтрацию. Эти типы шагов будут использоваться для входящей питательной воды из муниципального источника. Для сырой воды, скажем, из поверхностного источника (например, реки) или колодезной воды, другие шаги могут включать флокуляцию и коагуляцию, а также мультимедийную фильтрацию в качестве начального шага предварительной обработки.
Когда кто-то изучает очистку воды, простой способ отличить типы технологий очистки - это те, которые химически регулируют воду для устранения или минимизации проблем, и те, которые физически отделяют загрязняющие вещества от очищенного потока. Химикаты для контроля накипи, загрязнения или биообрастания могут быть примерами обработок, которые химически регулируют воду. Такие технологии, как микрофильтры, обратный осмос и ионный обмен, являются обработками, которые физически удаляют загрязняющие вещества из воды. В контексте высокочистой воды многие из используемых технологий очистки направлены на физическое удаление загрязняющих веществ.
В следующих параграфах кратко излагаются три основные категории высокочистой воды.

Многие считают, что вода полупроводникового класса проходит самую строгую обработку. Эта вода обрабатывается в соответствии со стандартами, установленными либо на конкретном заводе-изготовителе, либо в соответствии с такими организациями, как Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) (1) или Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM International). Аналитическая лаборатория Балажа (теперь известная как Balazs NanoAnalysis, подразделение Air Liquide) также опубликовала руководящие принципы по обработке воды полупроводникового класса. В производстве микроэлектроники высокочистая вода используется для очистки полупроводниковых приборов на различных этапах производства. Система очистки полупроводниковой воды спроектирована таким образом, чтобы она удаляла из воды органику, растворенные минералы и частицы — все это может осаждаться на микроэлектронных приборах и потенциально вызывать дефекты продукции. С этими системами воды также обращаются осторожно, чтобы гарантировать, что материал конструкции очистного оборудования и систем распределения воды не будет выщелачивать загрязняющие вещества в очищенную воду. Соответственно, для трубопроводных систем обычно используются такие материалы, как инертные пластики, например, поливинилиденфторид (ПВДФ).

Воды фармацевтического класса обрабатываются таким образом, чтобы они соответствовали стандартам, установленным фармакопеями, из которых наиболее влиятельными являются Фармакопея США (USP), Европейская фармакопея (EP) и Японская фармакопея (JP). В Соединенных Штатах Управление по контролю за продуктами и лекарствами США контролирует системы водоснабжения фармацевтических заводов, но основывает свои правила на тех, которые изложены в USP. Различные типы производимых вод фармацевтического класса включают бактериостатическую воду для инъекций, очищенную воду, стерильную очищенную воду, стерильную воду для ингаляций, стерильную воду для инъекций, стерильную воду для орошения и воду для инъекций. Для очищенной воды обычно система очистки объединяет обратный осмос с электродеионизацией. Обработка воды для инъекций чаще всего включает в себя некоторую форму термической дистилляции. Производство всех этих вод подпадает под стандарты, установленные USP. Некоторые из этих вод используются в качестве ингредиентов в лекарственных средствах, в то время как другие могут применяться на этапах очистки и подготовки фармацевтических препаратов или, например, медицинских устройств (2, 3).

Вода для электростанций. Многие электростанции используют высокочистую воду в критических и сверхкритических (выше 3200 фунтов на кв. дюйм) котлах (атомных или работающих на ископаемом топливе). В некоторых случаях коммунальные службы устанавливают руководящие принципы по очистке воды. В противном случае, такие организации, как Институт исследований в области электроэнергетики (EPRI), группы пользователей коммунальных служб, производители оборудования для генерации электроэнергии и Американское общество инженеров-механиков (ASME) являются примерами тех, кто разработал стандарты очистки воды на электростанциях. Не все электростанции обязаны использовать высокочистую воду. Для некоторых котлов низкого давления может быть приемлема даже смягченная вода. На электростанциях очищенная вода может использоваться для производства пара, а также для систем контроля загрязнения воздуха и в качестве охлаждающей воды. Типы очищенной воды, связанной с электростанциями, включают высокочистую воду, котловую воду для котлов низкого давления и охлаждающую воду. Технологии очистки, связанные с водой для электростанций, включают обратный осмос, ионный обмен, смягчение, электродеионизацию (новый подход) и очистку конденсата (4, 5).
Термоэлектрические электростанции являются основным потребителем воды в Соединенных Штатах и ​​во всем мире. По оценкам Геологической службы США (USGS), в 2000 году для производства электроэнергии в Соединенных Штатах ежедневно использовалось около 195 миллиардов галлонов воды (Бгал/д). Эта цифра не включает гидроэлектроэнергию. Из этого количества около 59,5 Бгал/д поступает из источников соленой воды, а оставшиеся 136 Бгал/д — из пресной воды. Из общего количества воды, используемой электроэнергетикой, 99% поступает из поверхностных вод (цитируется в Ссылке 4).

В водном бизнесе существует ряд классов очищенной воды за пределами UPW. Как уже обсуждалось, высокочистая вода — это термин, который относится к пуристским типам очищенной воды. Вкратце, вот некоторые другие категории, которые также подвергаются очистке.

Муниципальная питьевая вода. Этот тип воды обрабатывается в соответствии со стандартами, установленными регулирующими органами. В Соединенных Штатах эти стандарты устанавливаются Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Руководящие принципы EPA требуют, чтобы предприятия, предоставляющие питьевую воду, контролировали наличие микроорганизмов, переносимых водой, одним из примеров которых является Cryptosporidium, а также наличие растворенных загрязняющих веществ (6), которые считаются вредными для здоровья человека.

Промышленная вода. Это широкая категория воды, используемой на промышленных предприятиях. Применения могут включать котловую воду и технологическую воду. Примерами могут служить электростанции, промышленные котлы, целлюлозно-бумажные, нефтехимические и нефтеперерабатывающие заводы. Вода может быть очищена с помощью технологий деионизации или смягчения воды. Подкатегорией этого типа воды является вода, используемая в пищевой и пивоваренной промышленности.

Охлаждающая вода. Это вода, используемая в градирнях и системах охлаждения. Иногда она включает повторное использование потоков отходов с промышленного предприятия. Вода может использоваться для систем HVAC или для охлаждения технологических потоков. Эта вода часто обрабатывается химически для биологического контроля, а также контроля загрязнения и накипи. Системы охлаждения могут варьироваться от больших наборов градирен, часто связанных с электростанциями или промышленными предприятиями, до небольшой градирни HVAC, которую можно увидеть на крыше здания. Сложность и объем очистки часто различаются в зависимости от конечного использования.

Опресненная вода — это вода из морских или солоноватых источников, которая используется в качестве питьевой воды или для использования на электростанциях или промышленных объектах вдоль прибрежных зон. Распространенными технологиями очистки являются либо обратный осмос, либо различные формы термической дистилляции.

Регенерированная и повторно используемая вода. Этот тип воды поступает из промышленных или муниципальных источников сточных вод. Некоторые промышленные сточные воды могут быть достаточно чистыми для использования, скажем, в градирне или даже для орошения без необходимости очистки. Другие воды должны быть сначала очищены перед повторным использованием — либо в качестве источника питательной воды на промышленном предприятии, либо, скажем, в качестве муниципальной ирригационной воды. Помимо орошения, муниципалитеты также будут использовать очищенные сточные воды для закачки с целью пополнения запасов грунтовых вод или для защиты от проникновения соленой воды в прибрежные районы. Следует отметить, что во всех случаях эти типы вод очищаются, чтобы быть достаточно чистыми для потенциального повторного использования, а не для соответствия нормативным требованиям по сбросу.

Домашняя питьевая вода. Хотя она не отличается от муниципальной питьевой воды, следует отметить, что целая отрасль была разработана для систем очистки, чтобы улучшить качество воды, используемой в домах. Существуют системы для всего дома, такие как умягчитель воды, который очищает всю поступающую воду, а также фильтры в точке использования на кухонных раковинах. В некоторых случаях домовладельцы даже заключают договор с поставщиком, который устанавливает большой диспенсер для бутилированной воды.

Пластовая вода используется при бурении и добыче нефти и газа.

Ливневая вода. Это вода, собранная после дождя или снежных бурь. Теперь регулирующие органы требуют, чтобы в некоторых случаях вода проходила некоторую базовую очистку перед сбросом.

Промышленные сточные воды и городские сточные воды. Это классы вод, которые должны быть очищены в соответствии с рекомендациями EPA перед сбросом.

UPW получают в основном путем очистки муниципальной воды или иногда регенерированной воды, хотя в некоторых случаях ее также получают путем очистки других источников воды, которые кратко описаны в этом разделе.

Грунтовые воды. Это вода из скважин, используемая в доме, муниципалитете или на промышленном предприятии для обеспечения соответствующих нужд.
Поверхностные воды. Обычные примеры включают реки, озера или ручьи.
Морская вода. Океаны или моря, используемые в качестве источника воды вдоль прибрежных регионов.
Солоноватая вода. Внутренние водные ресурсы с высоким содержанием соли, которые необходимо удалить перед использованием.

ULTRAPURE WATER® также относится к зарегистрированной торговой марке ежемесячного технического журнала, издаваемого Tall Oaks Publishing Inc. из Литтлтона, штат Колорадо. Издатель Фрэнк Слейко, доктор философии, запустил журнал в 1984 году, чтобы предоставить источник технической информации об обработке высокочистой воды, используемой в полупроводниковой, энергетической, фармацевтической и смежных отраслях промышленности. Издание стало онлайн-изданием (www.ultrapurewater.com) начиная с выпуска в январе 2009 года.

1. Shade, B. «Соблюдение рекомендаций дорожной карты ITRS по измерению частиц в высокочистой воде для полупроводников», ULTRAPURE WATER 26(5) , стр. 33-36 http://digital.ultrapurewater.com/DigitalAnywhere/viewer.aspx?id=14&pageId=32&refid=216762&s=undefined (май 2009 г.).
2. Henley, M. «Часть 3: Факторы, влияющие на рынки фармацевтической воды», ULTRAPURE WATER 27(4) , стр. 12-16 http://digital.ultrapurewater.com/DigitalAnywhere/viewer.aspx?id=25&pageId=12&refid=216762&s=undefined (апрель 2010 г.).
3. Мельцер, Т. Х. Фармацевтические системы водоснабжения , Tall Oaks Publishing Inc., Литтлтон, Колорадо (1997).
4. Хенли, М. «Часть 2: Энергетическая промышленность — важный рынок воды», ULTRAPURE WATER 27(1) , стр. 11–15 http://digital.ultrapurewater.com/DigitalAnywhere/viewer.aspx?id=22&pageId=10&refid=216762&s=undefined (январь 2010 г.).
5. Мельцер, Т. Х. Подготовка высокочистой воды для полупроводниковой, фармацевтической и энергетической промышленности , Tall Oaks Publishing Inc., Литтлтон, Колорадо (1993).
6. Хенли, М. «EPA одобряет 25 методов тестирования загрязнителей питьевой воды», ULTRAPURE WATER 27(2), стр. 11-12 http://digital.ultrapurewater.com/DigitalAnywhere/viewer.aspx?id=23&pageId=10&refid=216762&s=undefined (февраль 2010 г.).

Эта запись написана Майком Хенли. Автор освещал и писал о темах очистки воды в течение почти 20 лет, и цель этой статьи — предоставить начальные сведения по теме UPW. Все ссылки предоставлены для проверки информации, содержащейся в этой статье. В частности, ссылки 2, 4 и 6 получены непосредственно от автора, в то время как остальные 3 ссылки — от того же издателя, с которым связан автор.
Примечание: все ссылочные материалы и связанные с ними ссылки на ссылки 1, 2, 4 и 6 используются с разрешения, как указано в начале статьи.