Wat zijn ruw water, onthard water, gedemineraliseerd water, zuiver water en ultrazuiver water?

Natuurlijk water of leidingwater is niet altijd "zuiver"; het bevat diverse opgeloste of zwevende stoffen. Op basis van verschillende behandelingsniveaus en de mate van verwijdering van onzuiverheden kan water in verschillende categorieën worden ingedeeld: ruw water, onthard water, gedemineraliseerd water, Zuiver waterEn ultrazuiver water. Ze zijn als verschillende stations op de weg naar "ultieme zuiverheid".

1. Ruw water: Dit is natuurlijk bronwater dat geen of slechts een voorlopige fysieke behandeling heeft ondergaan (zoals sedimentatie en filtratie om grote deeltjes te verwijderen). Het is het uitgangspunt voor alle volgende processen. Waterzuiveringsprocesis.

De belangrijkste bronnen zijn oppervlaktewater (rivieren, meren, reservoirs), grondwater (putwater), zeewater en leidingwater (soms ook wel "ruw water" genoemd, dat nog verder behandeld moet worden).

Belangrijkste kenmerken:

Bevat een overvloed aan opgeloste stoffen: calcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), natrium (Na⁺), kalium (K⁺), chloride (Cl⁻), sulfaat (SO₄²⁻), bicarbonaat (HCO₃⁻) en andere kationen en anionen (gezamenlijk aangeduid als "zouten" of "opgeloste stoffen", TDS).

Bevat colloïden en zwevende deeltjes (slib, algen, organisch afval).

Kan micro-organismen (bacteriën, virussen), opgeloste gassen (zuurstof, koolstofdioxide) en organische stoffen (humuszuur, enz.) bevatten.

Vertoont "hardheid" (voornamelijk veroorzaakt door calcium- en magnesiumionen).

Relatief hoge geleidbaarheid (honderden tot duizenden microsiemens/cm, μS/cm), lage soortelijke weerstand.

Typische behandelingsprocessen: coagulatie, sedimentatie, zandfiltratie, actieve koolfiltratie (voorbehandeling).

Belangrijkste toepassingen: irrigatie, landschapsarchitectuur, sommige industriële koeling (met minder strenge eisen aan de waterkwaliteit), als ruw water voor onthard water, gedemineraliseerd water en andere hoogwaardige waterbehandelingen. 1. Onbehandeld ruw water is over het algemeen ongeschikt voor directe consumptie of industriële processen met een hoge watervraag.

2. Onthard water: Verwijdert voornamelijk calcium (Ca²⁺) en magnesium (Mg²⁺) ionen uit het water, die de hardheid veroorzaken. Het belangrijkste doel is het voorkomen van kalkaanslag.

Behandelingsproces: Voornamelijk gebaseerd op ionenuitwisseling. Wanneer water door een waterontharder stroomt die een natrium-kationuitwisselingshars bevat, worden Ca²⁺ en Mg²⁺ in het water door de hars geadsorbeerd, terwijl de hars een gelijke hoeveelheid Na⁺ aan het water afgeeft. Nadat de hars verzadigd is, moet deze worden geregenereerd met geconcentreerde pekel (NaCl-oplossing).

Belangrijkste kenmerken:

De hardheid is aanzienlijk verminderd, tot bijna nul; dit is de meest cruciale eigenschap.

De totale hoeveelheid opgeloste stoffen (TDS) vertoont weinig verandering, of zelfs een lichte stijging. Dit komt doordat alleen natriumionen de calcium- en magnesiumionen vervangen; het totale zoutgehalte in het water neemt niet af.

Andere ionen (zoals Cl⁻, SO₄²⁻, HCO₃⁻, enz.) en onzuiverheden (colloïden, organisch materiaal, micro-organismen) zijn meestal nog aanwezig, tenzij het ruwe water een voorbehandeling heeft ondergaan.

De geleidbaarheid is meestal iets hoger dan die van het ruwe water (omdat natriumionen iets beter geleiden dan calcium- en magnesiumionen).

Belangrijkste toepassingen: Ketelvoedingswater (voorkomt kalkaanslag), wasruimtes (verbetert de wasprestaties en voorkomt dat kleding stijf wordt), warmwatersystemen in hotels, voorbehandeling voor omgekeerde osmose-systemen (beschermt het membraan tegen verstopping door harde kalkaanslag) en bepaalde chemische processen (waar kalkpreventie vereist is). Onthard water is niet hetzelfde als drinkbaar zuiver water!

3. Gedemineraliseerd water: Water waarin het grootste deel (meestal >90%) van de opgeloste zouten (kationen en anionen) is verwijderd, met als doel het ionengehalte van het water aanzienlijk te verlagen.

Behandelingsproces:

Ionuitwisselingsmethode: Hierbij wordt gebruikgemaakt van kationuitwisselingshars (H⁺-type) en anionuitwisselingshars (OH⁻-type) in serie of gemengd (gemengd bed). De kationuitwisselingshars adsorbeert kationen en geeft H⁺ af; de anionuitwisselingshars adsorbeert anionen en geeft OH⁻ af. H⁺ en OH⁻ combineren tot water (H₂O). Dit is een traditionele methode voor diepe ontzilting.

Omgekeerde osmose (RO): Hierbij wordt water onder hoge druk door een semipermeabel membraan geperst, waardoor de meeste opgeloste zouten, organische stoffen, colloïden, micro-organismen, enz. worden tegengehouden. RO-permeaat heeft doorgaans een zeer lage TDS-waarde en is de meest gebruikte en belangrijkste technologie voor het verkrijgen van ontzout water.

Elektrodeionisatie (EDI): Hierbij worden ionenwisselingsharsen in kamers gevuld onder een gelijkstroom elektrisch veld om continue regeneratie en diepe ontzilting te bereiken. Het wordt vaak gebruikt als nabewerking na omgekeerde osmose (RO).

In de praktijk worden ze vaak in combinatie gebruikt, zoals "RO + gemengd bed" of "RO + EDI".

Belangrijkste kenmerken:

Extreem laag gehalte aan opgeloste zouten (ionen). Het TDS-gehalte ligt doorgaans tussen de 1 en 50 mg/L.

Zeer lage geleidbaarheid (doorgaans in het bereik van 1-20 μS/cm), hoge soortelijke weerstand (0,05-1 MΩ·cm).

De meeste ionen die hardheid veroorzaken, zijn verwijderd.

Het kan nog steeds kleine hoeveelheden zwak geïoniseerde stoffen bevatten (zoals kiezelzuur en koolstofdioxide), sporen van organisch materiaal, colloïden en micro-organismen (afhankelijk van de integriteit van de voorbehandeling en het RO/DI-systeem).

Belangrijkste toepassingen: Voedingswater voor hogedrukketels, water voor de bereiding van chemische grondstoffen en producten, mengwater voor de farmaceutische industrie, reiniging van laboratoriumglaswerk, voorreiniging in de elektronica-industrie, bereiding van batterij-elektrolyten, enz.

4. Zuiver water: Dit is een breder begrip dan 'gedemineraliseerd water', maar omvat vaak ook ontzoutingseisen. Het verwijst naar water dat meerdere geavanceerde behandelingsprocessen heeft ondergaan om de meeste onzuiverheden (niet alleen ionen) te verwijderen en een specifieke zuiverheidsnorm te bereiken. Zuiver water bevat doorgaans lagere concentraties micro-organismen en organisch materiaal dan gedemineraliseerd water.

Behandelingsprocessen: Op basis van demineralisatieprocessen voor water (zoals RO, EDI) worden doorgaans de volgende toevoegingen gedaan:

Ultraviolet (UV) sterilisatie: Doodt micro-organismen in het water.

Ultrafiltratie (UF): Verwijdert kleinere deeltjes, colloïden en micro-organismen.

Actieve koolfiltratie: Verwijdert grondig organisch materiaal, restchloor en geuren. Soms wordt er ook een ontgassingsstap toegepast om opgeloste gassen zoals koolstofdioxide te verwijderen.

Belangrijkste kenmerken:

Het heeft het lage ionengehalte (lage geleidbaarheid) van gedemineraliseerd water.

Microbiële limieten en de totale hoeveelheid organische stof (TOC) worden strenger gecontroleerd.

Lager gehalte aan fijnstof.

Een stabielere waterkwaliteit, die voldoet aan strengere industrienormen (zoals de farmacopeenormen voor gezuiverd water).

Belangrijkste toepassingen: Farmaceutische industrie (met uitzondering van injecteerbare geneesmiddelen), cosmetica-productie, voedingsmiddelen- en drankenindustrie, geavanceerde laboratoriumanalyses (HPLC-mobiele fase, enz.), dialysewater voor medisch gebruik, algemene reiniging in de micro-elektronica-industrie, enz. Zuiver water kan over het algemeen worden beschouwd als een hogere standaard dan gedemineraliseerd water, waarbij de nadruk ligt op de beheersing van micro-organismen en organisch materiaal.

5. Ultrazuiver water: Dit is het toppunt van waterzuiverheid. Het verwijdert vrijwel alle onzuiverheden uit het water, waaronder ionen, organische stoffen, deeltjes, micro-organismen, opgeloste gassen (zelfs silicium), enz., en benadert daarmee de grens van theoretisch zuiver water. Het is het beste water voor elektronische of analytische doeleinden.

Behandelingsproces: Op basis van zuiver water (of sterk gedemineraliseerd water) wordt een uiterst strenge eindzuivering uitgevoerd:

Meertraps mengbed/polijstmengbed: Verwijdert resterende sporenionen.

Ultrafiltratie (UF)/membraanfiltratie: Verwijdert nanodeeltjes, micro-organismen en pyrogenen.

UV-oxidatie (UV 185nm+254nm): Doodt micro-organismen volledig en oxideert en breekt sporen van organisch materiaal af (vermindering van TOC).

Ontgassingsmembraan/vacuümontgassing: Verwijdert opgeloste zuurstof, kooldioxide en andere gassen.

Nauwkeurig eindfilter: filtratie van 0,04 of 0,1 micron zorgt ervoor dat de fijnstofdeeltjes aan de normen voldoen.

Het gehele systeem maakt gebruik van zeer zuivere, inerte materialen (PVDF, PVP, enz.) om secundaire verontreiniging te voorkomen.

Belangrijkste kenmerken:

Extreem lage geleidbaarheid: Benadert de theoretische limiet van zuiver water (18,2 MΩ·cm bij 25 °C), soortelijke weerstand >18 MΩ·cm.

De TDS nadert nul.

Het gehalte aan fijnstof (>0,1 μm) wordt strikt gecontroleerd en beperkt tot een enkel cijfer per ml.

Het TOC-gehalte is extreem laag: doorgaans op ppb-niveau (μg/L) of zelfs lager.

Het gehalte aan microbiële/bacteriële endotoxinen is extreem laag of niet aantoonbaar.

Het gehalte aan opgeloste gassen (bijv. O₂, CO₂) is extreem laag.

De waterkwaliteit is extreem "kwetsbaar", omdat het bij blootstelling aan lucht snel CO₂ en fijnstof absorbeert, wat leidt tot een afname van de zuiverheid; daarom moet het direct na productie worden gebruikt.

Belangrijkste toepassingen: Hightechsectoren met extreem strenge eisen aan de waterkwaliteit, zoals de productie van geïntegreerde schakelingen (chips), het reinigen van halfgeleidersiliciumwafers, fotolithografieprocessen, de productie van lcd-schermen, de bereiding van ultrazuivere materialen, sporenelementanalyse (ICP-MS) en baanbrekend biowetenschappelijk onderzoek (celkweek, moleculaire biologie).