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加快经济发展方式转变——用产业化提升纯水技术

[导读]水是工业生产不可缺少的基础材料,但是,天然水不论是江河湖海或是天降水、地下水,都不同程度地含有多种杂质,如化学杂质(无机盐有机物质等)、微生物杂质(细菌、病毒等)和固状杂质(如泥沙、颠粒物等)。

—、纯水在工业生产中的重要地位

水是工业生产不可缺少的基础材料,但是,天然水不论是江河湖海或是天降水、地下水、都不同程度她含有多种杂质,如化学杂质(天机盐、有机物质等)、微生物杂质(细菌、病毒等)和固状杂质(文如泥沙、颖粒物等)。因此,大多不能直接用于生产,需要进行纯化处理如沉淀、过滤、蒸溜以及化学置换与吸附等,使水达到生产要求,这就是水处理工业的由来。随着工业的发展和产品的细化升级.为水质的纯度和用量,不断提出新的要求。水质提纯的技术也随之相应发展。逐渐形成一个具有专业特点的新兴产业.即纯水制备产业,为工业生产提供各种用途的纯水。当今纯水已广泛应用于电子信息产业生命基因工程、新型材料研制三大前沿领域,以及核能、电站、航天、地质、石油、化工、冶金、机械、轻工、交通、科研、军工等各个领练,可谓工业生产无所不及。尤其是现代高科技产业更把高纯水视为不可缺少的重要基础材料,如半导体工业,从半导体材料,硅、锗、砷化锦,到大规摸集成电路的生产都属高、精、尖、极其精细的加工产业,其生产工艺必须要用18M(M表示电阻率MD cm, 25KC)的顶级高纯水,其纯度已接近理论纯水18-24M的绝对纯度。又如液晶材料、光导纤维、生命科学、基因工程以及高精分析等也都需要18M高纯水。而乱取18M高纯水是一项技术性很强的工作世界上只有美国等工业发达国家拥有此项技术。因此,把我国纯水制备产业搞上去,对我国工业快速发展具有战略意义。

二、我国纯水制备技术状况

制备纯水是一项多种相关技术的集或成,,如机械过滤技术、化学吸附技术、热沸燕溜技术、紫外杀面技术以及膜歧技术等,特别应提出的是离子交换树脂(以下简称树脂)的出现,对刘6备纯水具有划时代的里程碑意义。离子交换把人的视野带进了微观世界,应用树脂的神奇特性。能对水进行深度提纯。能制取18M的高纯水,这是其它方法无可比拟的。当今已成为世界各国我取钝水的重要手段,就凝脑用技术已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
我国的树脂生产源于上世纪的50年代初,是美藉爱国日侨南开大学教馁何秉林领导的。他放弃在美国的良好工作条件和待遇,在新中国成立后毅然回日,报效祖国,对我国工业发展有重大贡献。如今我国已成为树脂生产大国,也是树脂应用大国。国内在用就脂达十万吨以上,用户更在十万户以上分布在工业生产的各个领域,形成一个庞大的、具有专业特点的群体,承担着为工业生产剂备纯水的重任。然而浃泱大国的树指立用技术却很落后,与大国的地位很不相称。树脂应用技术的关键是对树指的再生处理.当树指的功能降低到一定程度,不能满足生产要求时,称大树脂失效。需要进行再生处理使树脂功能复苏。再生的效果的优劣,直接影响着生产。我国的树脂再生技术落后,主要体现在:

(—)从技术方面看:

大多采用酸、碱静态浸泡法,即将失效的汩、阴树指分别放入盐酸、苛性的再生波中.24小时后,用水冲去树脂表面的酸、诚肌用。这是上世纪50年代初的树脂再生方法,避开了树脂再生工艺复杂难以掌握的问题,而采取的简陋落后的方法。其再生效果很差,树胜再生率只有20~40%。且属笨重、有毒操作。这种原始简陋的方法一直延续至今,变化不大。只有少效条件较好的用户采用比较先进的动态手生法,即使酸、碱再生液流过失效树脂,被置换下来的杂质离子随之排出,避免了重新返回树脂的弊端,因此可提高树脂的再生率。但动态法要根相钛脂失效情况来鼋喻再生茨,需要控制再生液的滚度、纯度,温度、用量、流速等工艺参数,属多因素、多变量、动态反应。其中一星变动就影响全局,难以计算和驾驭。需要配备技术人员和分析手段才能进行,因此,长期以来只有少裁企业采用。国内的最好水平是能制取15M的纯水。

(二)从生产方式看:

我国的树指再生都由用户自己解决,即一家一户自成一统,自做再生自己使用。50年来树脂用户从千百户升到上万户,现已强增至十万多户。落后的生产方式给社会带来日益沉重的负担。何如要采购盐酸、苛性钠,这是强腐蚀性危险品:采购后的运输须用危品专车,10万个用户购买一次,,就要动用10万辆、次危品车,每车耗油按10开计,就10万升。酸、减要分库储存,至少要20万间仓库,10万个用户到少要有10万个人,从事有毒的再生操作。10万个用户都是强酸、强污染源,严重污染环境。尤其树脂再生率低,导致频繁再生的恶性循环,更加大耗费酸、晡化工原料和水电资源。这一系列的麻灰与危害,必须要付出巨大的代价才能支撑。
以上就是我国树脂应用技术落后的基本状况,现已成为制约我国工业快速发展的瓶颈。从国外情况看,,美国也是树脂应用大国,也曾经历过分散落后的小作坊阶段。但他们先知先觉了一步,适时转化了,在30年前就实现了树脂再生产业化。在美国的工业城市都设有树脂专业再生工厂,集中为本地区用户再生树脂,如同更换氧气瓶、液化罐,即方便又快捷。由于采用了先进专业化的再生工艺,树z再生率期升到70%以上,并突破了技术难关,生产出核级树脂|能制取18M高纯水。由此增强了工业基础促进了快这发展。如美国硅谷地区的半导体工业,就受益于纯水技术的成果-将1B8M高纯水用于大规摸集成电路,大帽提高了产品合格率,有利于新品开发,取得了迅猛发展,以致称羁世界。通过对比,可以看到我们落后了,差距很大,应当猛里,急起直追,尽快改变落后,赶超世界先进水平。美国能的到的我们一定也能做到而且会做的更好。

三、依赖引进要付出高代价

1984年我国经济进入发展时期,为振兴电子工业开始研制大规摸集成电路。这是高端极精细制造业,生产工艺需要18M高纯水。而我国当时只有15M纯水不能适用,于是走引进之路。北京一家半导体器件厂与美商洽谈,引进一套产水量5吨时的成套设备,为此国家支付了28万美元的高昂代价(约相当于人民币30万元。)这就是落后款要换打受人数的实例。当时仅北京的半导体行业就引进了10多套纯水设备,为此付出了数百万美元的外汇,纽纽分析这套设备,前级是预处理设备,由机械过滤器、炭滤器、软水器组成(纯属一投技术、中间采用了RO(反渗悉)膜技术只能句取0.1M的纯净水。唯有后级是离子交换钠脂制备的混床,是制取1M水的关键,就因这部分我们没有,而付出沉痛的代价。再进一步分析,美国核级袱脂所用的原料。与我国生产的树指原料,就其品质来看不分上下,同样的原料经美国再生处理就能制取(18M高纯水。而经我国再生处理,只能制取15M纯水。其原因就是我们的再生工艺技术落后。当时美国是大工业生产的专业北工艺,而我们是小作坊生产的简陋工艺。相差悬殊以致挨打′可见依赖引进并不轻松,是要付出沉重代价的。为了不再"挨打",要有志气,我国必须拥有自己的18M高纯水技术。

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