透析用水处理的基本原理与维护

透析用水处理的基本原理与维护

一、血液透析用水处理的目的及设备发展

出于对人体安全的考虑，饮用水要经过一定的处理，才能提供给人们，饮用水在进入血液之前要经过肠道的屏蔽，但对与透析患者，水与血液仅被一层半透膜隔离，半透膜对通过它的物质没有选择。与正常人每周饮用约14L水相比，透析患者每周使用300~400L水。因此，作为透析用水的纯度要求非常高，如果水中含有害物质，很容易通过透析膜进入患者的血液中，即使是较低浓度的有害物质，长期积蓄也会导致慢性中毒。

为了保证透析患者的安全，水处理设备的发展，经过了漫长的不间断改进与提升过程。国内的透析水处理技术从上世纪50~60年代的软化水、蒸馏水透析，发展到电渗析技术、阴阳离子交换装置，以及当前大多在使用的反渗透（Reverse Osmosis简称RO）水处理系统，经过了半个世纪的发展。为提高水的进一步纯化以保证生物学指标和减少内毒素的污染，需要水处理系统更加精细的改进。

二、反渗透（RO）水处理系统

（一）反渗透工作原理：

图表5-1-1

1、渗透：是指稀溶液中的溶剂自发的透过半透

膜（如腹膜、反渗透膜）进入浓溶液流动的现象。

如图表5-1-1 初始状态

2、渗透压：随着稀溶液中溶剂不断流入浓溶液，

浓溶液测的页面不断升高，达到稳定后，渗透出

于平衡状态，此时半透膜两侧的压差既为渗透压。

如图表5-1-1平衡状态

3、反渗透：在浓溶液测加压力克服渗透压，使

溶剂渗透的流动方向逆转，使得浓溶液的浓度更

大，这一过程即渗透的相反过程。如图表5-1-1。

血液透析反渗透水处理系统的核心元件是反渗

透膜如图表5-1-2

图表5-1-2

RO膜的离子去除特性：

离子透过膜的规律，一般来说，1价离子透过率大于2价、2价大于3价。

K+＞Na+ ＞Ca2+＞Fe3+

血液透析反渗透水处理系统由预处理部分、RO主机（图示为双极反渗透）和输送管道组成。如图表5-1-3

图表5-1-3

（二）、预处理的组成及日常维护

预处理包括前级加压泵、介质过滤、锰砂过滤（按需）、炭滤、软化、保安过滤器及连接管路。各部分组件功能如图表5-1-4

原水

图表5-1-4

组件功能工作方式原水加压泵提高水压（0.3MPa~0.5MPa）压力控制、流量控制

介质过滤去除胶体、颗粒杂质等自动正反冲洗

锰砂除铁自动正反冲洗

炭滤氯、氯胺、臭味、有机污染物、部分离子自动正反冲洗

软化去除钙镁离子，降低硬度自动冲洗、再生

保安过滤去除细微颗粒，精度一般为1um 过流，定期更换

1、介质过滤

当水流流过过滤介质的床层时，水中的悬浮物和胶体会附着在过滤介质表面。过滤效果取决于介质的颗粒大小，填充高度和水流速。最常用的过滤介质是石英砂，直径为

0.5~1.2mm，填充高度≥800mm，设计过滤流速10m~20m/h。介质过滤器工作过过程中，随

着附着物的沉积，过滤器进出水压力降增大，床层除去杂质的能力下降，当压力降增大到一定程度时，过滤器的床层需要反洗，通过清洗（包括反冲洗和正清洗）清除过滤介质中附着的杂质，过滤器两次反洗之间的运行时间称为运行周期。应根据进出水质及用水量来确定运行周期，一般情况下，每周设定1~2次。目前大部分透析用水处理的过滤系统都采用自动控制器，自动控制器可根据需要设定一周内的清洗次数和清洗时间（清洗时间一般设在不影响治疗工作的夜间）。

2、锰砂过滤器

反渗透进水对含铁量有严格的限制，Fe离子会污染后级软化系统的树脂，同时也会损伤反RO膜，缩短膜的使用寿命。如果原水中含铁较高，则需加装锰砂过滤，其作用主要用来清除水中的铁离子。锰砂的主要成分是MnO2，他是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。

只要原水PH＞5.5，原水中的Fe2+便会氧化成Fe3+，Fe3+立即与OH-结合成Fe(OH)3沉淀下来。反应如下：

4MnO2 + 3O2 = 2MnO7

MnO7+ 6Fe2++ 3H2O = 2MnO2 + 6Fe3+ + 6 OH-

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3

锰砂过滤的正反清洗同介质过滤器。

3、炭过滤

碳过滤器主要吸附水中的游离氯、氯胺、异色、异嗅等有机污染物，也可吸附少量金属离子。血液透析水处理系统一般选用颗粒直径在0.6mm~1.6mm的优质椰壳或果壳活性炭，其比表面积≥500m2/g,微孔容积≥0.9cm3/g。活性炭的多孔结构，吸附对细菌来说有营养的有机物，为细菌繁殖提供了有利的环境，为了保持其吸附能力和减少细菌的繁殖，定期的反

洗和更换活性炭是非常必要的。活性炭的正反清洗同介质过滤器。

游离氯对透析患者可能造成致命性伤害，建议有条件的医院采用双级碳过滤。

4、软化过滤器

水的硬度指水中钙、镁、铁、锰、锶等离子总量之和，通常以钙、镁计算，硬度的单位为mEq/L，或者算成CaCO3以mg/L表示。除去水的硬度的过程称为软化，血液透析水处理系统的软化过滤一般采用Na型阳离子交换树脂。其交换反应如下：

2NaR + Ca（HCO3)2 = CaR2 + 2NaHCO3

2NaR + Mg（HCO3)2 = MgR2 + 2NaHCO3

2NaR + CaSO4 = CaR2 + Na2SO4

2NaR + MgSO4 = MgR2 + Na2SO4

树脂交换饱和后，树脂失效，可用再生液对其再生，常用的再生液为饱和盐水。再生过程如下：

2NaCl + CaR2 = 2NaR + CaCl2

2NaCl + MgR2 =2NaR + MgCl2

软化过滤器的再生也是有自动控制器实现的，软化过滤器的周期制水量和再生周期可通过树脂的交换能力、原水硬度、和树脂的体积计算。每次再生的耗盐量也可树脂的体积计算。

5、保安过滤器

一般采用不锈钢外壳或塑料外壳内装过滤芯的方式，可去除颗粒直径＞1um的颗粒，去除较小的杂质（如：活性炭颗粒、树脂颗粒、胶体物质等），保护反渗透装置免受颗粒物质的破坏，一般采用定期更换的方式使用。具体更换周期视原水水质和用水量。

6、预处理的维护：

良好的预处理能够满足反渗透进水水质要求，以确保反渗透装置长期安全的运行，保证产品水量、水质、延长膜的使用寿命，降低运行成本。预处理的设计出水量是反渗透纯水产水量的2.5倍以上。

（1）、每天检查记录各压力表显示数值（或数值范围）、记录各过滤器前后压差。

（2）、检查各个自动控制起的时钟是否正确，不正确的设置可能导致正反清洗或再生失效，导致RO出水水质不合格。

（3）、每天检查炭滤出水余氯残余量，评定炭滤器的情况，一旦接近超标，立即更换活性炭。

（4）、每天检查盐箱内盐的存量，检测软化过滤器出水硬度，评定软化过滤器的情况，若硬度超标，检查再生情况，查明原因；树脂失效，更换树脂。

（5）、定期检查保安过滤器滤芯情况，更换滤芯。

7、预处理常见故障：

（1）、原水增压泵：

a、水泵不启动，供水压力得不到提高。可能原因：压力开关、电器控制故障；水泵电机故障。

b、水泵连续运转，供水压力得不到提高。可能原因：供水不足；压力开关、电器控