本实用新型涉及脱碳/脱氧技术领域，特别涉及一种基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统。
背景技术：
电子、半导体、液晶显示、光伏等工业生产过程中，往往需要使用大量的纯水、高纯水、超纯水清洗半成品、成品。集成电路的集成度越高，线宽越窄，对水质的要求也越高。常用的超纯水制备工艺方法有三种：(1)离子交换、(2)两级反渗透、(3)高效反渗透加EDI(电除盐)。反渗透能够除去几乎所有的二价盐和一部分一价盐，剩余的盐由EDI除去；但反渗透无法脱除水中溶解态二氧化碳，这些二氧化碳在通过反渗透膜后又会发生部分电离，增加EDI的负荷，影响其使用寿命。
传统的脱碳方法一般是用吹脱塔对水进行脱碳，水从上部进入吹脱塔内部，喷淋沿填料层下流，干净空气从吹脱塔底部鼓入，与水逆流接触；空气中的二氧化碳分压低于水中二氧化碳平衡的分压，二氧化碳就从水中扩散到空气中，从而脱除水中二氧化碳。
但吹脱塔内单位体积填料提供的气液接触面有限，脱气率低，而且填料需要定期更换，成本较高。
另外半导体集成电路清洗用的超纯水需要进行溶解氧脱除，避免清洗过程中溶解氧氧化集成电路板表面金属；啤酒、饮料、口服药液用水也需要进行溶解氧脱除，避免溶解氧氧化水中的活性营养物质。但是目前缺少高效的纯水脱氧装置。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统，二氧化碳和氧气脱除率高，设备占地面积小，操作维护简单。
一种基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统，包括：
输液泵，用于输送待处理的水；
膜接触器，壳程入口与所述输液泵的出水口连接，壳程出口输出处理好的水；
氮气贮罐，通过减压元件与所述膜接触器的管程进口连接；
真空泵，进口与所述膜接触器的管程出口连接，出口输出氮气和被脱气体的混合气体。
被脱气体为氧气或者二氧化碳，根据处理要求的不同进行区分，待处理的水经输液泵加压进入膜接触器下部的中心管，通过中心管上的管孔进入壳程，由内向外径向流动穿过膜丝，跨过隔板进入膜接触器的上部，由外向里径向流动穿过膜丝，由管孔重新进入中心管，从上部出膜接触器，然后进入下一膜接触器壳程进一步脱除气体，所述输液泵一般采用离心泵。
膜接触器下部侧面的管程出口连接真空泵，氮气贮罐内的高纯氮气通过减压元件减压后由上部侧面的管程进口进入膜接触器，减压元件一般采用减压阀。
气路连通的是膜接触器的管程，水在膜接触器的壳程流动，管程上部通入高纯氮气、底部抽真空，理论上与气相平衡的水中被脱气体溶解浓度几乎为零，水中被脱气体就渗透扩散通过膜介质，进入气相。不断配以氮气吹扫、抽真空，保证气相中的二氧化碳或氧气浓度一直很低，这样水中的二氧化碳或氧气也就不断渗透扩散至气相。从而脱除水中二氧化碳或氧气。
为了提高处理效果，优选的，所述膜接触器设有壳程串联的两个，分别为第一膜接触器和第二膜接触器。通过两级的膜接触器进行脱碳/脱氧处理，可以进一步提高处理效果。
为了提高处理效果，优选的，所述氮气贮罐通过减压元件后分别接入第一膜接触器和第二膜接触器的管程进口。输入各级膜接触器的氮气都是从氮气贮罐输出，纯度高，吸收效果更好。
中转水箱里是上游经过预处理的水，优选的，所述输液泵的进水口连接于待处理水的中转水箱；当系统脱除二氧化碳时需要加入微量高纯度盐酸将pH值调至略低于5.6。
为了提高处理效果，优选的，脱除二氧化碳时需向中转水箱加入微量高纯盐酸，将水的pH值调至5.6以下，所述输液泵的出水口设有pH测试仪；脱除氧气时，所述第二膜接触器壳程的出水口设有溶氧检测仪。
优选的，连接所述输液泵的出水口和所述膜接触器的壳程入口的管路上安装有加热单元。升高水温，可以降低气体在水中的溶解度，增加脱除动力；加热单元可以采用电加热器。
优选的，所述氮气贮罐的出气口和减压元件之间安装有气体精密过滤器。氮气贮罐内的高纯氮气经过气体精密过滤器过滤，避免杂质进入系统。
为了提高渗透扩散效果，优选的，所述减压元件的出气端以及所述真空泵进气端设有压强检测仪。实时检测减压元件的出气端以及真空泵的气压值，以达到最优的渗透扩散效果。
本系统用于二氧化碳脱除时产生的混合气体中氮气占99％以上，其余大部分是二氧化碳，这样组成的混合气体可以直接用于食品保鲜。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统，二氧化碳或氧气的脱除率高，设备占地面积小，操作维护简单，且脱除二氧化碳时真空泵出口的气体可以用于食品保鲜，系统产物可以进行利用，经济效益好。
附图说明
图1为本实用新型的基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统包括中转水箱1、离心泵2、电加热器3、膜接触器4、膜接触器5、气体精密过滤器6、减压阀7、氮气贮罐8和水环真空泵9。
离心泵2用于输送来自中转水箱1的水；膜接触器4和膜接触器5的壳程串联，膜接触器5的壳程入口与离心泵2的出水口连接，膜接触器4的壳程出口输出处理好的水；氮气贮罐8通过减压阀7与膜接触器4和膜接触器5的管程进口连接；水环真空泵9的进口与膜接触器4和膜接触器5的管程出口连接，水环真空泵9的出口输出氮气和被脱气体的混合气体。
电加热器3安装在连接离心泵2的出水口和膜接触器5的壳程入口的管路上，氮气贮罐8的出气口和减压阀7之间安装有气体精密过滤器6。减压阀7的出气端和水环真空泵9的进气端均设有压强检测仪。离心泵2的出水口设有pH测试仪用于二氧化碳脱除时输出水pH值的检测。AI为氧气脱除时检测出水的溶解氧含量。
本实施例的系统与外界发生的物料交换有：脱除好二氧化碳或氧气的水01、来自上游待处理的水02、高纯度盐酸03(当脱除二氧化碳时使用)、氮气和被脱气体的混合气体04。
本实施例系统脱除的工作原理如下：
中转水箱1里是上游经过预处理的水，当系统脱除二氧化碳时需要加入微量高纯度盐酸将pH值调至略低于5.6，经离心泵2加压进入膜接触器5下部中心管，通过管孔进入壳程，由内向外径向流动穿过膜丝，跨过隔板进入膜接触器5的上部，由外向里径向流动穿过膜丝，由管孔进入中心管，从上部出膜接触器5，再如此经过膜接触器4进行第二次脱除二氧化碳或氧气，然后进入下一道工序。
膜接触器4和膜接触器5下部侧面管道连接水环真空泵9，氮气贮罐8内的高纯氮气经过气体精密过滤器6过滤，通过减压阀7减压后由上部侧面进入两个膜接触器。
气路连通的是膜接触器的管程，水在膜接触器的壳程流动，管程上部通入高纯氮气、底部抽真空，理论上与气相平衡的水中被脱气体的溶解浓度几乎为零，水中被脱气体就渗透扩散通过膜介质，进入气相。不断配以氮气吹扫、抽真空，保证气相中的二氧化碳/氧气浓度一直很低，这样水中的二氧化碳/氧气也就不断渗透扩散至气相。从而实现水中二氧化碳/氧气的脱除。
二氧化碳脱除过程中产生的氮气和二氧化碳的混合气体中氮气占99％以上，其余大部分是二氧化碳，这样组成的混合气体可以直接用于食品保鲜。
综上所述，本实施例的基于膜接触器的超纯水脱碳/脱氧装置系统，二氧化碳或氧气脱除率高，设备占地面积小，操作维护简单，且脱除二氧化碳时真空泵出口的气体可以用于食品保鲜，经济效益好。