純水與超純水在實(shí)驗中的應用
在日常的實(shí)驗中,幾乎離不開(kāi)水的影響,而制取實(shí)驗室用水快捷的辦法就是利用實(shí)驗室純水機與實(shí)驗室超純水機,由于不同實(shí)驗對水質(zhì)的要求也不一樣,所以會(huì )同時(shí)具備三級水與一級水為不同實(shí)驗提供常用水。超純水系統能為實(shí)驗室大樓所有取水點(diǎn)提供用水需求,而且保證水質(zhì)可以符合實(shí)驗室日常用水標準,不論是維護成本還是制水效果都得到了很好的保障,是您實(shí)驗室用水的理想選擇。
一、 純水原理
1. 天然水中常見(jiàn)雜質(zhì)
包括可溶性無(wú)機物、有機物、顆粒物、微生物、可溶性氣體等。利用實(shí)驗室超純水系統就是要盡可能徹底地去處這些雜質(zhì)。
2. 凈化水質(zhì)的主要工藝
目前常用凈化水質(zhì)的工藝方法有蒸餾法、反滲透法、離子交換法、過(guò)濾法、吸附法、紫外氧化法等。同時(shí)我們可以將水的純化過(guò)程大致分為3大步,前處理(生產(chǎn)出純水),離子交換(可生產(chǎn)出18.2MΩ-cm超純水)和后處理(生產(chǎn)出符合特殊要求的超純水)。根據進(jìn)水的水質(zhì)和對出水水質(zhì)的要求,確定每一步采用的方法工藝。
3. 前處理
主要包括預處理單元和反滲透(RO)單元,由于預處理后的水將通過(guò)反滲透進(jìn)行再一步的凈化,所以一定要盡量去除對反滲透膜有影響的雜質(zhì);主要包括大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子。在此要說(shuō)明的一點(diǎn)是必須要根據進(jìn)水水質(zhì)的差異針對性地配備不同的處理單元。多數純水儀生產(chǎn)廠(chǎng)家并不能很好幫助客戶(hù)解決這個(gè)問(wèn)題,這會(huì )導致后續的純化無(wú)法達到理想結果并縮短反滲透膜等儀器主要部件的壽命。
超純水系統很好的解決了這一問(wèn)題,分別設計生產(chǎn)了石英砂過(guò)濾器、活性碳吸附過(guò)濾器以及軟化樹(shù)脂和氯霸等針對性地去除水中大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子,達到好的預處理效果。
反滲透是使用一個(gè)高壓泵對高濃度溶液提供比滲透壓差大的壓力,水分子將被迫通過(guò)半透膜到低濃度的一邊,反滲透可以濾除90%-99%的包括無(wú)機離子在內的絕大多數污染物,因為它出眾的純化效率,反滲透是水純化系統的一個(gè)非常有效的技術(shù),因為反滲透能去除大部分的污物,所以它經(jīng)常被用作為前道處理手段,能顯著(zhù)地延長(cháng)去離子交換柱的使用時(shí)間。鑒于反滲透在水質(zhì)純化過(guò)程中是非常關(guān)鍵并且反滲透膜的更換價(jià)格較高,我們建議用戶(hù)一定要選擇對反滲透膜有保護功能的超純水系統。
為了盡可能延長(cháng)反滲透膜的使用壽命以及提高反滲透膜的過(guò)濾效率, 超純水系統采用了先進(jìn)的獨特技術(shù),結合領(lǐng)先的反滲透限流設計,在出水處有限流閥,使反滲透膜始終浸泡在水中,不致因變干而影響壽命。延長(cháng)了反滲透膜壽命就是保證了出水水質(zhì),同時(shí)也提升了超純水系統的性?xún)r(jià)比。
4.離子交換
離子交換即是,水中的正離子與離子交換樹(shù)脂中的H+ 離子交換,水中的負離子與離子交換樹(shù)脂上的OH-離子交換,從而達到純化水的目的。通過(guò)離子交換去除離子,理論上幾乎能除去所有的離子物質(zhì),在25℃時(shí),出水電阻率達到18.2MΩ-cm。經(jīng)離子交換出水水質(zhì)的高低主要取決于離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量和交換柱內水與樹(shù)脂的交換效率。
滲源超純水機采用國際上知名品名羅門(mén)哈斯拋光樹(shù)脂作為設備的填充材料,羅門(mén)哈斯樹(shù)脂在離子交換上更徹底,對金屬離子的吸附能力更強,使最終出水水質(zhì)的效果更加穩定優(yōu)質(zhì)。
這里要注意的是離子交換法能有效的去除離子,卻無(wú)法有效的去除大部分的有機物或微生物,而微生物可附著(zhù)在樹(shù)脂上,并以樹(shù)脂作為培養基,使得微生物可快速生長(cháng)并產(chǎn)生熱源。因此,需配合其他的純化方法設計使用,也就是下面我們要討論的后處理部分。
5.后處理
主要根據客戶(hù)的特殊要求生產(chǎn)出低有機物型、低熱源型等的超純水。針對不同要求有多種處理方式,如超濾過(guò)濾法用于去除熱源,雙波長(cháng)紫外氧化法用于降低水中總有機碳(TOC),微濾去除細菌等。
超濾(UF)薄膜則是一個(gè)分子篩,它以尺寸為基準,讓溶液通過(guò)極細微的濾膜,以達到分離溶液中不同大小分子的目的,可將超純水中的熱源含量降至0.001EU/ml以下。雙波長(cháng)紫外氧化法可利用光氧化有機化合物,將超純水中的總有機碳濃度降低至5ppb以下。
二、 超純水制備
超純水系統能夠制造出高質(zhì)量的超純水只是第一步,對于用戶(hù)使用來(lái)說(shuō),能夠盡量長(cháng)時(shí)間的穩定保持高出水水質(zhì)才是主要問(wèn)題。目前廠(chǎng)商大多強調讓客戶(hù)注意使用細節,常換配件耗材,而從自身方面所做的改進(jìn)并不多。
而滲源超純水系統則完全不一樣,它除了具備一些常見(jiàn)的功能,如任意設置時(shí)間自動(dòng)清洗功能,待機2小時(shí)及多種時(shí)間斷的循環(huán)殺菌、消毒模式(采用雙氧水作為消毒劑的液體消毒方式,更好的保護操作者及過(guò)濾柱,同時(shí)保證超純水的質(zhì)量),斷水自動(dòng)停機,純水/超純水雙流路設計等,還有一項獨特的配置保證穩定水質(zhì):兩級離子交換且每級都由兩根柱子組成,可降低紫外燈的有機負荷,更進(jìn)一步提高了水質(zhì)和延長(cháng)配件使用壽命,一舉兩得。同時(shí)滲源超純水系統多達4個(gè)超小型,高精度,1/0.01常數的電阻率傳感器,分別精確監測各路純水的電導率或電阻率,溫度自動(dòng)補償,并有TOC測量可供選擇,實(shí)現電阻率,TOC實(shí)時(shí)檢測。通過(guò)這些高精度傳感器,超純水系統就具備了具有自動(dòng)判別或提示預處理柱,反滲透膜,初級純化柱,多功能純化柱,微濾,超濾,紫外燈管等失效,以保證機器處在最佳運行狀態(tài),保證產(chǎn)水質(zhì)量。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們對自然界中各類(lèi)事物的認識都朝著(zhù)微觀(guān)化,本質(zhì)化的方向發(fā)展,很多實(shí)驗、檢測對試劑或培養環(huán)境中的雜質(zhì)的要求都達到了ppb級,有的甚至達到ppt級;如在生命科學(xué)研究過(guò)程中,對水中的多種污染物十分敏感,尤其重金屬和可溶性有機物;HPLC中要求的超純水等等。鑒于此,多個(gè)專(zhuān)業(yè)研究組織建立了水的質(zhì)量標準。這些組織和標準有:中華人民共和國國家標準GB6682-92《分析實(shí)驗室用水規格和實(shí)驗方法》,中華人民共和國國家標準GB/T11446.1-1997《電子級水規格和實(shí)驗方法》,美國化學(xué)社團組織(ACS),美國測試和材料實(shí)驗社團組織(ASTM),美國臨床試驗標準國際委員會(huì )(NCCLS),美國藥學(xué)會(huì )(USP)。
純水與超純水的主要應用:
1、 反滲透純水:① 實(shí)驗室器皿的最后清洗 ② 緩沖液、化學(xué)試劑配制用水 ③ 微生物培養基制備用水 ④ 氫氣發(fā)生器、室內加濕器、高壓消毒鍋用純水 ⑤ 人或實(shí)驗動(dòng)物飲用水等;
2、 反滲透超純水:① 動(dòng)、植物細細胞培養用水 ② 各種醫療用生化儀、分析儀、血液透析儀用水 ③ 分析試劑及藥品配置稀釋用水 ④ 生理、病理、毒理學(xué)實(shí)驗用水 ⑤ 醫院、醫藥制劑室及中心實(shí)驗室用純化水和高純水 ⑥ 原子吸收光譜用水 ⑦ 試管嬰兒用水 ⑧ 各種高效液相色譜、離子色譜用水 ⑨ 其他各種實(shí)驗室用水和醫藥用水。
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