純水與超純水在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
在日常的實(shí)驗(yàn)中,幾乎離不開水的影響,而制取實(shí)驗(yàn)室用水快捷的辦法就是利用實(shí)驗(yàn)室純水機(jī)與實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī),由于不同實(shí)驗(yàn)對(duì)水質(zhì)的要求也不一樣,所以會(huì)同時(shí)具備三級(jí)水與一級(jí)水為不同實(shí)驗(yàn)提供常用水。超純水系統(tǒng)能為實(shí)驗(yàn)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(yàn)室日常用水標(biāo)準(zhǔn),不論是維護(hù)成本還是制水效果都得到了很好的保障,是您實(shí)驗(yàn)室用水的理想選擇。
一、 純水原理
1. 天然水中常見雜質(zhì)
包括可溶性無機(jī)物、有機(jī)物、顆粒物、微生物、可溶性氣體等。利用實(shí)驗(yàn)室超純水系統(tǒng)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、過濾法、吸附法、紫外氧化法等。同時(shí)我們可以將水的純化過程大致分為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(jù)進(jìn)水的水質(zhì)和對(duì)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(yù)處理單元和反滲透(RO)單元,由于預(yù)處理后的水將通過反滲透進(jìn)行再一步的凈化,所以一定要盡量去除對(duì)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。在此要說明的一點(diǎn)是必須要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的差異針對(duì)性地配備不同的處理單元。多數(shù)純水儀生產(chǎn)廠家并不能很好幫助客戶解決這個(gè)問題,這會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的純化無法達(dá)到理想結(jié)果并縮短反滲透膜等儀器主要部件的壽命。
超純水系統(tǒng)很好的解決了這一問題,分別設(shè)計(jì)生產(chǎn)了石英砂過濾器、活性碳吸附過濾器以及軟化樹脂和氯霸等針對(duì)性地去除水中大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子,達(dá)到好的預(yù)處理效果。
反滲透是使用一個(gè)高壓泵對(duì)高濃度溶液提供比滲透壓差大的壓力,水分子將被迫通過半透膜到低濃度的一邊,反滲透可以濾除90%-99%的包括無機(jī)離子在內(nèi)的絕大多數(shù)污染物,因?yàn)樗霰姷募兓剩礉B透是水純化系統(tǒng)的一個(gè)非常有效的技術(shù),因?yàn)榉礉B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,能顯著地延長(zhǎng)去離子交換柱的使用時(shí)間。鑒于反滲透在水質(zhì)純化過程中是非常關(guān)鍵并且反滲透膜的更換價(jià)格較高,我們建議用戶一定要選擇對(duì)反滲透膜有保護(hù)功能的超純水系統(tǒng)。
為了盡可能延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命以及提高反滲透膜的過濾效率, 超純水系統(tǒng)采用了先進(jìn)的獨(dú)特技術(shù),結(jié)合領(lǐng)先的反滲透限流設(shè)計(jì),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(zhǎng)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(tǒng)的性價(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脂中的H+ 離子交換,水中的負(fù)離子與離子交換樹脂上的OH-離子交換,從而達(dá)到純化水的目的。通過離子交換去除離子,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(dá)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脂的質(zhì)量和交換柱內(nèi)水與樹脂的交換效率。
滲源超純水機(jī)采用國(guó)際上知名品名羅門哈斯拋光樹脂作為設(shè)備的填充材料,羅門哈斯樹脂在離子交換上更徹底,對(duì)金屬離子的吸附能力更強(qiáng),使最終出水水質(zhì)的效果更加穩(wěn)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,卻無法有效的去除大部分的有機(jī)物或微生物,而微生物可附著在樹脂上,并以樹脂作為培養(yǎng)基,使得微生物可快速生長(zhǎng)并產(chǎn)生熱源。因此,需配合其他的純化方法設(shè)計(jì)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(jù)客戶的特殊要求生產(chǎn)出低有機(jī)物型、低熱源型等的超純水。針對(duì)不同要求有多種處理方式,如超濾過濾法用于去除熱源,雙波長(zhǎng)紫外氧化法用于降低水中總有機(jī)碳(TOC),微濾去除細(xì)菌等。
超濾(UF)薄膜則是一個(gè)分子篩,它以尺寸為基準(zhǔn),讓溶液通過極細(xì)微的濾膜,以達(dá)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(zhǎng)紫外氧化法可利用光氧化有機(jī)化合物,將超純水中的總有機(jī)碳濃度降低至5ppb以下。
二、 超純水制備
超純水系統(tǒng)能夠制造出高質(zhì)量的超純水只是第一步,對(duì)于用戶使用來說,能夠盡量長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定保持高出水水質(zhì)才是主要問題。目前廠商大多強(qiáng)調(diào)讓客戶注意使用細(xì)節(jié),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(tǒng)則完全不一樣,它除了具備一些常見的功能,如任意設(shè)置時(shí)間自動(dòng)清洗功能,待機(jī)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(hù)操作者及過濾柱,同時(shí)保證超純水的質(zhì)量),斷水自動(dòng)停機(jī),純水/超純水雙流路設(shè)計(jì)等,還有一項(xiàng)獨(dú)特的配置保證穩(wěn)定水質(zhì):兩級(jí)離子交換且每級(jí)都由兩根柱子組成,可降低紫外燈的有機(jī)負(fù)荷,更進(jìn)一步提高了水質(zhì)和延長(zhǎng)配件使用壽命,一舉兩得。同時(shí)滲源超純水系統(tǒng)多達(dá)4個(gè)超小型,高精度,1/0.01常數(shù)的電阻率傳感器,分別精確監(jiān)測(cè)各路純水的電導(dǎo)率或電阻率,溫度自動(dòng)補(bǔ)償,并有TOC測(cè)量可供選擇,實(shí)現(xiàn)電阻率,TOC實(shí)時(shí)檢測(cè)。通過這些高精度傳感器,超純水系統(tǒng)就具備了具有自動(dòng)判別或提示預(yù)處理柱,反滲透膜,初級(jí)純化柱,多功能純化柱,微濾,超濾,紫外燈管等失效,以保證機(jī)器處在最佳運(yùn)行狀態(tài),保證產(chǎn)水質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們對(duì)自然界中各類事物的認(rèn)識(shí)都朝著微觀化,本質(zhì)化的方向發(fā)展,很多實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)對(duì)試劑或培養(yǎng)環(huán)境中的雜質(zhì)的要求都達(dá)到了ppb級(jí),有的甚至達(dá)到ppt級(jí);如在生命科學(xué)研究過程中,對(duì)水中的多種污染物十分敏感,尤其重金屬和可溶性有機(jī)物;HPLC中要求的超純水等等。鑒于此,多個(gè)專業(yè)研究組織建立了水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這些組織和標(biāo)準(zhǔn)有:中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6682-92《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和實(shí)驗(yàn)方法》,中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11446.1-1997《電子級(jí)水規(guī)格和實(shí)驗(yàn)方法》,美國(guó)化學(xué)社團(tuán)組織(ACS),美國(guó)測(cè)試和材料實(shí)驗(yàn)社團(tuán)組織(ASTM),美國(guó)臨床試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際委員會(huì)(NCCLS),美國(guó)藥學(xué)會(huì)(USP)。
純水與超純水的主要應(yīng)用:
1、 反滲透純水:① 實(shí)驗(yàn)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(yǎng)基制備用水 ④ 氫氣發(fā)生器、室內(nèi)加濕器、高壓消毒鍋用純水 ⑤ 人或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物飲用水等;
2、 反滲透超純水:① 動(dòng)、植物細(xì)細(xì)胞培養(yǎng)用水 ② 各種醫(yī)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(yàn)用水 ⑤ 醫(yī)院、醫(yī)藥制劑室及中心實(shí)驗(yàn)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(yàn)室用水和醫(yī)藥用水。
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