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实验室纯水系统

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实验室纯水的水质往往决定了实验结果的真实性、可重复性,不同的实验对纯水的水质有不同的要求,贵州实验室纯水系统设计公司打造完美的实验室纯水系统方案

些实验要求纯水中的杂质元素和化合物的浓度在ppb级甚至更低,用于痕迹量分析的高效液相色谱(HPLC)要求极低有机污染物含量的超纯水作为流动相成分,痕量分析要求纯水中不得含有能被检测到的物质,而且任何潜在的干扰物都要从水中分离出去。因此,选择科学有效的实验室纯水系统非常重要。
一、水质的表征参数
无机物含量――――电阻值/电导率
有机物含量――――TOC(总有机碳)
微生物含量――――细菌数
颗粒物含量――――颗粒数(有粒径要求,往往指小于0.2um的颗粒剩余数)
由于微生物和颗粒度的在线检测目前尚无好的手段,往往纯水设备上可以直接读到的读数为电阻值/电导率,TOC(总有机碳)
二、实验室纯水的分级
实验室纯水分为三级:
贵州实验室纯水系统设计
Ⅲ 级纯水的物理纯度一般为<50 μS/cm,单蒸水、双蒸水、普通去离子水和反渗透水都属于此级别,一般由自来水纯化制备而成。Ⅲ 级纯水的主要用途是清洗器皿、高压消毒装置用水、人工环境室用水及超纯水仪供水等。
II级纯水常用5--15 M-cm表示,也可以将1 - 17M-cm范围均认为是II级纯水,II级纯水一般是将Ⅲ 级纯水再经过离子交换或电渗析而制成。它主要用于一般试剂的配制,普通化学实验用水及给超纯水仪供水。
I级超纯水是指物理纯度>18M-cm的水,电阻率为18.2M-cm是I级超纯水的指标。I级超纯水是由Ⅲ 级或II级纯水经核子级离子交换树脂再纯化而来,它主要用于高精密度的分析实验和对水纯度要求很高的生命科学实验。
 
三、室验室制纯水仪器的选择方法
实验室分析中,除使用自来水外,对于不同的实验要求,也需要不同纯度的水,如何根据自己的实验要求,选择制水设备,是实验室建设中的一个技术问题,下文通过介绍现有制水仪器的状况,为您的方案选择提供一些帮助。

现有制纯水仪器的状况:
1、通过加热蒸馏,再冷凝的制纯水器:此类蒸馏水器是最早,也是最易得的制纯水设备。它包括两类:玻璃/石英类和金属制品类(一般是铝品或不锈钢制品)可制水一般为单蒸水和双蒸水。玻璃/石英类蒸馏水器制水量一般在3升/小时以下,金属制品的蒸馏水器制水量则可达20升/小时,因是加热蒸馏,再冷凝制水过程,消耗能量较多,一般要求功率达数千瓦以上,且消耗冷却用水较多。综上所述:此类制水仪器有方便,维护少,易得,价格低的特点,但有耗水,耗电量大,制水纯度低的缺点。加热型双蒸水制水的电导率值常规只能达到1μs左右。
2、通过离子交换;电渗析;逆渗透;紫外消解;超滤;线性粗滤等部件制造的纯水器。此类产品已逐步为一些高端用户所采用其具备制水功耗低,用水方便,比较节水,出水纯度高(接近理论纯水电阻率值),出水量大,但这类产品也存在价格高,维护相对复杂,维护成本高,使用不当易污染等缺点。

现就此类纯水器可能应用的部件逐一介绍:
a、离子交换:水通过离子交换树脂时,水中杂质离子同树脂上的氢及氢氧根离子交换,使水中的杂质离子被树脂夺取,而达到电阻值升高,水被纯化的目的,现有的纯水器多采用一次性混杂离子交换技术,评价此部件质量的一个重要指标是交换容量,即一克树脂达到饱和时可交换的离子量。最早的或大型制水设备中也有使用可再生型树脂的技术。
b、电渗析:在给定一个电场的情况下,水中离子会发生迁移,并使水中的离子形成梯度分布,截留低离子浓度的水做为出水,即可达到纯化水的是的电渗析一般用于高离子浓度水为进水时,其废水量约占总水量50%。
c、逆渗透:在较高的压力下,水通过逆渗膜,离子被截留,透过逆渗透膜的水纯度即会提高,逆渗透膜从机理上考虑是一个复杂的透过过程。通常情况下逆渗透主要用于高离子浓度水的处理,因单级过程截留离子量有限,而多使用二级过程,逆渗透一般采用切向流的圈式膜。
d、超滤:超滤通常指可截留分子量在1000-200000的过滤过程其需要一定的较小压力提供,通常超滤在纯水器中达到截留微粒(致热源),细菌及碎片的作用,故其经常安装在仪器的出水前
e、线性粗滤:它是针对进水水质用于截留大微粒的装置。
f、紫外消解:通过紫外固定波长紫外照射,杀灭微生物及分解有机物的装置,通常可使TOC含量降低。
通过以上各功能部件的组合,就形成了用于不同用水要求的装置,您可根据您的要求选择带有不同功能部件组合的产品,合理的选用,会大大降低成本。
四、实验室纯水的供应模式
实验室纯水供应模式分为中央纯水供应模式和分散纯水供应模式两种。
1、中央纯水供应模式
中央纯水供应模式是指设置纯水生产装置,实验室用水通过供水管道输送到各个实验室用水点,无论是单个实验室还是一栋实验楼,实现从实验室用水点的纯水龙头直接获取实验室纯水或超纯水。
优点:
  • 运行成本低,管理集中;
  • 集体使用,不存在机器闲置可能;
  • 产量大,用水采用管网化,同一实验室多点取水。
缺点:
      系统必须保证长期安全运行,否则存在断水风险。
2、分散纯水供应模式
分散纯水供应模式是指在实验室各用水点位置设置纯水机或成品水。
优点:
      • 仪器有单独的使用权,使用率高。
缺点:
      • 运行成本高,管理分散,消耗成本相对较高;
      • 桌面定点台式安装,定点取水,机型产量小,流量小,工作效率低;
      • 若每个实验组单独购买,业主在该类产品上的投资总额非常高,可能会因每个实验组工作情况不同而导致空置率提高,不利于投资效率最大化
随着实验室装备的发展,实验室供水的管网化与集中化已成为大型实验楼纯水供应的发展方向。

制水过程一个重要的问题是进水问题,过多离子存在下的进水会迅速使纯水器的部件功能降低,特别是对于离子交换部件。需要注意的是:自来水因水源不同的硬度差别是非常大的,特别是以井水为水源同以地表水为水源,井水的离子浓度甚至比地表水高10倍以上。

不同的进水离子浓度对出水质量也可能产生影响,这是一个需进一步细致讨论的问题

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