实验室纯水系统详解
【苏州纯水设备】水环境作为绝大多数实验室的最基本环境,在实验中占的地位非常重要,水质往往决定了很多实验结果的真实性、可重复性。因此实验室用水通常要求纯水中的杂质、金属元素和化合物的浓度在ppb级甚至更低。
一、实验室纯水的分级
1、三级纯水
三级纯水的电导率一般为小于50μS/cm,单蒸水、双蒸水、去离子水和反渗透水都属于此级别。主要用途是清洗瓶皿、高压消毒、人工环境室内用水及超纯水机进水等。
2、二级纯水
水电阻率在1~17MΩ·cm范围内的纯水都可以认为是二级纯水。二级纯水一般是将三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超纯水机供水。
3、一级超纯水
一级超纯水是指电阻率大于18MΩ·cm的水。一级超纯水一定是由三级或二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。
二、水质的表征参数与国际标准
1、无机物含量-电阻值/电导率。
2、有机物含量-TOC(总有机碳)。
3、微生物含量-细菌数颗粒物含量-颗粒数(有粒径要求,往往只小于0.2μm的颗粒剩余数)。
三、实验室纯水制取方式
1、蒸馏法
蒸馏法是一种传统的方法,也是常用的将饮用水制造成纯水的方法。该方法依据蒸馏的次数分为单蒸、双蒸和三蒸,纯度随蒸馏的次数增加而提高。
蒸馏法的优点是方法简单,制备仪器一次性投资小;缺点是耗能比较大,产水纯度有限,产量有限。
2、过滤法
采用反渗透技术,反渗透(RO)膜通常用于滤除直径小于1nm的污染物,可以滤掉水中90%的离子化合物、大部分有机污染物和几乎全部微粒污染物。反渗透对分子量小于100道尔顿的非离子污染物的去除能力较低,而随污染物的分子量的增加,RO膜的滤除能力也随之增加。理论上说,这种方式可以100%滤除大于300道尔顿分子量的分子和包括胶体及微生物在内的颗粒,溶解的气体则无法去除。
RO膜一般是很薄的聚酰胺膜,它在较宽的PH值范围内很稳定,但可能会被氧化剂,如市政洪水中的氯所破坏。进水一般有15%~25%生成反渗透水,截留在膜上游的是浓水,含有大部分盐、有机物和机会全部颗粒。反渗透水量和进水量的体积比叫产水率。
(1)预滤:孔径在5~8μm以上的材料实施的过滤称为预滤。应用在纯水仪器的进水端以去除自来水中的大颗粒杂质。
(2)微滤(MF):孔径在0.1μm、5μm或8μm之间的材料实施的过滤称为微滤。可以去除纯水中的颗粒和微生物体。
(3)超滤(UF):分子截留5000道尔顿的连续过滤方式称为超滤。其主要用于生物大分子的纯化或杂质去除。在超纯水机中主要是为去除超纯水中的核酸酶、内毒素等生物大分子,以满足生物学实验对超纯水的严格要求。
3、吸附法
吸附法是指应用活性炭具备的高孔隙率的特点吸附去除部分微生物、游离氯等杂质。
4、光氧化法
利用185nm或254nm的紫外线对水中的微生物进行杀灭、氧化分解,从而控制超纯水的总有机碳(TOC)。
5、离子交换法
(1)传统离子交换(SDI)。
一般阴阳离子分别放置在不同的容器内,经过一段时间的使用后基本处于饱和状态,可以进行脱线再生。产出的去离子水的纯度大约为1MΩ·cm。
(2)核子级树脂的离子交换。
纯水经过处理后可达到18MΩ·cm的一级超纯水。在超纯水机中,将核子级的阴阳离子交换树脂混合填装在一个容器内使用,它是一次性的,不可以再生利用。
(3)电渗析(EDI)
该项技术的最大优点是,理论上没有消耗性材料,缺点是一次性投资较大且EDI组件对进水中的重金属等离子有较高的纯度要求。对水质有严格要求的制药厂等企业,采用EDI模块可以保证连续生产。
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、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:
(1)运行成本高,管理分散,消耗成本相对较高。
(2)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。
(3)若每个实验组单独购买,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。
2、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直接获取实验室纯水或超纯水。
优点:
(1)运行成本低,管理集中。
(2)集体使用,不存在机器闲置可能。
(3)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。
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。苏州反渗透纯水设备 苏州EDI纯水处理设备 苏州工业纯水设备 苏州超纯水设备 苏州实验室纯水设备 苏州医用纯化水设备
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