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純水超純水的應用和制備
隨著科學技術(shù)的進步,,人們對自然界中各類事物的認識都朝著微觀化,,本質(zhì)化的方向發(fā)展,,很多實驗,、檢測對試劑或培養(yǎng)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;如在生命科學研究過程中,,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,,多個專業(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《分析實驗室用水規(guī)格和實驗方法》,,中華人民共和國國家標準GB/T11446.1-1997《電子級水規(guī)格和實驗方法》,,美國化學社團組織(ACS),美國測試和材料實驗社團組織(ASTM),,美國臨床試驗標準委員會(NCCLS),,美國藥學會(USP)。在此我們先對純水和超純水的主要應用做一個簡單介紹:
1,、 反滲透純水:① 實驗室器皿的后清洗 ② 緩沖液,、化學試劑配制用水 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)嶒瀯游镲嬘盟龋?/span>
2,、 超純水:① 動,、植物細細胞培養(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、毒理學實驗用水 ⑤ 醫(yī)院,、醫(yī)藥制劑室及中心實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 各種液相色譜,、離子色譜用水 ⑨ 其他各種實驗室用水和醫(yī)藥用水。
目前制備純水和超純水穩(wěn)定方便的方法是通過純水/超純水系統(tǒng),。從世界上*臺超純水系統(tǒng)問世到現(xiàn)在,,超純水系統(tǒng)的設計生產(chǎn)理念就一直圍繞著“佳水質(zhì),穩(wěn)水質(zhì)”來不斷完善,。
一,、 佳水質(zhì)
1. 天然水中常見雜質(zhì)
包括可溶性無機物、有機物,、顆粒物,、微生物、可溶性氣體等,。純水/超純水系統(tǒng)就是要盡可能*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反滲透進行再一步的凈化,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。在此要說明的一點是必須要根據(jù)進水水質(zhì)的差異針對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問題,,這會導致后續(xù)的純化無法達到理想結(jié)果并縮短反滲透膜等儀器主要部件的壽命,。
Heal Force(力康)超純水系統(tǒng)很好的解決了這一問題,分別設計生產(chǎn)了線繞過濾器,、活性碳吸附過濾器以及軟化樹脂針對性地去除水中大顆粒物質(zhì),、余氯以及鈣離子鎂離子,達到佳的預處理效果,。
反滲透是使用一個高壓泵對高濃度溶液提供比滲透壓差大的壓力,,水分子將被迫通過半透膜到低濃度的一邊,反滲透可以濾除90%-99%的包括無機離子在內(nèi)的絕大多數(shù)污染物,,因為它出眾的純化效率,,反滲透是水純化系統(tǒng)的一個非常有效的技術(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,,能顯著地延長去離子交換柱的使用時間。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格較高,,我們建議用戶一定要選擇對反滲透膜有保護功能的超純水系統(tǒng),。
為了盡可能延長反滲透膜的使用壽命以及提高反滲透膜的過濾效率, Heal Force(力康)超純水系統(tǒng)采用了先進的技術(shù),,結(jié)合的反滲透限流設計,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。延長了反滲透膜壽命就是保證了出水水質(zhì),,同時也提升了超純水系統(tǒng)的性價比,。
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,,水中的負離子與離子交換樹脂上的OH-離子交換,,從而達到純化水的目的。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,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脂的質(zhì)量和交換柱內(nèi)水與樹脂的交換效率,。
市面上離子交換樹脂魚龍混雜,質(zhì)量參差不齊,,用戶很難分辨,。所以我們建議用戶一定要關(guān)注樹脂的品牌。Heal Force(力康)超純水系統(tǒng)采用世界上高質(zhì)量的離子交換樹脂,,配合Heal Force *的交換柱內(nèi)壓式結(jié)構(gòu)設計,,保證樹脂與水充分接觸,,顯著提高交換效率將離子交換柱的處理能力發(fā)揮到極限。
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(jù)客戶的特殊要求生產(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,,如超濾過濾法用于去除熱源,雙波長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)薄膜則是一個分子篩,它以尺寸為基準,,讓溶液通過極細微的濾膜,,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,、 穩(wěn)水質(zhì)
超純水系統(tǒng)能夠制造出高質(zhì)量的超純水只是*步,,對于用戶使用來說,能夠盡量長時間的穩(wěn)定保持高出水水質(zhì)才是用戶為關(guān)心的問題,。目前廠商大多強調(diào)讓客戶注意使用細節(jié),,常換配件耗材,而從自身方面所做的改進并不多,。
而Heal Force(力康)超純水系統(tǒng)則*不一樣,,它除了具備一些常見的功能,如任意設置時間自動清洗功能,,待機2小時及多種時間斷的循環(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濾柱,,同時保證超純水的質(zhì)量),,斷水自動停機,純水/超純水雙流路設計等,還有一項的配置保證穩(wěn)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,,更進一步提高了水質(zhì)和延長配件使用壽命,一舉兩得,。同時Heal Force(力康)超純水系統(tǒng)多達4個超小型,,高精度,1/0.01常數(shù)的電阻率傳感器,,分別監(jiān)測各路純水的電導率或電阻率,,溫度自動補償,并有TOC測量可供選擇,,實現(xiàn)電阻率,,TOC實時檢測。通過這些高精度傳感器,,超純水系統(tǒng)就具備了具有自動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,,以保證機器處在佳運行狀態(tài),保證產(chǎn)水質(zhì)量,。